В ряде случаев столь жесткие ограничения стандарта не позволяют использовать ресурсы кабельной системы многочисленным разновидностям сетевого оборудования.
Причины такого положения дел достаточно многочисленны: механическая несовместимость кабельной и приборной частей разъема, разное волновое сопротивление соединяемых цепей, применение схемы доставки информационного сигнала от передатчика к приемнику, отличающейся от балансной, и т.д. В таких ситуациях для формирования полного тракта в цепь передачи сигнала вводятся адаптеры, использование которых значительно расширяет возможные области применения классической структурированной проводки.
Еще на самых ранних этапах развития СКС адаптер широко использовался в качестве элемента трактов передачи, с помощью которого поддерживается функционирование различного сетевого оборудования. Если заглянуть в каталоги производителей СКС тех времен, то раздел, посвященный адаптерам самого разнообразного назначения, зачастую занимал в них до одной трети всего содержания.
Столь пристальное внимание к вспомогательному элементу было обусловлено тем, что в начале 90-х гг. прошлого столетия при построении вычислительных сетей применялось множество видов активного сетевого оборудования, разработанного задолго до появления СКС. В интерфейсную составляющую этих устройств нередко включался разъем, приборная часть которого была реализована на основе соединителя, отличного от модульного. Так, в то время большой популярностью пользовались сети Ethernet на 10 Гбит/с, где в качестве физической инф-раструктуры использовался коаксиальный кабель разного диаметра. Заметное место на рынке занимало оборудование IBM, имевшее триаксиальный разъем. В сетях Token Ring 4 Мбит/с вообще использовался уникальный для сетевых интерфейсов разъемный соединитель оригинальной конструкции, получивший название «гермафродитный».
Современные активные сетевые устройства обладают интерфейсом, физическая часть которого реализована на основе гнезда модульного разъема с форм-фактором, рекомендуемым стандартом IEC 60603-7. Это позволяет подключать оборудование к кабельным трактам СКС с помощью простейших стандартных коммутационных шнуров. Тем не менее, несмотря на фактическое завершение процесса перехода к единому типу интерфейса в активном и пассивном оборудовании, проблем возникает много, и наиболее простое решение — установка классических адаптеров. Этому в наибольшей степени способствует подключение к кабельным трактам СКС многочисленных систем управления инженерным обеспечением здания, а также информационных систем промышленного назначения, отличающихся применением разнообразных полевых шин.
КЛАССИФИКАЦИЯ АДАПТЕРОВ
Адаптер был определен в качестве компонента тракта передачи информационного сигнала еще во второй редакции основного американского стандарта (TIA/EIA-568-A). Согласно этому документу под адаптером понимался элемент, токопроводящие цепи которого непосредственно участвуют в процессе передачи информационного сигнала, а сам он выполняет одну из следующих функций:
-
подключение друг к другу разъемов несовместимых размеров или типов (механический переходник);
-
изменение одной из двух разрешенных стандартами схем разводки проводников модульного разъема (568А и 568В) на требуемую данным типом аппаратуры (электрический переходник);
-
подключение к групповому разъемному соединителю, установленному на многопарный кабель, нескольких сетевых интерфейсов с меньшим числом пар (разветвитель);
-
соединение различных линейных кабелей и коммутационных шнуров.
Нередко производители указывают категорию адаптеров, например, маркируют их как относящиеся к Категории 5е или 6. Данная метка лишена смысла, так как само назначение рассматриваемых элементов предполагает отход от требований стандартов (изменение волнового сопротивления, уменьшение количества цепей передачи и вызванная этим невозможность тестирования по модели суммарной мощности и т.д.) Фактически указание на категорию следует рассматривать только как информацию по верхней граничной частоте передаваемого сигнала.
По своему конструктивному исполнению адаптеры могут быть классифицированы в соответствии с различными признаками. Наиболее очевидным является их разделение на шнуровые и корпусные устройства. В большинстве случаев функционально аналогичные элементы могут быть реализованы как в шнуровой, так и в корпусной форме (см. Таблица 1), а выбор конкретного исполнения определяется местными условиями и особенностями проекта.
Кроме того, адаптер может выполнять одну или несколько функций из приведенного выше перечня. В последнем случае его можно назвать комплексным компонентом.
АДАПТЕРЫ КОРПУСНОГО ТИПА
Адаптер в форме корпусного устройства имеет ряд вариантов исполнения. В частности, это может быть механическое сопряжение с информационной розеткой или коммутационной панелью, когда адаптер устанавливается на корпус розетки по навесной схеме, которую можно условно назвать полужесткой.
Другой вариант включения адаптера в тракт передачи, сравнительно редко встречающийся на практике, — его установка непосредственно в розетку. При этом он выполняется как составная часть розетки и в ряде случаев его нельзя демонтировать без нарушения целостности стационарной линии.
Конструкция некоторых серийных навесных адаптеров предусматривает жесткую связь корпусов за счет дополнительной механической фиксации на розетке с помощью винта. Такой подход полностью устраняет ограничение на массу изделия и вызываемую ею опасность «усталост-ной» потери контакта между токопроводящими элементами вилки и розетки. Отличаясь наибольшей технической сложностью, подобное решение потенциально обладает самой высокой эффективностью, поскольку фактически реализует настоящий комплекс.
Тем не менее вариант адаптера с жесткой связью не получил широкого распространения. Основная причина заключается в том, что в пользовательских информационных розетках не предусматривается применение дополнительных крепежных элементов с выводом на лицевую панель. Исключения носят единичный характер и реализуются преимущественно в том случае, если производитель долгие годы занимался выпуском пластмассовых изделий (например, данной схемы придерживалась на рубеже веков французская компания INFRA+).
При отсутствии механической связи корпусов информационной розетки и адаптера (иначе говоря, при реализации мягкой или нежесткой схемы установки) для соединения указанных компонентов тракта передачи используется отрезок гибкого кабеля с вилкой модульного типа на свободном конце. В этом случае граница между шнуровым и корпусным вариантами исполнения адаптера становится достаточно условной.
При мягкой схеме подключения соединительный кабель адаптера может быть неотъемлемой частью его корпуса или подключаться к нему через дополнительный разъем. В последнем случае его функции вполне могут быть возложены на обычный коммутационный шнур, длину которого пользователь выбирает самостоятельно с учетом конкретных условий.
На выбор длины соединительного кабеля в значительной степени влияет место эксплуатации адаптера. Для офисных помещений длина соединительного кабеля должна быть такой, чтобы в рабочем положении корпус устройства находился на столе, а не висел в воздухе. Адаптеры с соединительным кабелем длиной всего 3-5 см целесообразно применять, когда возникает необходимость подключения к коммутационной панели. В этой ситуации на первый план выступает пригодность устройства для эксплуатации в тесном пространстве закрытого монтажного шкафа.
Дополнительным преимуществом отказа от жесткой механической связи корпусов адаптера и розетки в случае мягкой схемы подключения является снижение риска повреждения модуля информационной розетки, если кто-то случайно резко потянет за пользовательский кабель. В ряде случаев выгода от этого решения с лихвой компенсирует некоторое ухудшение эстетики рабочего места из-за появления дополнительного кабеля.
Полностью корпусные адаптеры и корпусные адаптеры с применением шнуровых изделий могут быть построены в соответствии с линейной и угловой схемами. Фактически они отличаются особенностью расположения на их корпусе элементов коммутации. Линейная схема более логична с бытовой точки зрения, тогда как угловая позволяет уменьшить плечо рычага при подключении устройства навесным способом.
АДАПТЕРЫ ШНУРОВОГО ТИПА
Простейшая разновидность шнурового адаптера — переходной коммутационный шнур, который зачастую называют комбинированным или гибридным шнуром. Конструкция изделия очень проста: по сути это гибкий кабель с многопроволочными проводниками, на концы которого установлены вилки разъемов различных типов. Вследствие особенностей реализации СКС такой шнур заслуженно считается самым известным и наиболее распространенным адаптером.
Необходимость внедрения переходных шнуров обусловлена особенностями профильных нормативных документов. В отличие от информационной розетки на рабочем месте пользователя СКС, действующие стандарты не регламентируют тип разъема группового коммутационного оборудования, которое предназначено для эксплуатации в техническом помещении. Поэтому при построении коммутационного поля наряду с панелями, где используются розеточные части разъемов модульного типа, широко применяются изделия других разновидностей.
Определенным стимулом для использования шнуровых адаптеров служит стремление разработчика проекта СКС создать условия для более простого администрирования создаваемой кабельной системы. Это может быть достигнуто при помощи целого ряда приемов, в том числе за счет реализации отдельных функциональных секций коммутационного поля с использованием конструктивно различных типов коммутационного оборудования (прием, которому автор дал название «принцип конструктивной неоднородности»). Такой исключительно проектный подход позволяет заметно ускорить процедуру изменения конфигурации кабельной системы при большом заполнении коммутационного поля (практика эксплуатации СКС свидетельствует о том, что в ряде случаев ресурсы даже правильно спроектированной и реализованной структурированной проводки используются более чем на 90%), когда элементы символьной маркировки и цветовой идентификации закрыты кабелями многочисленных коммутационных шнуров.
Адаптер шнурового типа, как, впрочем, и его корпусный аналог, не входит в состав стационарной линии, потому что, согласно нормативной документации, он не является частью СКС. Как следствие, в его конструкции наряду с симметричным кабелем может применяться кабель иного типа. Основным аргументом в пользу выбора того или иного варианта становится стремление добиться максимально эффективного функционирования оборудования конкретного приложения. Например, в шнурах с балунами, которые подключают для передачи по кабельным трактам СКС сигналов вещательного многоканального аналогового телевидения (спектр частот 47-862 МГц), используется коаксиальный кабель. В данном случае выбор в пользу именно этого изделия обосновывается существенно меньшим затуханием по сравнению с симметричным кабелем, что наиболее заметно на частотах 500 МГц и выше. Не слишком большая гибкость коаксиального кабеля (основной недостаток данного решения) частично устраняется за счет того, что балун (согласующий трансформатор) выносится в корпус, а один из соединительных кабелей выполняется симметричным.
АДАПТЕР ВСТРОЕННОГО ТИПА
Адаптер встроенного типа является корпусным устройством, то есть не содержит штатных кабелей. Он не входит в канонический перечень изделий рассматриваемого класса, описанных в основных стандартах СКС, и в ряде случаев предлагается в качестве дополнительного оборудования. Элемент вводится в состав стационарной линии по постоянной схеме, так что при его отключении не происходит возврат к стационарным линиям обычных СКС. В частности, одни из вариантов реализации данной концепции — подключение к линейному кабелю с использованием классической техники IDC-соединений.
Анализ нормативных документов и конструктивного исполнения адаптера встроенного типа позволяет заключить, что данный элемент нарушает основополагающий принцип универсальности горизонтальной подсистемы СКС. Это вытекает из невозможности простого возврата к канонической форме построения стационарной линии. Тем не менее технические преимущества, которые дает применение данного решения, существенно перевешивают указанный недостаток.
В конце 90-х гг. прошлого столетия норвежская компания Telesafe предложила комплексное решение WTP. Его применение с привлечением подхода Cable Sharing и широкополосного усилителя-распределителя обеспечивало передачу на рабочее место пользователя сигналов телефонной сети, Ethernet/Fast Ethernet, а также многоканального аналогового телевидения и стереофонического вещания. Пользовательская информационная розетка была реализована в виде адаптера встроенного типа, к которому через IDC-контакты Krone подключался единственный горизонтальный кабель. На лицевой стороне устройства монтировались четыре гнезда: два RJ45 для подключения телефона и рабочей станции и два коаксиальных — для аналогового телевизора
и радиовещательного приемника. В нашей стране этот адаптер поставлялся в составе продукта «АйТи-СКС Видео 1».
Интересно отметить, что с целью увеличения эксплуатационной гибкости изделия разработчик WTP применил внутреннее подключение выхода согласующего трансформатора к блоку телевизионной и вещательной розеток через короткий (примерно 10 см) отрезок коаксиального кабеля с фиксацией его в рабочем положении «под винт». Такое исполнение позволяло подавать на розетку мультиплексированные по частоте телевизионный и вещательный сигналы по классической схеме, т.е. с помощью обычного коаксиального кабеля.
В некоторых случаях применение встроенных адаптеров дает возможность вдохнуть новую жизнь в кабельные системы, созданные на ранних этапах развития компьютерной техники. В 90-е годы
в Западной Европе было установлено большое количество сетей Token Ring. Для организации их линейной части использовался кабель типа 1А по классификации IBM. Данное изделие имеет прекрасные передаточные параметры в полосе вплоть до 300 МГц и к середине первого десятилетия нового столетия еще далеко не выработало свой ресурс. Для обеспечения простого подключения к такому кабелю оборудования Ethernet и Fast Ethernet немецкая компания TKM разработала встроенный адаптер. При модернизации кабельной инфраструктуры панельная часть уже упомянутого ранее гермафродитного разъема Token Ring заменяется на это изделие. Его пользовательская сторона выполнена в виде стандартной для СКС розетки RJ45. Дополнительно в функции адаптера входила конверсия 150-омного волнового сопротивления линейного кабеля 1А в единственно возможное для современных кабельных систем сопротивление 100 Ом.
ВНУТРЕННИЕ АДАПТЕРЫ
Если исходить из эталонного определения адаптера, то компоненты этой разновидности не являются адаптерами в полном смысле. Они выполняют вспомогательные, хотя и достаточно важные функции, и, в отличие от всех рассмотренных ранее изделий, непосредственно не затрагивают пользователя кабельной системы.
На практике используются две основные разновидности внутренних адаптеров. Первая — так называемый соединительный модуль, который мы рассмотрим более подробно ниже, используется для сращивания горизонтальных кабелей (преимущественно в процессе ремонта) или наращивания по временной схеме. Технической предпосылкой возможности их применения без нарушения требований стандартов в отношении характеристик стационарной линии и тракта является возможность установки в горизонтальной подсистеме одной точки консолидации.
Второй тип внутренних адаптеров реализуется на основе разъемного соединителя с планарными или штыревыми контактами. Представителем «планарной ветви» этого направления коммутационных изделий является Edge Connector компании AMP Netconnect. Изделие выпускается в двух варианта: Mark I и Mark II. Они несколько различаются по конструктивному исполнению и верхней граничной частоте рабочего диапазона (во втором случае этот показатель достигает 1 ГГц за счет применения индивидуального экранирования отдельных цепей передачи).
Суть решения состоит во введении в тракт передачи дополнительного разъемного соединителя, к которому подключается вставка с одной или несколькими розетками пользовательского интерфейса. Такой подход позволяет очень гибко согласовывать кабельную систему с местными условиями конкретного проекта при сохранении высокой эстетики рабочего места и функциональной гибкости, а также существенно упрощает реализацию принципа Cable Sharing. Решение известно с середины 90-х гг. и продвигается под торговой маркой ACO (см. Рисунок 2).
Аналогично широко распространенному разъему типа 110 дополнительный соединитель Edge Connector реализует рядную схему расположения контактов. Это заметно облегчает достижение требуемых характеристик по переходной помехе для комплекса «адаптерная вставка — розетка внутреннего соединителя». Интересно отметить, что хорошие потребительские качества системы ACO были отмечены достаточно давно. Так, до вхождения компании Ortronics в состав группы Legrand пользовательский интерфейс кабельной системы VDI формировался с использованием адаптерных вставок AMP.
Аналогичного подхода придерживается немецкая компания Leoni-Kerpen, которая продвигает свое решение под торговой маркой VarioKeystone. Адаптер построен на основе штыревых контактов и имеет в сечении почти круглую форму, что в ряде случаев более выгодно с эксплуатационной точки зрения. Главной целью его разработки было обеспечение простого перехода между интерфейсами на основе стандартных соединителей модульного типа и высокочастотными экранированными разъемами. Потребность в таком переходе возникает при изменении категории кабельной системы с 6 на 7 (в перспективе 7А) без перекладки кабеля и выполнения дополнительного тестирования. Наряду с разъемами модульного типа функции соединителей выполняют Tera и ARJ45, что находится в полном соответствии с требованиями действующих и перспективных редакций стандартов. Основанием для разработки и внедрения данных изделий стали значительные запасы (относительно требований стандартов) по параметрам линейных симметричных кабелей серии Eline, выпускаемых Leoni-Kerpen.
АДАПТЕРЫ ДЛЯ НАРАЩИВАНИЯ ДЛИНЫ КАБЕЛЕЙ И ШНУРОВ
При эксплуатации кабельных систем часто возникают две во многом сходные по своей сути задачи. Первая — наращивание длины коммутационных шнуров и линейных кабелей. Вторая заключается в сращивании поврежденных линейных кабелей в процессе ремонта. Техническая предпосылка подобной операции даже в кабельных трактах Категории 6 состоит в допустимости введения в состав стационарной линии точки консолидации, предусмотренной стандартами. Данный компонент всегда реализуется по схеме межсоединения (Interconnect) и фактически представляет собой дополнительный соединитель. Стандарты не конкретизируют форму его исполнения, что существенно упрощает формирование такого компонента тракта передачи сигнала.
I-адаптеры, которые нередко называют проходными соединителями (англ. Inline Coupler), предназначены преимущественно для наращивания линейных кабелей, когда соединение организуется по схеме интерконнекта без использования обычной розетки. Эта операция вполне применима и в отношении стандартных коммутационных шнуров. Разумеется, при первой же возможности такой составной шнур необходимо заменить на обычный.
Еще одной областью использования проходных соединителей являются так называемые панели с переключателями компании RiT Technologies, в которой коммутационное поле реализуется по схеме Сross-Сonnect. Поскольку разница в стоимости обычного коммутационного и монтажного шнуров невелика, отображение порта коммутатора на панель выгоднее осуществлять с помощью первого.
Функционально аналогичны I-адап-терам так называемые соединительные модули (см. Рисунок 3), они применяются исключительно в линейной части кабельной системы, однако реализуют неразъемное соединение. Интересно отметить, что в большинстве таких модулей используются IDC-контакты типа Krone, поскольку они обладают заметно лучшими частотными свойствами по сравнению с более широко распространенными контактами типа 110.
Соединительный модуль может быть выполнен также в разборном варианте на основе разъемного соединителя. Данная возможность предусмотрена в упомянутой выше системе VarioKeystone компании Leoni-Kerpen. В этом случае положительным фактором оказывается то, что за счет применения штатных элементов система VarioKeystone легко реализует симметричную схему соединения двух кабелей на основе двух вилок и одной розетки.
Рассматриваемые изделия выпускаются как в экранированном, так и в неэкранированном вариантах. На российском рынке, для которого характерно тяготение к неэкранированным решениям, соединительные модули встречаются редко. Это обусловлено тем, что в аварийных ситуациях гораздо экономичнее и технически проще заменить линейный кабель целиком, чем сращивать его с помощью модуля.
С точки зрения передаточных параметров I-адаптеры могут соответствовать Категории 5е и 6. Изделия данной разновидности с параметрами, отвечающими требованиям построения линий Категории 6А, пока не представлены на рынке. Соединительные модули, которые в случае их исполнения в экранированном варианте могут без ограничений эксплуатироваться в составе кабельных трактов Категории 7, серийно выпускаются еще с середины 90-х годов. Техника Категории 7 может быть реализована только в экранированном варианте, тем самым автоматически устраняется ряд серьезнейших проблем по обеспечению требуемого уровня развязки отдельных цепей передачи информационных сигналов.
Дополнительный импульс для более широкого применения I-адаптеров дают сети промышленного назначения, при построении которых возникает задача ввода линейных кабелей в защитный шкаф, что может быть успешно решено именно с помощью изделий проходного типа (см. Рисунок 4). Их основным отличием от устройств офисного назначения является применение печатной платы для соединения розеток. Только в этом случае удается сравнительно простыми способами добиться необходимой степени герметичности корпуса адаптера.
В соответствии с терминологией стандарта ISO/IEC 11801 проходные адаптеры реализуют связь двух сегментов горизонтального кабеля по схеме межсоединения (Interconnect). Благодаря простоте реализации точек консолидации, которые по мере роста популярности открытых офисов применяются все чаще, продажи таких адаптеров будут возрастать.
КРОССОВЕРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Кроссоверные элементы представляют собой специализированные шнуровые или корпусные изделия и используются для изменения схемы подачи различных сигналов по контактам стандартного разъемного соединителя. В сетевой компьютерной технике начала 90-х годов кроссоверные шнуры часто применялись для построения иерархических структур на базе концентраторов, у которых не было специально предназначенных для этой цели выделенных магистральных портов (up-link port).
После массового перехода на уровне рабочей группы к коммутаторам, которые в момент установления соединения двух активных устройств выполняют соответствующие переключения и настройку
в автоматическом режиме, потребность в специализированных шнурах заметно уменьшилась. В настоящее время главной областью их применения становятся простейшие домашние сети, где два компьютера соединяются с их помощью и без промежуточных элементов.
При реализации кроссоверного элемента в форме корпусного изделия наиболее логично его исполнение по линейной схеме «тяни-толкай» с установкой на корпусе изделия вилки и розетки (аналог FM-соединителя, применяемого при эксплуатации и выполнении различных измерений линий оптической связи). Другим вариантом, реже встречающимся на практике, является дополнительное возложение функций кроссоверного элемента на проходной адаптер. Визуальная идентификация данного компонента достигается окраской его корпуса в различные цвета, что может быть дополнено и/или заменено нанесением соответствующих предупреждающих надписей непосредственно на его корпус (см. Рисунок 5).
По передаточным характеристиками кроссоверные элементы вполне могут эксплуатироваться в составе кабельных трактов Класса D. Заявляемое некоторыми производителями соответствие требованиям даже Категории 6 является для них заведомо избыточным, поскольку современное сетевое оборудование имеет встроенную опцию автоматической настройки необходимой раскладки контактов в разъемах.
Заключение
-
Несмотря на фактическое завершение перехода к единому типу пользовательского интерфейса подсистемы на базе симметричных кабелей и активного сетевого оборудования, в горизонтальной подсистеме широко используются самые разнообразные адаптеры.
-
Основными факторами роста объемов применения адаптеров является повсеместное использование техники СКС за пределами офиса и построение физического уровня систем инженерного обеспечения здания с помощью технических средств классического структурированного каблирования.
-
Современные адаптеры обычно реализуют непостоянную или полупостоянную схему подключения к стационарным линиям и линейным кабелям. Постоянная схема с использованием контактов типа IDC (типов 110 и Krone) встречается существенно реже из-за своей заметно меньшей эксплуатационной гибкости.
Андрей Семенов — директор центра развития «АйТи-СКС» компании «АйТи». С ним можно связаться по адресу: ASemenov@it.ru.