Технические средства и организованная преступность

Архив ресурса Фрикинг.RU [ приостановлен в 2007г. ]

Это архив. Материалы носят исключительно информационно ознакомительный характер.

Реклама

Фрикинг.RU ››› Аналитическая и справочная информация ››› Сети передачи информации ››› История и перспективы развития кабельных систем


История и перспективы развития кабельных систем


История и перспективы развития кабельных систем

Бетси Зайоброн

Последние десять лет кабельная отрасль играла очень важную роль в быстром развитии информационных технологий. Постоянная потребность пользователей в расширении полосы пропускания кабельных систем, стимулируемая появлением все более ресурсоемких бизнес-приложений, а также развитием служб Интернет, включая электронную почту, которая стала самым популярным средством связи, сделала эволюцию названных систем важнейшим условием продолжения технологического прогресса в сетевой индустрии.

Разработчики и технологи кабельной продукции улучшали характеристики "медных" (на базе UTP-кабеля) и оптических кабельных систем, стремясь обеспечить их соответствие растущим требованиям технологий передачи данных. "Невероятные успехи были достигнуты в кабельной отрасли, - говорит Вэл Рябински, менеджер по инженерным услугам компании Hitachi Cable Manchester (http://www.hcm.hitachi.com). - Это стало возможным благодаря наличию творческих идей, появлению выдающихся лидеров и умению специалистов работать сообща".

Пройденный путь

Появление десять лет назад структурированных кабельных систем (СКС) инициировало разработку кабельных стандартов и выпуск изданий, подобных Cabling Installation & Maintenance. "Когда кабельные системы стали структурированными, каждая рабочая станция получила один и тот же интерфейс, - говорит Рябински. - Это явилось поворотным пунктом в развитии сетевой отрасли".

В 1993 г. "медные" кабельные системы (категории 5) работали на частотах до 100 МГц и поддерживали системы 10/100Base-T, а оптические кабели получили широкое применение в магистральных сетях отдельных зданий и кампусов. "Тогда же производители кабелей и соединительного оборудования начали устанавливать партнерские отношения, стремясь предложить полные решения", - отмечает Билл Слейтер, менеджер по маркетингу подразделения Leviton Voice and Data (http://www.levitonvoicedata.com) компании Leviton Manufacturing.

В США стандартной средой передачи данных для магистральных оптических сетей в то время стало 62,5/125-мкм многомодовое оптоволокно FDDI-класса, которое использовалось совместно с передатчиками на базе светодиодов, работающими на длине волны 850 нм. По мнению большинства специалистов, эти устройства обеспечивали достаточно высокую скорость передачи данных по сетям зданий. Япония же и страны Центральной Европы выбрали 50-мкм оптоволокно в качестве стандартного. "Выбор оптоволокна в США в значительной степени определялся требованиями приложений, а в Японии и других странах специалисты стремились обеспечить лучшие характеристики СКС" - говорит Тони Бим, директор по развитию бизнеса подразделения AMP Netconnect (http://www.ampnetconnect.com) компании Tyco Electronics. - Корпорация IBM поддержала несколько приложений для 62,5-мкм оптоволокна, на основе которых затем была создана технология FDDI, что и определило путь развития кабельных систем на этом этапе".

Выбор 62,5-мкм оптоволокна позволил упростить инсталляцию кабельных систем и улучшить характеристики их соединения с активным оборудованием. "Выпуская многомодовый кабель на рынок СКС для зданий, мы хотели предложить такой кабель, который был бы простым в обращении - ведь в то время многие инсталляторы не имели большого опыта работы с оптоволокном, - говорит Даг Колеман, менеджер по технологиям и стандартам частных сетей компании Corning Cable Systems (http://www.corning.com). - Кроме того, больший диаметр световода - 62,5-мкм - обеспечивал лучшие характеристики стыка со средствами передачи данных".

В период между 1993 г. и 1997 г. заинтересованность пользователей в росте пропускной способности компьютерных сетей обусловила ее повышение с 10 до 100 Мбит/c. "Потребность в более высокой скорости передачи данных была вызвана переходом компаний от использования автономных ПК к применению централизованных серверных решений" - считает Бим. В конце 90-х годов стало очевидным, что для дальнейшего повышения производительности сетей кабельные системы должны поддерживать технологии Gigabit Ethernet (GbE).

Совершенствование "медных" кабельных систем

Разрабатывая стандарт GbE для UTP-кабеля, Институт IEEE (http://www.ieee.org) ориентировался на медный кабель категории 5, как на самый широко распространенный. "Поскольку в стандарте GbE предусмотрена двунаправленная передача данных по всем четырем парам кабеля одновременно, уровень наводок в каждой из пар возрастает", - объясняет Азеф Баддар, инженер компании General Cable (http://www.generalcable.com). Распространение технологии GbE для медного кабеля привело к появлению стандарта на СКС категории 5e, в котором были определены новые требования к значениям таких параметров кабельных какналов, как PSNEXT, возвратные потери, PSELFEXT.

Многие хорошо инсталлированные системы категории 5 соответствуют также стандарту на СКС категории 5e. Баддар считает, что в 80% случаев причиной несоответствия СКС указанному стандарту является низкое качество ее монтажа. По его мнению, если инсталляция СКС категории 5 была выполнена неправильно - со слишком сильным натяжением кабелей и излишней раскруткой витых пар при их терминировании - весьма велика вероятность несоответствия системы требованиям категории 5e.

Характеристики соединительного оборудования и коммутационных шнуров существенно влияют на параметры канала в целом. Сложность увеличения их предельной рабочей частоты до 100 МГц и выше связана со схемой разводки проводов кабеля в разъеме типа RJ. "В аналоговых телефонных системах традиционно используется два центральных контакта розетки, внешняя пара ее контактов предназначена для подключения второй телефонной линии, - объясняет Джон Симон, вице-президент компании Siemon (http://www.siemon.com). - Поскольку такая конфигурация неизбежно увеличивает перекрестные наводки, на разработку современных широкополосных разъемов и шнуров компаниям пришлось затратить многие тысячи долларов".

Шаг вперед

Когда организации TIA и EIA опубликовали стандарт на СКС категории 5e, уже во всю велась работа над стандартом на СКС категории 6, характеристики которых нормируются в полосе частот до 250 МГц. В этом стандарте определены положительные значения параметра ACR на частотах до 200 МГц и содержатся требования по обратной совместимости и интероперабельности компонентов категории 6. Чтобы организовать выпуск продукции указанной категории, производителям медных кабелей и разъемов пришлось решить ряд проблем.

Чем выше частота сигнала, передаваемого по витой паре UTP-кабеля, тем больше уровень наводок на соседние пары. Для обеспечения соответствия характеристик кабеля более строгим требованиям категории 6, компании вынуждены были разрабатывать новые конструкции кабелей и технологии их производства. "Оборудование, которое мы используем для производства кабелей категории 6, обеспечивает более стабильный шаг скрутки проводов и более тугое их скручивание, что позволяет уменьшить уровень наводок", - говорит Баддар. С целью снижения потерь производители увеличили диаметр проводов кабеля, а чтобы достичь стандартных значений NEXT, добавили в него сепаратор. Последний представляет собой центральный элемент кабеля с поперечным сечением в виде четырехлучевой звезды, отделяющий одну пару кабеля от другой и тем самым уменьшающий уровень наводок.

Выпуск соединительного оборудования категории 6 оказался более сложной задачей. Для уменьшения перекрестных наводок (чтобы соответствовать требованиям категории 6) компаниям пришлось изменить конструкцию разъемов и технологию их производства. "Восьмиконтактный штекер повышает уровень наводок, поэтому взаимодействующий с ним компонент должен компенсировать их, - объясняет Рябински. - На частоте 100 МГц существует значительный запас по уровню наводок и компенсация их не нужна, но на частоте 200 МГц она требуется".

Поскольку разработка новых широкополосных разъемов с нуля - дело сложное и дорогостоящее, первоначально предпринимались попытки достичь параметров категории 6 путем увеличения компенсации наводок в рамках существующих конструкций компонентов категории 5e. По словам Симона, компенсация имеет свои ограничения, так как является частотно-зависимой. "При компенсации наводок на частоте 100 МГц на более высоких частотах из-за фазовых сдвигов параметры линии могут ухудшиться, - говорит Симон. - Чем больше нужно компенсировать, тем сложнее добиться хорошей работы компонентов в широком диапазоне частот".

Майк О'Коннор, технический директора компании Hubbell Premise Wiring (http://www.hubbell-premise.com), сообщил о том, что обеспечение интероперабельности компонентов категории 6 было тоже трудной задачей. "Требования к характеристикам компонентов СКС стали гораздо более жесткими, например, на частоте 100 МГц значение параметра NEXT для разъема категории 5e равно 43 дБ, а для разъема категории 6 - 54 дБ, - говорит О'Коннор. - С реализацией обратной совместимости компонентов категории 6 серьезных проблем не возникло, но обеспечение интерперабельности компонентов этой категории от разных производителей оказалось более сложной задачей. Для гарантии характеристик компонентов категории 6 большое значение имеет их тестирование независимыми лабораториями".

Многие аналитики считают, что появление на рынке "медных" кабельных систем категории 6 стало важной вехой на пути их развития. "Достижение характеристик категории 6 при обеспечении обратной совместимости и интероперабельности компонентов можно считать огромным успехом кабельной отрасли, - полагает Симон. - Это стало возможно благодаря сотрудничеству и напряженной работе инженеров многих компаний-производителей".

Новый взгляд на оптоволокно

До появления стандарта GbE в магистральных инфраструктурах преобладало 62,5-мкм оптоволокно. Когда же производительность этих сетей возросла до 1 Гбит/с, это волокно перестало удовлетворять потребности пользователей. Кроме того, стало невозможным применение недорогих светодиодов, которые долгое время считались самыми предпочтительными источниками излучения для оптоволокна. "Светодиоды не могут передавать данные со скоростью более 622 Мбит/с, - объясняет Колеман. - Поэтому кабельной индустрии пришлось обратиться к лазерной технологии". Вместо светодиодов в гигабитовом оборудовании стали широко использовать 850-нм лазерные источники типа VCSEL (Vertical-Cavity Surface Emitting Laser).

Передача данных по многомодовому оптоволокну с использованием лазера приводит к возникновению эффекта дифференциальной модовой задержки (Differential Mode Delay - DMD). Суть его состоит в том, что лазерный луч, введенный по центру оптоволокна, расщепляется на несколько мод, которые достигают приемника (расположенного на другом конце оптического кабельного канала) в разное время. Это вызывает искажение передаваемого сигнала и уменьшает коэффициент широкополосности линии связи. Чем меньше диаметр сердцевины оптоволокна, тем меньше мод возникает и тем меньше искажается сигнал. Поэтому 50-мкм оптоволокно обеспечивает большую дальность передачи данных, чем 62,5-мкм.

Перед разработчиками стандартных требований к многомодовым волокнам стояла задача обеспечить дальность передачи до 500 м, что необходимо для построения магистральных инфраструктур кампусов. Поскольку при передаче гигабитового трафика максимальная длина канала на базе 62,5-мкм волокна составляет 220 м, организациям TIA и EIA пришлось включить 50-мкм волокно в стандарт TIA/EIA-568-B.3 на оптические кабельные системы. "Учитывая, что пользователям может потребоваться большая дальность связи, а также то, что рост производительности сетевого оборудования не остановится на уровне 1 Гбит/с, кабельная индустрия была вынуждена стандартизировать 50-мкм волокно" - говорит Бим.

Чтобы избежать влияния дефектов, имеющиеся в некоторых многомодовых волокнах, на передачу сигнала по этим волокнам, производители разработали специальные соединительные шнуры, обеспечивающие ввод света в сердцевину оптоволокна со смещением относительно ее центра (offset-launch). Согласно стандарту IEEE 802.3z, использование таких шнуров является обязательным для длины волны 1300 нм. "При смещении точки ввода света от центра сердцевины оптоволокна примерно на 20 мкм свет распространяется в обход ее дефектной центральной части, что позволяет уменьшить дисперсию" - объясняет Маурицио Сильва, директор по технологиям компании General Cable.

По мнению Мартина Истона, менеджера по огнестойким кабелям компании Corning Cable Systems, переход от использования оптоволокна, которое просто устанавливать, к применению оптоволокна с лучшими характеристиками передачи данных стал возможен отчасти благодаря улучшению параметров и конструкции оптического соединительного оборудования. "Множество компаний старались упростить и ускорить монтаж оптических кабельных систем, разрабатывая коннекторы типа push-pull (подключение и отключение которых осуществляется линейным движением без поворота)" - говорит Истон.

Коннектор ST (Straight Tip), широко используемый до появления коннектора SC (типа push-pull), сегодня уже устарел. Для применения в СКС стандартом TIA/EIA-568-B рекомендуется коннектор SC. Хотя коннекторы SC и завоевали рынок, но немало предприятий все еще используют коннеторы ST, и по этой причине они продолжают пользоваться спросом.

Если раньше компании - разработчики оптических коннекторов уделяли основное внимание их функциональности и удобству использования, то сейчас усилия этих компаний направлены в основном на снижение стоимости оптического оборудования. Миниатюрные коннекторы обеспечивают более высокую плотность портов, и некоторые из них имеют один наконечник с двумя волокнами. Применение таких коннекторов позволяет реализовать больше портов в сетевом коммутаторе и тем самым снизить его стоимость в расчете на один порт.

Перспективы

Интститут IEEE недавно сформировал проблемную группу 10GBase-T, которая будет изучать возможности передачи трафика 10 Gigabit Ethernet (10GbE) по медному UTP-кабелю. И многие сетевые специалисты с нетерпением ожидают результатов ее работы. "Большинство специалистов полагают, что для 10-Гбит/с передачи следует выбрать кабель категории 6, - говорит Баддар. - Как производители, мы стараемся показать Институту IEEE, что использование кабеля этой категории является оптимальным вариантом: хотя сегодня он задействован всего в 20% установленных систем, к 2005 г. доля таких систем возрастет до 70 или 80%".

Параметры канала категории 6 специфицированы в полосе частот до 250 МГц, но с ростом скорости передачи данных возникает необходимость определения параметров "медной" кабельной системы в более широкой полосе частот. "В кабельной отрасли будут вестись работы по изучению характеристик кабельных систем на частотах вплоть до 500 МГц, - говорит Симон. - Установление требований, способствующих улучшению симметрии витой пары и ее невосприимчивости к внешним помехам, имеет большое значение для создания медных кабелей с пропускной способностью выше одного гигабита в секунду".

По словам О'Коннора, кабельная индустрия непрерывно улучшает свою продукцию, но обеспечить передачу трафика 10GbE по медному кабелю будет непросто. При этом он считает, что кабельная инфраструктура категории 6 гораздо больше подходит для передачи данных со скоростью 10 Гбит/с, чем инфраструктура категории 5e, параметры которой нормированы в полосе частот до 100 МГц.

Сегодня кабели на основе 62,5-мкм оптоволокна обеспечивают достаточно высокие для большинства предприятий скорости передачи данных, но с внедрением в магистральные сети технологии 10GbE применение 50-мкм волокна будет расширяться. "Я не вижу перспектив для использования 62,5-мкм волокна в 10-Гбит/с сетях, - говорит Бим. - При такой скорости передачи длина линии связи на базе этого волокна не превышает 60 м, а этого не достаточно для практических целей".

По оптимизированному для работы с лазерными источниками излучения 50-мкм оптоволокну можно передавать данные со скоростью 10 Гбит/с на расстояние до 300 м, и для этого не требуется использовать соединительные шнуры, смещающие ввод излучения в оптоволокно относительно его центра, или изменять коннекторы и методики инсталляции кабельных систем. Хорошая масштабируемость 50-мкм оптоволокна по полосе пропускания делает его оптимальной средой передачи для сегодняшних приложений.

Поскольку предприятия заинтересованы в росте скорости передачи данных, на рынке могут появится средства 40GbE и 100GbE (гораздо скорее, чем мы думаем). Некоторые специалисты сомневаются в способности многомодового оптоволокна поддерживать такие скорости передачи данных (40 и 100 Гбит/с). "Если сетевая индустрия когда-либо достигнет скорости передачи 40 или 100 Гбит/с, то, вероятно, мы станем свидетелями перевода магистральных сетей предприятий с многомодового на одномодовое волокно, - считает Сильва. - Если же лазерная технология станет экономически эффективной, то со временем одномодовое волокно будет самой предпочтительной средой передачи".

Сегодня на рынке имеются несколько типов оптических коннекторов, и многие специалисты уверены в необходимости единого стандартного интерфейса. "На выбор типа оптического коннектора влияют несколько факторов, в том числе и личные предпочтения того человека, который составляет спецификацию сетевого проекта, - рассуждает Харли Лэнг, менеджер по волоконно-оптическим продуктам компании Leviton. - Я думаю, что со временем рынок выберет какой-либо один коннектор".

Затихающая баталия

В настоящее время в сетях используются как медные UTP-кабели, так и оптоволокно, причем последнее преобладает в магистральных инфраструктурах. Однако учитывая рост скорости передачи данных до 10 и даже до 100 Гбит/с (в будущем), некоторые специалисты сомневаются в перспективности применения медных кабелей. "Конкурентная борьба между медными и оптоволоконными кабелями продолжается, но за последние десять лет она стала менее интенсивной, - комментирует Бим. - Десять лет назад отдельные аналитики полагали, что с появлением технологии FDDI медным кабелям придет конец. Затем мы думали, что их "убьет" Gigabit Ethernet. Сейчас же я не считаю, что даже появление 10-Гбит/с технологии не может прекратить использование этих кабелей".

По мнению Бима, концепция зоновых кабельных систем (zone cabling) с оптоволокном в части горизонтальной сети и короткими медными кабелями, идущими к рабочим станциям, будет способствовать мирному сосуществованию медных и оптических кабелей. "Во многих компаниях ПК оснащены сетевыми интерфейсами для медного кабеля, - говорит Бим. - И концепция зоновых кабельных систем продлевает жизнь этим интерфейсам".

Симон считает, что на основе медных кабелей можно создать инфраструктуру, способную поддерживать как приложения 30-летней давности (например, аналоговую телефонию), так и будущие приложения. И хотя развитие "медных" кабельных систем, похоже, не отстает от развития сетевых технологий, применение оптоволокна в горизонтальных сетях будет расширяться. "Используйте и оптоволокно, и медный кабель" - советует Симон.



 Пользователей: 17814 Специалистов: 1472 Экспертов: 125  - ONLINE: 11.40.0 - Тем: 41578 Сообщений: 308473 Аккаунтов: 46802
Since 1999