Rambler's Top100
Статьи ИКС № 10 2010
Андрей СЕМЕНОВ  12 октября 2010

СКС категории 6а. Технические особенности и рыночные перспективы

Кабельная техника категории 6а – на сегодня наиболее совершенный тип СКС массового использования. Основная область ее применения – ЦОДы. Какую долю эта техника может занять в общем объеме рынка СКС?

Андрей СЕМЕНОВ, директор по развитию «АйТи-СКС»Структурированные кабельные системы в той их части, которая реализуется на основе симметричного кабеля, в соответствии с принятым в нашей стране американским подходом делятся по так называемым категориям. С увеличением номера категории или появлением у нее буквенного индекса-расширителя улучшаются передаточные параметры системы, в том числе растет максимально допустимая скорость передачи информации. Однако одновременно с этим повышается стоимость компонентной базы, а также сложность монтажа и тестирования готового объекта, что серьезно увеличивает его полную стоимость. В настоящее время наиболее совершенным типом СКС массового применения является техника категории 6а, поэтому сосредоточимся именно на ней.

 

Предпосылки появления

 

Техника категории 6а была создана в ответ на острую потребность в кабельных системах общего назначения, обеспечивающих передачу информационных потоков со скоростью не менее 10 Гбит/с. Первоначально считалось, что естественный кандидат на эту роль – серийная техника категории 7, разработанная еще в середине 90-х гг. прошлого века. Однако она оказалась функционально избыточной и вследствие этого слишком дорогой с точки зрения построения сетей массового применения.

 

Дело в том, что техника категории 7 разрабатывалась в первую очередь для поддержки сетевых интерфейсов АТМ-622. Поэтому в ней не использовалась схема параллельной передачи и применялось бинарное кодирование линейных сигналов. Таким образом, в СКС категории 7 характеристики приемо-передатчиков активного сетевого оборудования и пассивной линейной части канала связи изначально не были согласованы. В результате теоретическая шенноновская пропускная способность, которая для техники категории 7 на стометровом каноническом тракте с четырьмя соединителями достигает примерно 55 Гбит/с, использовалась чуть больше чем на 10%. При столь низком кпд кабельного тракта ожидать от него хороших экономических параметров было бы верхом наивности.

 

В то же время техника категории 6а с системной точки зрения существенно более точно согласована с типовой областью применения. Она создавалась с прицелом на передачу сигнала 10-гигабитного Ethernet на расстояние 100 м. Шенноновская пропускная способность такого тракта составляет 18 Гбит/с (некоторые современные серийные системы в экранированном исполнении позволяют получить 30–40 Гбит/с). Это гарантирует как нормальное функционирование интерфейса, так и хорошие стоимостные параметры решения в целом (рис. 1). Здесь же отметим, что техника категории 7 изначально не позволяла строить неэкранированные СКС.

 

Проблемы технического плана

 

Сетевые интерфейсы 10G Ethernet максимально полно используют потенциальную пропускную способность современных кабельных трактов. Достигается это благодаря применению многоуровневого кодирования для ограничения ширины полосы канала связи, коррекции и компенсационных механизмов для выделения информационного сигнала из шумов, а также ряда других технических приемов. Тем не менее, для того чтобы в 10 раз увеличить скорость передачи этого активного сетевого оборудования по сравнению с решениями Gigabit Ethernet, потребовалось более чем в 4 раза повысить верхнюю граничную частоту спектра линейного сигнала. Нарушение пропорциональности объясняется переходом от кода РАМ-5 в Gigabit Ethernet к линейному коду РАМ-16 в системах 10G Ethernet.

 

Использование неэкранированных кабельных трактов в расширенном до 500 МГц частотном диапазоне привело к появлению ощутимых межкабельных (в общем случае – межэлементных) переходных влияний. А это, в свою очередь, вынудило расширить список параметров, которые должны контролироваться перед сдачей линии в эксплуатацию, включив в него межкабельное переходное затухание в обычном и суммарном вариантах.

 

Область применения

 

Наращивание быстродействия канала связи, по которому происходит подключение к ЛВС на нижнем уровне информационной системы, до уровня свыше нескольких десятков мегабит в секунду в настоящее время признано нецелесообразным. Выдвигавшееся еще полтора десятка лет назад и выполненное на рубеже веков требование об обязательном увеличении скорости до 1 Гбит/с сегодня снято с повестки дня: видеоконференции, фактически единственное реально востребованное пользовательское приложение, требующее столь широкополосного канала, так и не получили ожидаемого развития и массового внедрения.

 

Отсюда немедленно следует, что областью применения техники категории 6а являются те линии СКС, в которых принципиально отсутствуют скоростные ограничения системы «человек–машина». Такие линии могут организовываться на магистральных уровнях традиционных офисных СКС и в центрах обработки данных.

 

Магистрали крупных СКС можно сразу исключить из дальнейшего рассмотрения. Это связано с необходимостью выполнения обязательных требований обеспечения гальванической развязки между отдельными техническими помещениями. Поэтому главным и фактически пока единственным объектом, где возможно массовое применение СКС категории 6а, являются ЦОДы.

 

Оценка объема рынка СКС категории 6а

 

Наличие четко очерченной области применения и некоторые ее технические особенности позволяют достаточно точно оценить объем рынка СКС категории 6а в регионах с высоким уровнем информатизации. К последним можно смело отнести и Россию.

 

Теоретические расчеты и практика реализации кабельных систем офисного типа свидетельствуют о том, что затраты на построение магистральной части правильно спроектированной СКС категории 6а составляют примерно 15–20% общей стоимости СКС объекта. Кабельную систему ЦОДа с точки зрения построения информационной системы в целом можно рассматривать как удаленное отображение магистральной части классической СКС. Линии СКС в ЦОДе используются для соединения серверов с коммутаторами ЛВС и накопителями массовой памяти. Поэтому названную цифру можно удвоить.

 

Из полученной таким образом оценки следует вы-членить средства, затрачиваемые на приобретение оптической техники. Существенным преимуществом оптической элементной базы, компенсирующим ее несколько худшие экономические параметры (см. рис. 1), является меньшее энергопотребление сетевых интерфейсов, что для ЦОДов критически важно. Однако реализовать это преимущество на практике в полной мере не получается, и вот почему. Средняя длина стационарной линии СКС в ЦОДах несколько меньше 30 м (рис. 2) – вместо 40 м, типичных для крупных офисных кабельных систем. Обусловлено это двумя факторами: во-первых, компактностью ЦОДа как архитектурного объекта, проистекающей из дороговизны подобных зданий; во-вторых, исходным наличием в нем большого количества кабельных трасс под обязательным фальшполом и на каблегонах, устанавливаемых поверх монтажных шкафов. Широкий выбор возможных кабельных трасс при прокладке линейного кабеля дает большие возможности для минимизации протяженности стационарной линии.

 

При столь малых длинах типовой стационарной линии межножильный интерфейс сетевого оборудования, как правило, может работать в режиме Short reach. В этом случае оптические интерфейсы теряют свое преимущество в отношении потребляемой мощности.

 

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что количество медножильных и оптических линий в ЦОДах будет примерно одинаковым. А с учетом несколько более высокой стоимости элементной базы категории 6а (она на несколько десятков процентов дороже соответствующих аналогов категории 6) объем рынка СКС этой разновидности можно в первом приближении оценить как одну треть суммарного объема рынка офисных кабельных систем категории 5е и 6.

 

Оборудование категории 6а и развитие техники СКС

 

В процессе развития техники категории 6а был сделан ряд оригинальных разработок, которые не имеют аналогов в СКС предыдущих поколений. Прежде всего хочется отметить так называемую полу-экранированную технику, т.е. кабельные системы, у которых отдельные компоненты стационарной линии и тракта снабжены незаземленными экранами пленочного типа. Металлизация такого экрана имеет разрывы, препятствующие образованию токовых петель, но не мешающие нормальному функционированию экрана на частотах свыше 300 МГц.

 

Добавление пленочного экрана в конструкцию линейных кабелей, розеточных модулей и коммутационных шнуров не ухудшает их массогабаритных характеристик, но повышает стойкость к внешнему мешающему электромагнитному излучению. Это происходит за счет увеличения примерно на 10 дБ величин параметров ANEXT и AFEXT в обычном и суммарном вариантах.

 

Основное преимущество полуэкранированной техники заключается в том, что она может монтироваться по правилам неэкранированных кабельных систем. Для нее не является критически важным наличие качественного телекоммуникационного заземления, эффективно выполняющего свои функции на частотах в сотни мегагерц.

 

С технической точки зрения использование полу-экранированной техники, которая не требует заземления, эффективно решает проблему создания необходимого «запаса прочности» по межкабельной помехе, которой уже нельзя пренебрегать в верхней половине рабочего частотного диапазона сетевых интерфейсов 10G Ethernet. С практической точки зрения полу-экранированная техника выгодна тем, что ее повышенная помехоустойчивость заметно ускоряет и упрощает монтаж.

 

Уже упоминавшиеся особенности распределения длин линий кабельных систем в ЦОДах стали причиной появления техники неофициальной категории «квази 6а». Речь идет о кабелях, которые по ряду важных параметров (в первую очередь затуханию и сопротивлению шлейфа) не соответствуют стандартам офисных СКС и СКС для ЦОДов, построенных по стандарту TIA-942. Однако, если длина стационарной линии не превышает 60 м (что с большим запасом перекрывает практические потребности в отношении кабельных систем для ЦОДов), тракт на их основе вполне обеспечивает требуемое качество передачи. А из-за отсутствия реальных потребителей техника РоЕ, для которой важно сопротивление шлейфа, в ЦОДах неактуальна.

 

Существенный выигрыш от применения изделий «квази 6а» вместо стандартной техники категории 6а обусловлен их заметно меньшим диаметром (чуть более 5 мм). В результате улучшаются их массогабаритные характеристики и в значительной степени нивелируется значимое для ЦОДов преимущество оптических линий по этому параметру.

 

Особо отметим, что, несмотря на массовый характер предложения данных изделий со стороны производителей, в известных редакциях нормативных документов они пока не упоминаются.

 

Подведем итоги

 

Техника категории 6а – продукт оптимизационного согласования параметров пассивной линейной части и активного сетевого оборудования, выполненного с целью получения новых свойств комплексного продукта.

 

Четко очерченная нишевая область применения СКС категории 6а – нижний уровень кабельных систем ЦОДов.

 

Объем потребления техники категории 6а в настоящее время должен устойчиво расти, однако в обозримой перспективе его величина ограничена примерно третью объема потребления СКС категорий 5е и 6.

 

В процессе создания техники категории 6а был выполнен и внедрен в практику построения кабельных систем ряд новых разработок, которые уже в ближайшее время могут привести к пересмотру некоторых фундаментальных положений действующих редакций профильных стандартов.  икс 

 

Автор выражает признательность И.Г. Смирнову за предоставленные статистические данные по кабельным системам ЦОДов.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: