Rambler's Top100
Статьи ИКС № 08-09 2013
Андрей СЕМЕНОВ  03 сентября 2013

Претерминированная техника для высокоскоростных СКС

Потребность во все более высокоскоростных каналах информационного обмена и обусловленное ею ужесточение требований к качественным показателям тракта – одна из предпосылок роста популярности претерминированных кабельных решений.

Андрей СЕМЕНОВ, технический директор, RiT Technologies, докт. техн. наукОбласть их применения продолжает расширяться, захватывая не только ЦОДы, но и офисные СКС.

Необходимость многоканальной передачи

Последние несколько десятков лет производительность сетевых интерфейсов увеличивалась преимущественно экстенсивным путем: за счет повышения тактовой частоты линейного сигнала. Этот процесс не мог продолжаться бесконечно. Полупроводниковая электроника подошла к некоему барьеру быстродействия, который заставляет искать иные пути ускорения информационного обмена. Один из таких путей – переход на многоканальную схему передачи, в рамках которой вместо одиночного высокоскоростного канала используются несколько менее быстродействующих каналов, одновременно и независимо друг от друга передающих в единицу времени тот же объем данных, что и их моноканальный аналог. Наращивание скорости осуществляется увеличением количества отдельных каналов.

Такому переходу способствуют два обстоятельства.

Во-первых, внедрение в широкую инженерную практику волоконно-оптической техники, которая позволяет преодолеть ограничения на ширину полосы пропускания, характерные для линий на основе электропроводных кабелей, и которая заметно лучше защищена от переходных влияний различной природы.

Во-вторых, появившаяся благодаря прогрессу микропроцессорной техники возможность улучшения качественных характеристик канала связи не только за счет высококачественной обработки сигнала на передающей и принимающей сторонах, но и за счет точной предварительной настройки аппаратуры методом тестпреамбулы.

Схема многоканальной передачи может быть реализована различными способами. В волоконно-оптических сетях масштаба города и выше широко используется техника спектрального уплотнения, которая задействует несколько оптических несущих, отличающихся центральными длинами волн.

При построении ЦОДа, скорости передачи сигналов в котором сравнимы с сетями связи общего пользования, в полной мере воспользоваться наработками для аппаратуры сетей операторского класса не представляется возможным. Одномодовая техника даже в относительно экономичном варианте CWDM обязательно требует применения дорогостоящих узкополосных излучателей с контролируемой длиной волны и прецизионных оптических фильтров для разделения отдельных оптических несущих. В результате она оказывается экономически выгодной только при передаче на большие расстояния. С учетом же относительно небольшой длины линий телеком-инфраструктуры для ЦОДов больше подходит техника параллельной передачи, когда каждой паре «излучатель – фотоприемник» ставится в соответствие свое волокно.

В электропроводных подсистемах схема параллельной передачи массово применяется с момента внедрения сетевых интерфейсов 1GBaseT, т.е. уже более 10 лет.

Ужесточение требований к качественным показателям тракта

Внедрение схем параллельной передачи – далеко не единственный прием для более полного использования потенциальной пропускной способности кабелей связи. Достаточно эффективны и применение многоуровневых линейных сигналов, и переход на менее требовательные к ширине полосы канала блочные коды, и введение процедур упреждающей коррекции ошибок, и другие меры. Однако даже их совместное действие лишь замедляет рост тактовой частоты линейного сигнала, но не в состоянии остановить его полностью. В частности, увеличение быстродействия канала на основе симметричных кабелей на два порядка потребовало пятикратного повышения верхней граничной частоты канала связи (рис. 1, для скорости 1 Гбит/с рассматривается техника категории 6).

Платой за замедление роста ширины полосы частот становится постоянное и опережающее ужесточение требований к качественным показателям тракта.

Внешнее проявление этой тенденции – снижение энергетического потенциала волоконно-оптических сетевых интерфейсов, увеличение количества контролируемых параметров симметричных трактов и уменьшение запасов по наиболее критичным из них (пример для параметра NEXT – рис. 2).

В результате получить заданные характеристики становится все труднее, в том числе из-за сложностей качественного выполнения монтажа компонентов кабельного тракта в полевых условиях. Выход видится в максимально полном переходе на компонентную базу заводского изготовления, т.е. на претерминированную технику – на кабельные и коммутационные изделия с уже установленными на них разъемными соединителями. Обращение к ней сводит формирование стационарной линии к чисто механическим операциям прокладки линейного кабеля и его подключения к оконечным коммутационным устройствам. Переход на претерминированную технику дает ряд важных преимуществ:

  • предельное упрощение монтажных работ и возможность их выполнения низкоквалифицированным персоналом при сохранении гарантии производителя на всю линию с типичным для СКС сроком 15–20 лет;
  • уменьшение затухания в разъемных оптических соединителях до уровня значительно ниже определяемых стандартами 0,75 дБ, что позволяет существенно повысить функциональную гибкость решения в целом, в том числе за счет увеличения максимального количества соединителей в линии до шести с сохранением действующих норм суммарных потерь в тракте;
  • заметное ускорение выполнения ремонтно-восстановительных работ и процедур наращения числа цепей передачи кабельных трактов, что особенно важно для ЦОДов с их чувствительностью к времени простоя в предоставлении сервисов.

Расширение сферы применения претерминированной техники стимулируется и тем, что некоторые перспективные разработки в современных условиях могут быть реализованы только на изделиях заводского изготовления. Речь, идет, в частности, о многосердцевинных волокнах, которые радикально улучшают столь важные для ЦОДов массогабаритные характеристики линейных кабелей и при наличии соответствующих оптических трансиверов позволяют уверенно преодолеть 100-гигабитный скоростной барьер.

Модульно-кассетная техника оптической подсистемы

Первоначально претерминированная элементная база начала широко применяться для волоконно-оптической подсистемы, что вызвано ее большей технической сложностью. Сегодня в этой области модульно-кассетные решения фактически доминируют. Замечательное свойство такого продукта – предельная простота использования. В его состав входят всего два компонента: транковый кабель, оконцованный вилкой соединителя MTP/MPO, и кассета. На линейной стороне последней предусмотрена розетка MTP/MPO; пользовательская сторона несет на себе розетки дуплексных разъемов LC.

Выбор именно этой пары соединителей обусловлен тем, что они разрешены действующими и перспективными редакциями нормативных документов.

Модульно-кассетные решения имеются в номенклатуре продукции практически всех ведущих производителей. Об их важности свидетельствует наличие у них самостоятельной торговой марки.

Переход исключительно на заводскую установку разъемов позволяет за счет меньших потерь в два-три раза увеличить количество разъемов в тракте, даже имеющем максимальную протяженность. Техника данной разновидности изготавливается по более жестким ТУ и обычно образует самостоятельную группу. Из маркетинговых соображений ее выделяют в отдельный продукт, название которого в рамках торговой марки отличается от основного соответствующими ключевыми словами, например SuperIL.

Переход на единую технологическую платформу

Наиболее распространенный на практике групповой оптический разъемный соединитель типа MTP/ MPO был изначально рассчитан на 12 волокон. 40гигабитная техника вполне адекватна такому исполнению, поскольку параллельная передача требует для своего функционирования восемь волокон (четыре на передачу, четыре на прием).

Заметно хуже дело обстоит со 100-гигабитными трактами, которые для своей работы нуждаются в 20 световодах (по 10 в каждом направлении). Эти скорости будут востребованы в ЦОДах уже в текущем десятилетии.

Улучшить экономические характеристики физического уровня транспортной платформы ЦОДа можно организацией 100-гигабитных трактов по схеме 4 × 25 Гбит/с.

Техника 25-гигабитных трансиверов в данной ситуации более или менее полно заимствуется из аппаратуры сетей связи общего пользования. В связи с ростом тактовой частоты в линейной части целесообразно применять наиболее широкополосные волокна категории ОМ4.

Особенности претерминированных решений для медножильных систем

Электропроводная претерминированная техника получила определенное распространение только после начала внедрения оборудования категории 6а, т.е. после выхода за пределы 100-мегагерцовой границы по спектру. В медножильных подсистемах применяются две разновидности претерминированных систем: модульно-кассетные и блочные. Появление второго класса изделий обусловлено техническими сложностями создания малогабаритного многоканального соединителя симметричных кабелей вплоть до невозможности его реализации в неэкранированном варианте. Фактически в этом случае речь идет о классической претерминированной сборке. Некоторое неудобство ее прокладки с лихвой компенсируется отсутствием дополнительных соединителей и возможностью реализации на неэкранированных кабелях.

Для большего удобства работы и расширения функциональных возможностей разработанного ранее коммутационного оборудования и сокращения его номенклатуры розетки модульных разъемов претерминированной сборки могут устанавливаться на планкодержатель. Посадочные места последней такие же, как и у оптических кассет.

Претерминированные решения в офисных СКС

Выше рассматривались решения, ориентированные преимущественно на ЦОДы. Однако претерминированная техника находит применение и в офисных СКС, в которых весьма полезным оказывается такое ее свойство, как высокая скорость выполнения инсталляционных работ.

Фокусной областью применения претерминированной техники становятся открытые офисы, кабельная система в которых часто строится по зонной схеме с многочисленными точками консолидации. Характерная для таких офисов высокая частота изменения конфигурации стационарной части горизонтальной подсистемы заметно меньше сказывается на работе пользователей, а ее реализация существенно ускоряется, если в составе элементной базы имеются соответствующие технические средства заводского изготовления.

Они представляют собой однокабельные претерминированные сборки, на одном конце которых установлена вилка, а на втором – розетка модульного разъема.

Необходимую гибкость решению придает наличие таких изделий с кабелями различной длины.

* * *

Претерминированная техника независимо от ее исполнения наиболее полно востребована сегодня и будет востребована в обозримой перспективе при построении СКС, предназначенных для передачи информационных потоков со скоростью 10 Гбит/с и выше.

Применяется эта техника главным образом в ЦОДах, но все шире проникает и в офисы с открытой планировкой.

В оптической подсистеме целесообразно применять модульно-кассетные решения, в электропроводных трактах с ними успешно конкурирует блочный подход с его улучшенными запасами по ключевым телекоммуникационным параметрам.

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