Rambler's Top100
Статьи ИКС № 01-02 2015
Андрей СЕМЕНОВ  02 марта 2015

Горизонтальные кабели СКС: направления развития

СКС практически в неизменном виде существуют уже на протяжении более четверти века – огромный срок для нашего динамичного времени. Но и на этом островке технической стабильности происходят изменения, внедрение которых позволяет заметно улучшить потребительскую ценность готового продукта.

Андрей СЕМЕНОВ, директор по развитию, RdM Distribution, докт. техн. наук

Количество горизонтальных кабелей на различных объектах недвижимости сегодня неуклонно растет. Это обусловлено рядом факторов, главный из которых – увеличение числа разнообразных IP-уст­ройств. Кроме традиционных технических средств ЛВС к ним добавляются иные приборы, в частности системы инженерного обеспечения здания.

На первый взгляд парадоксально, что внедрение аппаратных средств для создания беспроводных каналов связи, скажем, оборудования Wi-Fi, только увеличивает количество проложенных кабелей. Дело здесь в том, что для обеспечения устойчивой работы и нормального быстродействия канала связи плотность размещения точек радиодоступа должна быть достаточно высокой. Каждая такая точка представляет собой полноправный узел локальной сети и, соответственно, требует отдельного кабеля, причем кабеля высокой категории.

Вместе с тем СКС не есть нечто застывшее, и в этой сфере появляются различные новинки. Первоначально кабельные системы создавались исключительно в офисах, где раньше всего возникла потребность в универсальной информационной системе. Выход на новые области применения (центры обработки данных, системы промышленного и бытового назначения, медицинские учреждения) не только расширяет объемы потребления, но и требует некоторой коррекции базовых положений нормативных документов. Внедрение соответствующих им технических решений дает возможность заметно увеличить общую технико-экономическую эффективность создаваемой информационной системы. При этом достаточно часто прямое разрешение на их применение в действующих редакциях стандартов отсутствует. Сочетание этих двух факторов и определяет основные направления развития конструкций горизонтальных кабелей СКС.

Оптимизированные конструкции

Горизонтальная подсистема представляет собой ключевой функциональный блок СКС, поэтому ее оптимизация позволяет добиться ощутимого экономического эффекта. Под оптимизированными в данном случае понимаются конструкции, которые не в полной мере отвечают требованиям действующих редакций нормативных документов по части тех ключевых характеристик, которые отвечают за качество передачи информации. Однако такое отступление от правил не сопровождается заметным падением потребительской ценности готового изделия из-за особенностей реализации проекта в фокусной области и улучшения его общей технико-экономической эффективности.

В частности, максимальная нормативная протяженность тракта передачи горизонтальной подсистемы (или ее аналога) основной массы информационных кабельных систем составляет 100 м. Это значение было установлено еще на заре формирования СКС как технического направления и затем без изменения переходило из одной редакции нормативных документов другие. И одним из направлений оптимизации стал отказ от соблюдения 100-метрового канона протяженности тракта.

Указанная граница может сдвигаться в обоих направлениях, однако нисходящий тренд выражен гораздо сильнее. Такие изделия предложены для многих сегментов рынка. В офисных СКС чаще всего предельная дальность связи устанавливается равной 70 м или близкому к этому значению и лимитируется диаметром токопроводящей жилы витой пары. Выбор именно этого значения обусловлен тем, что в подобных проектах вероятность его превышения – не более 5%. В ЦОДах, втором по значимости сегменте рынка информационных кабельных систем, основной причиной уменьшения дальности связи до 30–50 м является стремление к высокой энергоэффективности. Для того чтобы отличать такие продукты от обычных, им часто присваивают специальные наименования. Например, они обозначаются как кабели класса Е, а не категории 6.

Разработчики так называемых LAN-кабелей решают задачу оптимизации понижением класса приложений. Они создают кабель на основе витых пар с жилами, диаметр которых уменьшается до 0,45–0,48 мм, но не меняют норму на допустимую длину тракта. Для обеспечения функционирования сетей 1G Ethernet такие изделия использовать нельзя, но при построении оконечных участков сетей доступа это несущественно.

В обоих случаях конструктор улучшает характеристики изделия, фактически устраняя его функциональную избыточность. Выигрыш от такого шага направляется на улучшение массогабаритных показателей кабеля, т.е. уменьшение его диаметра и погонной массы.

Рост количества портов информационной кабельной системы и увеличение степени утилизации ее ресурсов сопровождается пропорциональным увеличением количества шнуровых кабелей в технических помещениях. Радикальное уменьшение их количества переходом, например, на переключатели, невозможно из-за крайне ограниченных функциональных возможностей последних. Поэтому единственным реальным средством улучшения условий текущего администрирования СКС остается уменьшение диаметра шнуровых кабелей, что может достигаться уменьшением как физического, так и эффективного диаметра шнурового изделия. При этом шнуры с граничной частотой нормирования параметров вплоть до 500 МГц изготавливаются с токопроводящими жилами диаметром 0,4 мм (калибр 28AWG), т.е. таким, какой применялся в кабелях категории 3. Внешний диаметр шнура уменьшается до примерно 3,8 мм. Повышение коэффициента электрического удлинения до 1,9 дает возможность создавать стационарные линии длиной до 86 м, что вполне достаточно для реальных проектов в офисных зданиях.

Горизонтальные кабели для трактов с увеличенной протяженностью

Выход за 100-метровую границу в сторону увеличения предельной дальности передачи стимулируется в основном потребностями реализации систем видеонаблюдения и отчасти необходимостью организации удаленных точек радиодоступа Wi-Fi. При этом должны обеспечиваться типовая по современным меркам скорость передачи 1 Гбит/с, возможность управления оптической системой телекамеры и дистанционное питание ее схем по технологии РоЕ/РоЕ+.

Для выполнения этих требований компания Corning Cable Systems в составе серийных продуктов одноименной СКС начала выпускать кабель с гарантированной дальностью действия 120 м. Изделие отличается увеличенным до 0,64 мм диаметром токопроводящей жилы (по компонентным стандартам эта величина предельная). Дополнительно с учетом наличия индивидуального пленочного экрана отдельных витых пар увеличивается шаг их скрутки. Это дает возможность уменьшить сопротивление по постоянному току, снижает затухание за счет меньшего коэффициента укрутки и увеличивает NVP до 0,8. К чисто механическим усовершенствованиям добавляется изоляция жил с меньшими диэлектрическими потерями. Внутрифирменными нормами заметно ужесточаются требования в отношении величины skew (рассинхронизации), которая не превышает 4,2 нс/м (такие изделия относятся к классу low-skew).

Совокупность этих мер позволяет эффективно «обмануть» блок управления сетевого интерфейса. То есть параметры 120-метрового тракта гарантированно оказываются не хуже 100-метрового, собранного из стандартных компонентов. Тем самым обеспечивается нормальная работоспособность активного сетевого оборудования.

Неэкранированные конструкции с улучшен­ным межкабельным переходным затуханием

 Известно, что горизонтальные кабели со структурой U/UTP очень просты в инсталляции. Однако они неус­тойчивы к межкабельным переходным влияниям, что особенно сильно сказывается при создании систем передачи со скоростью 10 Гбит/c. Стремление решить эту проблему вызывало появление большого количества разработок, магистральным направлением которых стало увеличение эффективного внешнего диаметра готового изделия за счет изменения дизайна внешней оболочки.

Во всем многообразии подобных конструкций можно выделить несколько основных групп. Первая подразумевает отказ от круглой в поперечном сечении формы оболочки с закруткой получившейся структуры с шагом в несколько десятков миллиметров. Для достижения последнего свойства вполне может использоваться кордель.

Еще большие перспективы открывает разнообразное структурирование оболочки. Оно может быть мелким и крупным, внутренним и внешним, а также симметричным и асимметричным относительно продольной оси изделия (некоторые из возможных решений представлены на рис. 1).

Специальные кабели для домашних сетей

Витая пара как среда передачи обладает не слишком хорошими параметрами. Это, в частности, побудило разработчиков активного сетевого оборудования использовать в высокоскоростных сетевых интерфейсах схемы параллельной передачи. Кроме того, экономические характеристики решения в целом могут быть улучшены за счет применения подхода cable sharing. Не исключено, что при полной реализации этого подхода количество пар горизонтальных кабелей станет больше четырех. Пока данное решение отрабатывается, например, для домашних СКС, в которых, согласно мнению некоторых европейских разработчиков, большие перспективы имеют 6-парные кабели. При этом назначение дополнительных пар пока не определено и будет зафиксировано в ходе дальнейших исследований.

С прицелом на построение домашних сетей швейцарская компания BKS предложила 4-парный кабель, в котором коричневая пара имеет увеличенный диаметр жилы, но сохраняет при этом 100-омное волновое сопротивление (рис. 2а). Данный конструктивный прием позволяет снизить затухание той пары, которая традиционно задействуется для передачи телевизионных сигналов. В результате появляется возможность полноценной поддержки работы систем спутникового телевидения с верхней граничной частотой линейного спектра, равной 2,4 ГГц. Одновременно сохраняется универсальный характер проводки.

Плоские кабели

Идея применения плоских кабелей с рядным расположением пар вместо широко распространенной звездной схемы и, соответственно, с формой поперечного сечения, близкой к прямоугольной, была выдвинута и практически реализована еще в середине 90-х гг. прошлого столетия компанией Belden. У таких кабелей несколько улучшено суммарное внутрикабельное влияние, тем не менее они не вызвали волны подражаний и усовершенствований. Это было обусловлено как незначительным результирующим эффектом, так и малой эффективностью использования емкости декоративных коробов и прочих разновидностей каналов для прокладки кабелей из-за некруглой в сечении формы.

Однако в настоящее время наблюдается ренессанс плоских конструкций применительно к гибким кабелям для коммутационных шнуров. Обращение к ним дает ряд преимуществ. Во-первых, подобные шнуры намного лучше, чем круглые, подходят для прокладки под коврами и в различных полостях элементов оформления интерьеров помещений и мебельной фурнитуры. Во-вторых, из таких кабелей заметно проще сформировать регулярную структуру. В сочетании с меньшей площадью поперечного сечения одиночного провода из-за большей плотности конструкции последнее заметно уменьшает размеры жгута, что так важно в ЦОДах для обеспечения эффективности функционирования системы воздушного охлаждения.

Проиллюстрируем положение о массогабаритных преимуществах плоских кабелей на численном примере. Коммутационные шнуры категории 6 типа U/UTP производства компании Siemon имеют внешний диаметр 5,8 мм. Семь таких шнуров образуют жгут с эффективной общей площадью 230 мм2. Плоский кабель с аналогичными параметрами имеет размеры поперечного сечения 2,34 x 8,1 мм (рис. 3). При условии регулярной укладки семь таких кабелей занимают площадь 150 мм2, т.е. примерно на 50% меньше, чем традиционное изделие.  икс 

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