| Рубрикатор |  |
 |
| Статьи |  |
ИКС № 01-02 2011 | |
|
| Андрей СЕМЕНОВ | 07 февраля 2011 |
Перспективы полностью оптических СКС
Проектирование, строительство и эксплуатация СКС становятся заметно проще, если использовать в системе единый тип кабеля. Первый кандидат на роль идеального для всех случаев изделия – оптический кабель. Каков же масштаб его реального применения в разных областях?
Компьютерные информационные системы (ИС), без которых не обходится деятельность современной организации, реализуются в соответствии с известной моделью открытых систем. Принципы же построения их нижнего физического уровня могут различаться. В подавляющем большинстве случаев для этого используются проводные каналы связи; на современном этапе их линейная часть формируется на основе структурированной кабельной системы (СКС).
СКС представляет собой сложный технический объект, на создание которого затрачиваются очень большие финансовые, материальные и людские ресурсы. Естественное стремление минимизировать эти затраты требует одновременного учета множества факторов еще на этапе формирования основных проектных решений. Как следствие, появляется ряд задач, и одна из них – выбор типа среды передачи для горизонтальной подсистемы (эта задача осложняется тем, что существует много вариантов ее решения). Переход, казалось бы, частной инженерной задачи в новый статус серьезной проблемы обусловлен тем, что на построение горизонтальной подсистемы СКС приходится подавляющая часть (около 85%) всех ресурсов, требуемых для реализации информационной кабельной системы в целом. Кроме того, в кабельной системе горизонтальный кабель представляет собой основной компонент с точки зрения финансовых затрат и наиболее ресурсоемкий – на этапе инсталляции.
В настоящее время техника структурированного каблирования, известная своими хорошими потребительскими качествами, широко используется в самых разных, радикально отличающихся областях. Соответственно существует несколько разновидностей СКС, изначальная адаптация которых к конкретной сфере применения позволяет в полной мере учесть особенности этой сферы. Типы кабелей, разрешенные для применения в процессе построения СКС, приведены в таблице. При этом для любой области использования нормативные документы лишь фиксируют разрешенные типы кабелей. Столь необходимые проектировщику и инженеру однозначные рекомендации даже по предпочтительным областям их применения – за исключением, может быть, предельной протяженности трактов – в публикациях отсутствуют.
Выбор единого типа кабеля
По вполне понятным причинам проще и удобнее проектировать (а впоследствии реализовать и эксплуатировать) такую систему, в которой использован единственный тип кабеля, – проблемы выбора при этом просто не возникает. Однако, чтобы добиться подобного удобства, необходимо предварительно решить не менее важную задачу – обоснованно выделить тот самый единственный тип в довольно обширном списке потенциальных конкурентов.
Само собой разумеется, условия реальных проектов настолько разнообразны, что идеального типа кабеля «на все случаи жизни» просто не существует. В доказательство заметим, что на рынке доступно несколько серийных типов изделий, конкурирующих между собой, – а это заметно усложняет выбор типа кабеля.
Фактически проблема сводится к ответу на два дополняющих друг друга вопроса: проявятся ли в данных конкретных условиях преимущества определенной конструкции? и насколько значимыми в данных условиях окажутся ее недостатки?
Существенное влияние на результаты выбора оказывает и весьма далекое от собственно техники, но не становящееся от этого менее важным краевое условие: насколько значима для направления передачи и распределения информационных сервисов пользователю та область, в которой конкретное решение оказывается наилучшим по обобщенному критерию технико-экономической эффективности? Иначе говоря, стоит ли вообще выделять его в отдельное направление и не лучше ли из соображений удобства воспользоваться доступными наработками из смежных областей, которые к тому же хорошо знакомы широкому кругу специалистов?
Достоинства и недостатки оптической связи
Первый кандидат на роль идеального изделия для информационной проводки – оптический кабель. Едва ли целесообразно снова приводить на страницах «ИКС» впечатляющие показатели дальности связи и скорости передачи, достигнутые на линиях оптической связи в массовых проектах. На серийной оптической элементной базе вполне реализуемы и оконечные участки линии непосредственно до абонента в сетях доступа или до пользователя в офисе при построении кабельных систем класса «волокно до рабочего места» – что подтверждается практикой проектов.
При рассмотрении оптического кабеля как среды передачи обычно подчеркивают его преимущества. Однако в контексте задачи поиска предпочтительного типа линейных изделий важно помнить и о довольно многочисленных недостатках этой техники (которые зачастую являются прямым продолжением ее достоинств).
Отметим, что оптическая техника сама по себе неоднородна. На коротких расстояниях, характерных для подсистемы внутренних магистралей СКС (и тем более для горизонтальной подсистемы), предпочтительны многомодовые решения. Не уступая своим одномодовым аналогам по скорости, они имеют заметное преимущество в стоимости в случае линий небольшой протяженности. На длинных линиях подсистемы внешних магистралей из-за существенно меньших дисперсионных искажений целесообразно использовать одномодовую технику. Одномодовые и многомодовые кабели обязательно следует рассматривать отдельно, потому что при формировании составных трактов их нельзя соединять напрямую без промежуточного активного устройства (класса не ниже преобразователя среды). Конкретные расчеты показывают, что граница целесообразности при переходе от многомодовой техники к одномодовой находится в интервале от 600 до примерно 1200 м, причем по мере наращивания скорости передачи критическая длина имеет явную тенденцию к снижению. Последнее обусловлено как большей стоимостью высокоскоростной электроники, так и заметно растущими затратами на широкополосные многомодовые волоконные световоды категорий ОМ3 и ОМ4.
СКС и другие области применения оптических линий
Значимое влияние на выбор типа элементной базы оказывают и смежные области. В данном случае необходимо принимать во внимание технические направления, в которых используются те же или функционально близкие технологии. И первое из таких направлений – быстро развивающиеся в последнее время ЦОДы.
На масштаб применения оптической техники в ЦОДах существенно влияют следующие факторы. Во-первых, ЦОД как технический объект не обслуживает непосредственно пользователей, т.е. в нем отсутствуют известные ограничения системы «человек – машина», определяющие предельные скорости передачи информации. Далее, в ЦОДах поддержка телефонной сети предприятия не является первостепенной задачей и соответственно не востребована технология РоЕ. Задача обеспечения активного сетевого оборудования питающим напряжением в данном случае решается иными методами. Оптические кабели обладают заметно лучшими массогабаритными характеристиками по сравнению с симметричными, что упрощает создание системы охлаждения активного сетевого оборудования. И наконец, при работе на длинных линиях энергопотребление в случае оптических интерфейсов существенно меньше, т.е. легче строить «зеленые» ЦОДы.
Необходимо, однако, учитывать следующие обстоятельства. Во-первых, в предыдущих публикациях (см. «ИКС» №10’2010, с. 88) мы сделали вывод о том, что ожидаемый объем рынка СКС категории 6a не превысит одной трети от рынка офисных СКС. Во-вторых, ранее («ИКС» № 7-8‘2010, с. 86) мы приводили статистические данные по реально реализованным проектам. Из них следует, что средняя протяженность горизонтальной линии в ЦОДе не превышает 30 м, что обусловлено компактностью этого объекта – из-за естественного стремления к экономии дорогой площади со сложной инженерной «начинкой» (система гарантированного электропитания, прецизионного кондиционирования и т.д.). На таких расстояниях сетевой интерфейс, работающий по симметричному кабелю, функционирует в режиме short reach. Иными словами, протяженность большей части линий такова, что оптическая техника не дает значимых преимуществ в энергопотреблении.
В-третьих, в ЦОДах востребована скорость 40 Гбит/с, основная область применения которой – линии связи между серверами. В настоящее время такая скорость передачи уверенно может быть реализована на современной медножильной технике, которая остается более дешевой по сравнению с оптической. Фактически основным фактором, сдерживающим ее широкое внедрение, является отсутствие официальных стандартов, принятие которых ожидается в ближайшем будущем.
Таким образом, несмотря на заметно большую потенциальную нишу использования оптических решений в ЦОДах, по масштабам применения их нельзя даже сравнивать с классическими СКС офисного назначения ни в настоящее время, ни в обозримой перспективе.
Сети доступа
Необходимость учитывать сети доступа в данном контексте обусловлена тем, что они бесшовным образом стыкуются с ИС предприятия за счет того, что в них уже сейчас доминирует технология Ethernet.
Сеть доступа может быть построена на разных принципах, например, с привлечением уже построенной ранее инфраструктуры. С точки зрения массовости и глубины охвата имеющегося жилого фонда вне конкуренции оказываются симметричные кабели и технология xDSL. Определенные перспективы имеют и решения, основанные на наложении такой сети на волоконно-коаксиальные телевизионные сети.
Сети доступа, создаваемые заново, в подавляющем большинстве случаев строятся на базе оптической техники. Среднюю протяженность соединительной линии в этой части сети электросвязи можно принять равной примерно 1 км. В этой ситуации начинают в полной мере проявляться достоинства одномодовой оптической техники (в форме PON или обычного Ethernet). В обоих случаях используется одноволоконная схема линии, что несколько улучшает экономические параметры проекта в целом. Уже одна эта особенность по крайней мере затрудняет стыковку сети доступа с ИС предприятия, в которой традиционно применяются классические двухволоконные линии.
Количество пользователей сетей доступа может заметно превышать количество пользователей ИС (как правило, индивидуальный доступ к последней необходим только управляющему звену компаний или организаций). Среди экономически активного населения соотношение рабочих (включая производственный и непроизводственный сектор) и служащих принимается равным 4:1. При оценке количества линий в полностью построенных сетях доступа в первом приближении его можно считать равным числу домовладений. Поэтому даже без учета того, что в условиях всеобщей занятости на одно домовладение приходится по два потенциальных пользователя ресурсов ИС, получаем, что количество линий сетей доступа может превышать число портов СКС в разы, но вряд ли на порядок.
При оценке влияния техники сетей доступа на СКС необходимо учитывать, что основной объем трафика, создаваемого и принимаемого пользователями ИС, не выходит за ее пределы. Это внутренние телефонные звонки, обращения к локальным серверам, электронный документооборот и некоторые иные сервисы. Для оптимизации подобной структуры целесообразно подключать к сети доступа не отдельного пользователя, а всю ИС, например, с помощью учрежденческой АТС в телефонной подсистеме.
Из представленных выше соображений прямо вытекает, что особенности построения сети доступа при всей их массовости не оказывают значимого влияния на технические решения, используемые при построении СКС общего применения.
В обозримой перспективе полностью оптические СКС офисного назначения не будут играть не только превалирующей, но даже заметно большой роли. Они будут применяться только в случае особых требований к устойчивости к внешним электромагнитным помехам и к защите от несанкционированного доступа к конфиденциальной информации, т.е. в тех нишевых ситуациях, когда техника оптической связи не имеет конкурентов.
Объемы применения средств оптической связи в проектах построения СКС будут расти. Локомотивом данной тенденции объективно являются ЦОДы, где данный показатель может даже несколько превысить 50%. Рост будет иметь эволюционный характер и по темпам в годовом исчислении даже в условиях ненасыщенного рынка ЦОДов не превысит нескольких процентов.
С учетом относительной малости рынка СКС для ЦОДов по сравнению с сегментом аналогичных систем офисного назначения относительная доля оптических решений в технике структурированного каблирования вряд ли даже в пределе превысит 30–40%.
Влияние сетей доступа на масштабы применения оптических решений при построении СКС офисного типа – наиболее значимых для отрасли – можно считать пренебрежимо малым.
Адрес: 105082, Россия, г. Москва, 2-й Ирининский пер, д. 3