Скромное обаяние кабельных систем
“Видеальном случае кабельная система не видна”, - считает Михаил Павлычев, региональный менеджер московского представительства Lucent Technologies, подразумевая под этим в первую очередь, что функционирование такой весьма сложной системы должно протекать абсолютно незаметно, никак не привлекая внимания сотрудников компании. Однако легко ошибиться, приняв за идеальную незаметность ее крайнюю неприхотливость и нетребовательность с точки зрения обслуживания.
Хотя с чего бы кабельным системам претендовать на исключительное внимание со стороны персонала отделов информационных технологий? Cтоимость такой системы составляет приблизительно 10% от общей стоимости всей информационной системы - следовательно, ей заказчик уделяет 10% cвоего внимания... Действительно, сама по себе кабельная система интересна лишь специалистам-разработчикам, а “общечеловеческой” ценностью она становится лишь в конкретной вычислительной сети. Однако следует осознать, что современные высокоскоростные технологии передачи различного трафика привели к взрывообразному росту таких ресурсоемких приложений, как передача голоса и видеоданных в реальном режиме времени, онлайновое взаимодействие с мультимедийными узлами Интернет и т. п., и одновременно легли тяжким грузом - в буквальном смысле слова - на кабельные системы.
Объем российского рынка в 1996г. составил 39,5 млн. долл. При этом было уложено 24,2 млн. м горизонтального кабеля.
Уровень производительности, которого требуют современные информационные системы, не в последнюю очередь зависит сегодня от правильного выбора конкретного типа кабельной системы и грамотной ее инсталляции. Часть возникающих в сети проблем связаны с недостатками физической сетевой инфраструктуры, т. е. кабельной проводки. Еще более требовательными к инсталляции кабельные системы стали после появления их нового поколения - структурированных кабельных систем (СКС).
Кому с СКС жить хорошо
Концепция СКС чрезвычайно притягательна для заказчика информационной системы, ее пользователей, но более всего - для сетевого администратора, поскольку позволяет объединить всевозможные службы, имеющие отдельные кабельные системы (локальные и телефонные сети, как минимум), в единую инфраструктуру, включающую единообразные элементы фурнитуры (панели, розетки) и кроссировки. А если добавить в эту инфраструктуру системы кондиционирования и охраны, контроля доступа в помещения и пожарной сигнализации и замкнуть функции управления всеми подсистемами на единую консоль администратора, то получится так называемое интеллектуальное здание - сегодня это высший класс в области СКС.
AMP уже выпускает коммуникационные розетки для 600 МГ ц кабелей, ориентируясь на спецификацию E-DIN 44312-5 - набросок стандарта категории 6, разработанный в Германии
Какую СКС выбрать? Как и в других направленниях области информационных технологий, в сфере СКС можно выделить системы уровня brand name и “самосбор” со всеми обычными следствиями его применения в плане стоимости и гарантийных обязательств. По мнению представителей московского представительства Lucent Technologies, эти два типа СКС занимают приблизительно равные доли рынка как на общемировом уровне, так и у нас. Есть еще одно важное соображение. Рассматривая какую-либо область, имеет смысл говорить о продукции уровня brand name, так как только на ее примере можно судить о характерных особенностях отрасли и тенденциях ее развития.
Что касается подходов к инсталляции СКС, то все ведущие поставщики предлагают схемы, включающие три главных элемента: 15-летняя гарантия (правда, на свою новую высокоскоростную систему GigaSPEED фирма Lucent Technologies собирается предоставлять 20-летнюю гарантию), наличие центров обучения и установка системы специально сертифицированными компаниями, инсталляторами кабельных сетей, - отличающиеся, однако, конкретными деталями. Последний элемент не роскошь, а настоятельное требование сегодняшнего дня. Ибо, во-первых, в состав разных СКС входят различные типы кабелей, имеющие значительно отличающиеся друг от друга требования по прокладке. Во-вторых, кабели, укладываемые сегодня, должны будут поддерживать приложения будущего (по крайней мере в течение 15 лет), а значит, удовлетворять некоторым специфическим требованиям, которые могут быть для неспециалиста неочевидны.
Если российский рынок “аршином общим” все-таки измерить
Российский рынок СКС значительно отличается от зарубежных. Например, возрастом. Инсталляции структурированных систем начались в России всего три-четыре года назад. Приблизительно в это же время, в 90-х годах, когда соответствующий рынок формировался параллельно с частным бизнесом, СКС стали поставляться в виде коммерческих продуктов. До этого компьютерные и телефонные сети у нас устанавливались и существовали отдельно, а их персонал принадлежал к разным подразделениям организации. Поэтому предпринимаемые усилия по интеграции сетей передачи голоса и данных были минимальными, то же самое относится и к стандартизации элементов сетевых инфраструктур. Впрочем, такая же ситуация наблюдается сегодня и в интеграции ЛВС с другими кабельными подсистемами. Только очень технологически продвинутый руководитель охраны может согласиться объединить свое “ведомство” с телефонистами и приобщить сетевого администратора к тайнам своей кухни.
По количеству инсталлированных СКС Россия не принадлежит к числу лидеров. Одну из причин этого зарубежные исследователи видят в относительной неразвитости (в абсолютных цифрах) рынков компьютерных сетей и телефонной связи. Так, по данным исследовательской организации BSRIA, в 1996 г. Россия имела 26 млн. телефонных линий (18 телефонов на 100 жителей), а число установленных ПК достигло 1,6 млн. Кроме того, интеграционные процессы сдерживались невысоким качеством отечественных телефонных линий.
Однако установка СКС в финансовых и промышленных структурах началась уже в 1992 г. В основном на нашем рынке действуют зарубежные поставщики этих систем. По данным той же BSRIA, наиболее сильны позиции таких поставщиков, как Lucent Technologies, BICC Brand-Rex, MOD-TAP и Alcatel. При этом объем продаж системы Systimax фирмы LucentTechnologies составил в 1996 г. 32% от общего объема рынка (что составляет 7,3 млн. м российского горизонтального кабеля). Меньшей активностью на рынке отличались Digital Equipment, IBM, AMP и Siemens. Среди тех, кто только появился на отечественном рынке в прошлом году, следует отметить фирму RiT Technologies. Тогда же о начале своей деятельности в качестве поставщика СКС заявила и московская компания “АйТи”, которую BSRIA назвала “российским brand name” в области СКС. В отличие от зарубежных поставщиков brand name-продукции, “АйТи” не производит сама компоненты СКС, а закупает их у третьих фирм.
Что касается применяемых кабелей, то за последние два года здесь произошли существеннейшие изменения. Значительно меньше стал использоваться кабель категории 3: его доля упала с 75% в 1994 г. до 33% в 1996 г. Объем поставок кабеля категории 5 для структурированных кабельных систем составил в 1996 г. 71%. А на долю установленных в России СКС на неэкранированном кабеле приходилось 73%.
Объем реализации оптоволокна для ЛВС на российском рынке оценивается на уровне 1,4 млн. м, или в ценовом выражении 5,5 млн. долл. Предполагается, что этот сегмент рынка кабельных систем будет расти в ближайшие годы наиболее быстрыми темпами, более 22% в год.
Мода в мире оптических кабелей
Есть всего два больших класса кабелей: электрические и оптические, которые принципиально различаются по способу передачи по ним сигнала. Оптические кабели появились лишь в начале 70-х годов (хотя в виде идеи они существовали раньше), когда было создано оптоволокно с потерей света при передаче менее 20 дБ/км.
Оптоволокно представляет собой световод с защитным покрытием. Сам световод, выполняемый из кварца, состоит из сердцевины и оболочки, обладающих различными показателями преломления. В зависимости от соотношения диаметра сердцевины и длины волны передаваемого излучения различают одномодовое и многомодовое оптоволокно. У последнего диаметр сердцевины (по стандарту 50 и 62,5 мкм) во много раз превышает длину излучения (обычно 0,85; 1,3; 1,55 мкм), что позволяет одновременно передавать по волокну несколько типов волны (мод). По одномодовому же волокну можно передавать лишь один тип волны (одну моду), поэтому диаметр сердцевины у него гораздо меньше и составляет 5 - 10 мкм (для продукции Luсent Technologies, например, cтандартный размер - 8,3 мкм).
Для связи на короткие расстояния обычно используются многомодовые волокна. Одномодовое волокно имеет значительно меньший показатель затухания передаваемого сигнала и дисперсии (“размывания” формы) светового импульса. Поэтому его чаще применяют для дальней связи и более скоростной передачи данных.
Конструкции оптических кабелей различны. Сам световод обычно имеет диаметр 125 мкм, который вместе со всевозможными защитными покрытиями может достигать 0,5 мм и более. Крайне важна заделка оптоволокна в разъем, поскольку этим определяется эффективность перехода световых импульсов в местах соединений. Кроме того, очень важны изгибы кабеля. Для того чтобы в месте изгиба кабель не сломался, а затухание тракта сигнала не увеличилось чрезмерно, аккуратно изогнутые кольца и петли тщательно закрепляются.
Сегодня стандартная скорость передачи данных по оптоволокну в ЛВС составляет от 100 до 155 Мбит/с, уже применяются системы со скоростью передачи 622 Мбит/с. Давид Гальперович в своей брошюре “Кабели, линии, каналы...”, вышедшей недавно в издательстве “Открытые системы”, рассказывает о том, что планируется создать линию оптической связи между Москвой и С.-Петербургом на скорости 2,5 Гбит/с, поговаривают также и о 10 Гбит/с.
Отличительная особенность оптоволоконных систем - высокая стоимость как самого кабеля (по сравнению с медным), так и специализированных установочных элементов (розеток, разъемов, соединителей и т. п.). Правда, главный вклад в стоимость сети вносит цена активного сетевого оборудования для оптоволоконных сетей. Поэтому “исторически сложилось” мнение, что оптоволоконные сети по плечу лишь очень небедным организациям. Однако Алексей Трояновский из фирмы “Черус”, считает, что “за последние год-два отношение заказчиков к оптике существенно поменялось: они перестали ее бояться и все чаще применяют для вертикальных каналов связи (межэтажных соединений) либо для горизонтальных высокоскоростных каналов”. Возможно, дело здесь не столько в изменении восприятия дорогостоящих систем, сколько в постоянном снижении цен на соответствующее пассивное и активное сетевое оборудование. “Это закономерный процесс, так как объемы производства постоянно растут, а технология развивается”, - пояснил Дмитрий Абаимов, инженер из московского представительства Lucent Technologies. Более того, он уверен, что оптоволоконные кабели смогут в будущем составить реальную конкуренцию медным высокочастотным, поскольку “стоимость производства медных кабелей снижаться не будет, ведь для него нужна очень чистая медь, запасов которой на земле гораздо меньше, чем кварцевого песка, из которого производят оптоволокно”.
Основные поставщики оптоволоконного кабеля для России - Mohawk/CDT, Lucent Technologies и AMP.
Сегодняшние битвы за будущие приложения
Множество разновидностей медных кабелей составляют класс электрических кабелей, используемых как для прокладки телефонных сетей, так и для инсталляции ЛВС. По внутреннему строению различают коаксиальные кабели и кабели на витой паре. Коаксиальный кабель начал применяться для дальней связи еще в 30-х годах, а после появления локальных компьютерных сетей нашел применение и в этой области. Наиболее популярен сегодня для ЛВС Ethernet коаксиальный кабель типа RG-58. Витая пара тоже пользуется спросом, тем более, что патент на этот тип кабеля получил еще в 1877 г. Александр Белл, изобретатель телефона.
Говоря об эволюции медных кабелей на витой паре, необходимо оперировать понятиями категории кабеля. Основанием для отнесения кабеля к одной из категорий служит максимальная частота передаваемого по нему сигнала. Действительно, повысить производительность системы передачи данных по кабелю можно одним из двух способов: либо разрабатывать все более совершенные механизмы сжатия данных (этого подхода придерживаются поставщики активного сетевого оборудования), либо увеличивать частоту передаваемого по кабелю электрического сигнала. Таким образом, позволяя передавать по кабелю данные со все более высокой частотой, производители кабельных систем дают возможность заказчикам своей продукции создавать физическую среду, способную поддерживать высокоскоростные приложения, требующие большой пропускной способности сети.
Как видно из таблицы, сегодня частота передаваемого по кабельным системам сигнала достигла показателя 600 МГц. Если понадобятся еще большие частоты, то, возможно, для передачи компьютерных данных будут задействованы сети кабельного телевидения, работающие и на частоте 900 МГц на основе коаксиальной проводки. Максимальных же показателей можно добиться в одномодовых оптических сетях, которые работают в гигагерцовом диапазоне.
Какие типовые приложения соответствуют таким частотам? “Для приложений сегодняшнего дня вполне достаточно кабельной системы категории 5, на основе которой нормально функционируют все популярные сегодня сети Ethernet, включая 100 Мбит/с Fast Ethernet, - считает Валерий Капустян из московского представительства AMP. - Нередки заявления, что по стандартному кабелю категории 5 можно пустить АТМ-сеть со скоростью передачи данных 622 Мбит/с. Это утверждение относится к идеальной ситуации - в реальной жизни для обеспечения скорости 622 Мбит/с нужно нечто лучшее, чем кабель категории 5”. По его мнению, даже при строгом соблюдении всех условий прокладки кабеля через год-два его эксплуатации проявятся вытягивания, изломы, что обязательно приведет к снижению производительности сети. В результате на свет появилась система с улучшенными характеристиками, которую называют категорией 5+ (или Enhanced Category 5) или PowerSum, поддерживающая частоту передачи сигнала 300 МГц.
“Стандартный кабель Ethernet 10BaseT использует для передачи данных по сети только две из четырех витых пар, - продолжил рассуждение г-н Капустян. - Если принять за истину предыдущее утверждение, то получается, что, задействовав все четыре пары, можно обеспечить гигабитные скорости передачи по кабелю категории 5”.
Но производители кабелей пошли другим путем. Они стали наращивать допустимую частоту прохождения сигналов в кабеле на экранированной витой паре и достигли уровня 600 МГц. Кабели с такой частотой уже производят Siemens, AMP и RiT Technologies. Самое интересное, что соответствующее сетевое оборудование еще не разработано.
Как важно быть стандартным
Еще более интересно, что официально стандартизированы кабели только до категории 5. Идея создания кабеля категории 6 с частотой 600 МГц была выдвинута фирмой Siemens и поддержана компанией RiT. А вот фирма Lucent Technologies не является сторонницей этой идеи. Она ставит во главу угла не частоту, а производительность кабельной системы. Ее последняя разработка - кабельная система GigaSPEED способна поддерживать скорость передачи до 1 Гбит/с при частоте передаваемого сигнала до 550 МГц. Кроме того, фирма Alcatel выпускает свой кабель категории 6, рассчитанный на частоту 350 МГц.
Кабельная система GigaSPEED фирмы Lucent Technologies поддерживает 622 Мбит / c сети АТМ, Gigabit Ethernet, а также 77 каналов широкополосного видеовещания на частоте до 550 МГц
Алексей Трояновский из московской фирмы “Черус” рассказал, что его фирма выполняет работы по инсталляции кабельных систем Lucent Technologies в Башкирии. В одном из филиалов Башкредитбанка уже инсталлируется кабельная система GigaSPEED. Фирма Lucent объявила программу продвижения этого кабеля на рынок по специальным ценам, которые будут действовать до конца года. “Пока фирма поставляет один лишь кабель. Аксессуары появятся в продаже к концу года. Можно сказать, что наши заказчики - из будущего, поскольку реально воспользоваться всеми возможностями информационных технологий, поддерживаемых GigaSPEED, они смогут только в будущем. Однако уже сегодня они к нему готовы“, - пояснил г-н Трояновский.
Поддерживать или не поддерживать нестандартизированные категории - личное дело каждого. Обязанность же официального органа по стандартизации - вносить окончательную ясность в любой вопрос, делая стандарт де-факто стандартом де-юре.
Совсем недавно ожидалось, что спецификация E-DIN 44312-5, предложенная немецкими разработчиками, вот-вот примет статус официального стандарта на кабель категории 6, передавать данные по которому предполагалось на частоте 600 МГц. В этой спецификации было предусмотрено установить стандарт на кабель, соединители и саму линию (т. е. на кабель с соединителями на концах, включенный в рабочую сеть). Фирма АМР, ориентируясь на эту спецификацию, с середины прошлого года выпускает и устанавливает (правда, не в России) свои кабельные системы.
Но последняя сводка с “фронта” стандартизации вносит некую смуту в до сих пор достаточно логичную систему кабельных категорий. На заседании комитета JTC 1/SC 25/WG 3, который занимается разработкой ISO/IEC 11801 - международного стандарта на кабельные системы, состоявшемся 15 - 17 сентября в Мюнхене, принято решение ввести два новых класса кабельных систем: класс 6 (или E) c частотой 200 МГц и класс 7 (или F) c частотой 600 МГц.
Между тем специальная группа Gigabit Ethernet Alliance, организованная институтом IEEE, разрабатывает стандарт высокоскоростной передачи данных, включающий три составные части: 1000BaseSX, 1000BaseLX (для оптических систем) и 1000BaseT (для систем на медном кабеле). Первые два стандарта должны быть утверждены к марту, а третий - к сентябрю 1998 г. Кроме того, АТМ-форум работает над своей спецификацией на оптическую кабельную систему для передачи сигналов АТМ со скоростью 1,2 Гбит/с и собирается в ближайшее время приступить к разработке спецификации для аналогичной системы на базе неэкранированного кабеля.
Наконец, подкомитет IEEE 802.3 - главный орган по выработке спецификаций стандарта Gigabit Ethernet - рассматривает сейчас предложения пяти разработчиков по использованию схем сжатия сигнала для передачи со скоростью 1 Гбит/с по кабелю категории 5. В частности, Lucent Technologies предложила свою схему кодирования 12 QAM (Quadrature Amplitude Modulation - квадратурно-амплитудная модуляция). Все предложения имеют много общего и предполагают применение интенсивных вычислений с помощью цифровых сигнальных процессоров (DSP) для поддержки работы 1 Гбит/с приложений по медным проводам категории 5.
Со щитом или без щита...
Арена захватывающих событий - сражение сторонников неэкранированных (UTP - Unshielded Twisted Pair) и экранированных медных кабелей. Последние подразделяются на две разновидности: с экранированием каждой пары и общим экраном (STP - Shielded Twisted Pair) и с одним только общим экраном (FTP - Foiled Twisted Pair).
Передавать сигнал с частотой 600 МГц научились пока лишь поставщики STP-кабелей. По мнению г-на Капустяна из АМР, “все прекрасные свойства высокочастотных кабелей на витой паре определяются специальным расположением витых пар и шагом скрутки проводников”. С этой точки зрения, кабели категорий 5+ и 6 отличаются друг от друга лишь шагом скрутки проводников. Изделия же разных производителей различаются еще и способом выполнения навивки и экрана. Например, АМР использует общий экран в виде оплетки, проволочной “бороды” на весь кабель, а каждая пара проводов скручивается и экранируется так, что проводники в паре остаются относительно свободными. При деформации кабеля (изгибании, вытягивании) проводники могут смещаться относительно друг друга, при этом электрические параметры кабеля нарушаются.
Еще один известный поставщик кабелей (но не СКС) - фирма Belden, собирающаяся в ближайшее время открыть в Москве свое коммерческое представительство, проводники, составляющие пару, склеивает. Это гарантирует большую надежность электрических характеристик, однако значительно усложняет производство кабеля и увеличивает его стоимость.
Наличие или отсутствие экрана у кабеля вовсе не означает наличия или отсутствия защиты передаваемых данных, а говорит лишь о различных подходах к подавлению помех. Сторонники применения неэкранированного кабеля - представители Lucent Technologies - придерживаются мнения, что “помеха возникает лишь тогда, когда сам кабель плохо сделан или смонтирован”. Суть идеи неэкранированного кабеля заключается в том, что проводники витой пары настолько плотно свиты, что их излучения одинаковы по амплитуде, но противоположно направлены. В результате суммарный излучаемый парой сигнал, равно как и принимаемый в виде помехи, полностью гасится.
Отсутствие экрана делает неэкранированные кабели более гибкими и устойчивыми к изломам. Кроме того, они не требуют дорогостоящего и “капризного” контура заземления для эксплуатации в нормальном режиме, как экранированные. Неэкранированные кабели идеально подходят для прокладки в помещениях внутри офисов, а экранированные лучше использовать для установки в местах с особыми условиями эксплуатации, например рядом с очень сильными источниками электромагнитных излучений, которых в офисах обычно нет.
Телефоны московских представительств: Lucent Technologies - (095) 974-1464, AMP - (095) 926-5506; фирм: RiT Technologies - (972) 3-645-5406, “Черус” - (095) 429-1101.
Елена Покатаева
Немного истории
Первые кабельные системы, претендующие на роль законченных решений, появились на рынке лишь в 80-х годах. Они представляли собой продукты, выпущенные гигантами компьютерной или телефонной индустрии, и были созданы по частным, закрытым технологиям. Например, корпорация IBM предложила свой подход к созданию кабельных систем для вычислений на базе мэйнфреймов в сетевой топологии “звезда” с помощью 93 Ом коаксиального кабеля RG-62. Несколько позже подразделение IBM Cabling System разработало решение на основе двухпарного кабеля и топологии “звезда”.
Одновременно на рынке появлялись и другие продукты, например толстый коаксиальный кабель Ethernet 10Base 5, который затем эволюционировал в тонкий кабель 10BaseT 2 (коаксиальный КП-58), чтобы позже окончательно превратиться в знакомый всем вариант витой пары 10BaseT. В это же самое время, точнее в 1984 г., корпорация AT&T представила на рынок в виде коммерческого продукта Systimax свою кабельную систему на базе четырехпарной неэкранированной витой пары.
Наиболее значимые российские компании кабельные инсталляторы:
3 Москва: AMT Group, “Анкей”, “АйТи”, “Бурый медведь”, “Черус”, “Крок”, “Демос”, “Диалог-Сети”, Digital Mashines, “Эко-Прог”, Elco Technology, Emgineering & Electronics, IBS, ICS, Incoma, Inel Computer, “Информтехника”, “Интерпроком-ЛАН”, “Информационные Технологии”, Jet Infosystems, “Ланит”, Lotes, LVS, Marvel, PIE Systems, Race Communications, Rodnick Software, RPI,
R-Style, RusLAN Communications, Scan, Sterling Group, “Технинвест”, Tayle, Tomo, Vimcom.
3 Региональные компании: CSBI, Promt, “Ниеншанц” (С.-Петербург), “Корус-АКС” (Екатеринбург), “Стек” (Томск), “Диалог-Сибирь”, “Нонолет” (Новосибирск), “Парус” (Самара), Tritech MicroSystems (Саратов), “Вектор” (Уфа), “Форт-Диалог” (Набережные Челны).
Источник: BSRIA.
