Тенденции современного рынка СКС

     СКС

В современном офисе не обойтись без разнообразных электронных приборов, эффективность использования которых значительно возрастает при объединении их в сеть. Физический уровень сетевой инфраструктуры может быть построен на основе различных базовых технологий: на проводных трактах передачи, радиодоступе, ИК-трансиверах и т. д. В силу целого комплекса причин сегодня для этого применяются кабельные каналы связи, в большинстве случаев к тому же наиболее эффективные по обобщенному критерию цена/функциональные возможности.

Высокоскоростная передача информации в современном офисе на правах стандарта де-факто реализуется в виде структурированной кабельной системы (СКС). На сегодняшний день объем оборотов в данном сегменте рынка информационных технологий достигает в нашей стране нескольких сотен миллионов долларов, а бизнес в области построения этой части информационной инфраструктуры является основным для сотен российских компаний. Поэтому вполне понятен и объясним интерес широкого круга специалистов к тем изменениям, которые ожидают индустрию как в ближайшем будущем, так и в обозримой перспективе. Постараемся дать ответ на некоторые вопросы, возникающие в этой связи.

Баланс требований практики и стандартов

Рост предельной пропускной способности кабельных трактов СКС на всех уровнях проводки, начавшийся полтора десятилетия назад после принятия первой версии американского стандарта TIA/EIA-568, продолжается и поныне. Из-за принятого в технике ЛВС принципа десятикратного увеличения скорости передачи верхнюю граничную частоту нормирования параметров как отдельных компонентов, так и собранных из трактов медножильной подсистемы также приходится увеличивать в разы. После нескольких таких удачных переходов каждый последующий шаг в этом направлении дается со все большим трудом.

Сначала был впечатляющий рывок от категории 3 с верхней частотой нормирования параметров в 16 МГц до 100-мегагерцовых систем категории 5. Хороший технологический задел и относительно невысокие по критериям классической радиотехники частoты позволили не менять технику инсталляции и правила эксплуатации СКС. Пожалуй, самым серьезным нововведением было заложенное в стандарт требование обязательного применения организаторов коммутационных шнуров.

Переход к категории 6 резко расширил обязательный перечень тестируемых параметров смонтированной линии. Шаг к категории 6а, обладающей существенно лучшими стоимостными характеристиками по сравнению с разработанной ранее категорией 7, привел к радикальной переработке конструкции всех элементов тракта передачи сигнала: внедрению несимметричных сепараторов витых пар линейных кабелей, пространственному разделению розеточных модулей на коммутационных панелях и т. д. Одновременно с этим пришлось менять и сами правила организации кабельных трасс. Только за счет комплекса этих мероприятий удалось решить проблему обеспечения требуемых качественных показателей тракта передачи с пропускной способностью 10 Гбит/с, которые реализуются на привычной для большинства системных интеграторов и заказчиков неэкранированной элементной базе.

На уровне магистральной проводки передача 10-гигабитных потоков осуществляется с помощью технических средств оптической связи. Характерные для большинства информационно-вычислительных систем тракты передачи средней протяженности (порядка нескольких сотен метров) делают экономически целесообразным использование многомодовой техники. На сегодняшний день на рынке предлагаются оптические кабели разных производителей, работающие с лазерными источниками излучения и позволяющие передавать 10-гигабитные потоки на расстояния до 600 м. При этом характеристики таких лазерных источников позволяют применять их с интерфейсами следующего поколения на скоростях 40 и 100 Гбит/с.

Освоение промышленностью серийного выпуска элементной базы для кабельных трактов, поддерживающих передачу информационных потоков со скоростями 10 Гбит/с и выше, обеспечило серьезный задел на перспективу. При этом впервые в технике СКС необходимость следующего увеличения верхней частоты нормирования параметров ожидается не через два-три года после утверждения стандарта, а примерно через 10 лет. В таком случае будет удовлетворена потребность не только ныне существующих, но и перспективных систем передачи информации. На сегодняшний день стандарт принят, а аппаратуры следующего поколения пока нет, и ее появление ожидается примерно к 2015 г.

Основные направления развития техники СКС

Период бурного развития информационных технологий, свидетелями которого мы были в середине и конце 90-х гг. прошлого столетия, сменился относительным затишьем. В результате не только существенно замедлились темпы роста производства, но и сократились объемы финансовых средств, направляемых на научные исследования и опытные разработки. Не у дел оказываются многочисленные группы высококвалифицированных специалистов, чьими усилиями были созданы уникальные высокотехнологичные продукты. С точки зрения бизнеса резко снизилась отдача от тех гигантских финансовых ресурсов, которые были вложены в отрасль в период ее бурного развития.

Попытка решения проблем отрасли за счет уменьшения маржинальности выпускаемой продукции до минимально возможного уровня позволяет лишь частично устранить напряженность, и можно считать, что ценовая война начала 2000-х уже во многом исчерпала свой потенциал. В этих условиях необходимо было искать пути выхода из кризиса. Каждому из тех, кто доказал свою жизнеспособность на практике, соответствует своя техника и принципы построения слаботочной информационной проводки.

Первое из этих направлений основано на решительном выходе за пределы классической области применения, каковой является офис и для которой была задумана структурированная кабельная система как технический объект. Наглядным проявлением этого направления стали домашние сети, сети промышленного назначения и высокоскоростная проводка для центров обработки данных (ЦОД), на сегодняшний день фактически превратившихся в отдельное самостоятельное направление бизнеса.

СКС как комплекс имеет один серьезный недостаток, отсутствующий у интерфейсов других уровней модели OSI информационной системы. Это проблема автоматической настройки интерфейса, которая не может выполняться в режиме plug&play. У стандартной СКС нет никакого штатного источника энергии. Отсюда немедленно вытекает тот фундаментальный факт, что изменить конфигурацию кабельной системы можно только физически, переключив вилку из одной розетки в другую. Таким образом, функции источника энергии в данном случае возлагаются на мускульную силу пользователей и системных администраторов. Этот факт не является секретом для разработчиков, и благодаря их усилиям в инженерную практику внедрен ряд решений, позволяющих в большем или меньшем объеме приблизиться к тому уровню сервиса (имея в виду удобство текущей эксплуатации), который предоставляется пользователям ПО и активных сетевых приборов.

Борьба универсальных и специализированных решений

Структурированная проводка изначально была задумана как универсальная среда передачи для всех видов слаботочного информационного сервиса, и именно это назначение положено в основу действующих стандартов. Однако практика разработки и эксплуатации кабельных систем немного подкорректировала это исходное назначение, и на протяжении уже довольно долгого существования данного технического направления пути развития кабельных систем практически полностью определяются двумя основными потребителями ресурсов СКС - телефонными станциями и локальными вычислительными сетями (ЛВС).

В области ЛВС на сегодняшний день свыше 90% всех сетей организуется на базе технических средств Ethernet, различающихся только быстродействием. А после 2000 г. появилась реальная возможность за счет внедрения IP-телефонии перевести на технологическую платформу этого популярнейшего сетевого стандарта еще и функционирование телефонной сети как второго основного потребителя ресурсов СКС. В массовом масштабе построение информационных систем на этой технологии пока не применяется, потому что классический телефонный аппарат, особенно его младшие аналоговые модели, пока заметно дешевле IP-телефона. На сегодня горизонтальных трактов на рабочем месте два - для компьютера и для телефона, для работы двух IP-устройств достаточно одного тракта; при этом устройства подключаются последовательно. Однако с учетом вероятности отказа от предоставления телефонной сети выделенного горизонтального тракта ценовой разрыв выглядит не настолько большим, чтобы стать запретительным барьером на пути массовой реализации проектов IP-телефонии, по крайней мере в обозримой перспективе.

В силу доминирования двух видов сервиса (почти 99% ресурсов СКС расходуется на поддержание телефона и компьютера, остальные слаботочные информационные сервисы в классической СКС не используются) и возможности их реализации на единой технологической платформе появились экономически и технически обоснованные перспективы отказа от абсолютного соблюдения универсальности в обмен на резкое повышение удобства работы с кабельной системой. Следующим логическим шагом в данном направлении является качественный переход от СКС к структурированному кабельному решению, органично сочетающего в себе как в едином целом пассивные компоненты классической структурированной проводки и активного оборудования нижнего уровня.

Внедрение активного оборудования низкого уровня

Практика реализации массовых проектов настойчиво требует внедрения активного оборудования низкого уровня, которое является логическим продолжением кабельной проводки как для инсталлятора, так и для конечного пользователя.

В настоящее время при построении информационно-вычислительных систем различного назначения находят применение три основные разновидности активного сетевого оборудования, которое может быть включено в состав СКС как рыночного продукта: малопортовые коммутаторы в классическом конструктивном исполнении или в виде инсталляционных приборов, телевизионные усилители-распределители и точки доступа беспроводных сетей.

Классические коммутаторы нижнего уровня и телевизионные усилители-распределители в основном предлагаются в сегменте SoHo. Другие упомянутые выше образцы оборудования тяготеют к сектору полномасштабных профессиональных сетей, причем масштабы их использования в проектах заметно возросли после принятия стандарта IEEE 802.3af, позволяющего выполнять питание этих устройств в дистанционном режиме по медножильным кабельным трактам СКС.

Отдельного внимания заслуживают одно- или многопортовые инсталляционные приборы. Возможность сделать абонентскую розетку в виде коммутатора, работающего на базе единого стандарта Ethernet и обладающего развитыми функциональными возможностями, позволяет сразу решить проблему хорошо воспринимаемого пользователями принципа plug&play.

В рамках структурированного кабельного решения существует потенциальная возможность изменить сам принцип организации нижнего уровня информационной системы даже в классической офисной сфере ее применения. В этом случае наряду с инсталляционными приборами активные устройства могут быть установлены в конструктиве точки консолидации (так называемые активные точки консолидации).

Такие устройства позволяют резко увеличить эксплуатационную надежность сети, поскольку в рамках СКС средствами электронной обработки данных при наличии в активных приборах модуля управления можно автоматически проверять работоспособность и выполнять локализацию места неисправности, запрещать доступ к ресурсам сети неавторизованных пользователей и производить другие аналогичные хорошо востребованные на практике действия. Фактически это означает внедрение в область СКС того сервиса, который обеспечивают современные средства вычислительной техники массового применения.

Технически внедрение современных ЛВС-коммутаторов в состав структурированного кабельного решения проблем не вызывает, поскольку потребляемая мощность многих моделей этих приборов снизилась до нескольких ватт, что радикально устраняет проблему перегрева аппаратуры в тесном пространстве кабельного канала и в области установки активной точки консолидации. Кроме того, с внедрением модулей управления становится ненужным физический доступ обслуживающего персонала к аппаратуре.

В тех ситуациях, когда в силу самых разных причин "лобовой" переход от СКС к структурированному кабельному решению невозможен или нецелесообразен, производитель кабельной системы вводит в ее состав специализированные продукты. Это позволяет не нарушать формальные требования стандартов.

Расширение областей применения СКС

В полном соответствии с известным философским законом развитие техники информационных технологий происходит по спирали. В настоящий момент мы являемся свидетелями возврата в исходную точку, к пионерским 50-м - 60-м годам прошлого века, на новом, более высоком уровне, что выражается в быстром росте популярности централизованных структур, организационно реализуемых в форме ЦОД.

С точки зрения техники структурированной проводки появление ЦОД интересно в первую очередь тем, что именно они стимулируют активное использование технологий передачи данных с мультигигабитными скоростями. Вряд ли в обозримой перспективе интерфейс со скоростью передачи в 10 Гбит/с будет в массовом порядке устанавливаться на абонентском уровне информационной системы. Это радикально отличает его от 1G Ethernet, так как в 1998 г. во время начала внедрения последнего сразу было понятно, что буквально через два-три года он появится на рабочих местах. На сегодняшний день интерфейсы стандарта 10G Ethernet имеют запас по пропускной способности примерно на десять лет вперед. Именно поэтому разработка и внедрение 40G и 100G Ethernet запланирована на 2015-2020 гг.

Второй новой и перспективной областью использования техники СКС являются системы автоматизации промышленного назначения. В данном случае практический интерес представляет в первую очередь не скорость передачи информации, а возможность перевода на единую технологическую платформу всей информационной инфраструктуры промышленного предприятия, начиная от уровня отдельного датчика и кончая сетями управления технологическим процессом.

Техника промышленных сетей по условиям эксплуатации радикально отличается от сетей офисного назначения. Относительно невысокие скорости передачи технологических сигналов позволяют не использовать при построении сетей промышленной автоматизации элементную базу категории 6, ограничившись лишь пятой категорией. При этом вполне допустимо использование линейных кабелей и шнуров в двухпарном варианте. Специфика отрасли, в том числе крайняя критичность систем автоматизации с точки зрения надежности функционирования, проявляется в необходимости повышения уровня защиты от воздействия влаги, нефтепродуктов, паров агрессивных материалов, а также от сдавливающих и растягивающих механических усилий.

Программно-аппаратные средства поддержки работы системных администраторов

Что касается повышения удобства работы системных администраторов, то актуальность этой задачи значительно возрастает в связи с ростом масштабов кабельных систем, монтируемых у заказчиков. Существующими техническими средствами при этом могут быть решены следующие задачи: автоматическая актуализация БД, описывающей конфигурацию ЛВС, облегчение процесса выполнения переключений, быстрая локализация места повреждения тракта с точностью до отдельного компонента, механическая блокировка некорректного или несанкционированного подключения.

Технические средства решения этих задач делятся на три основные группы. Отличием для них является то, что они внедряются методом наложения в простой СКС и не нарушают нормированные стандартами принципы построения кабельных трактов. Наиболее сложные и эффективные из них - это системы интерактивного управления проводкой. Средства оптической индикации и идентификации решают всего одну, но важнейшую задачу - они позволяют выделить среди множества шнуров тот, который должен быть отключен от коммутационного поля. Наконец, средства механической блокировки и идентификации заметно уменьшают вероятность некорректной коммутации в процессе эксплуатации структурированной проводки.

Рост популярности претерминированных решений

Любая СКС всегда представляет собой уникальный продукт и в обязательном порядке требует выполнения работ на объекте монтажа. При этом производительность труда естественным образом оказывается заметно ниже по сравнению с условиями специализированного производственного предприятия. Основная идея техники претерминированных решений заключается в переносе в заводские условия максимально полного объема монтажных работ по созданию кабельных трактов оптической и медножильной подсистемы.

Традиционно длинный перечень монтажных работ фактически сводится к тому, чтобы механически поставить устройство на отведенное ему место и подключить вилки заранее оконцованных линейных кабелей в розетки групповых разъемов коммутационных панелей. Такое решение легко реализуется именно в процессе создания структурированной проводки в ЦОД, осуществляемого в соответствии со стандартом TAI/EIA-942. В данном случае за счет относительно небольших размеров этого помещения (площадь его не превышает 100 кв. м) можно очень точно рассчитать кабельные трассы, а риск изменения проекта, связанный с архитектурными особенностями здания, практически сводится к нулю.

Переход от компонентной сборки трактов к модульной, которая обеспечивается применением претерминированных решений, дает дополнительную возможность заметно увеличить плотность портов, что также имеет существенное значение для ЦОД.

Системы дистанционного питания по кабельным трактам СКС

Еще одна новая задача, к решению которой в последнее время все чаще привлекается структурированная проводка, состоит в обеспечении дистанционного питания не только телефонов, но и многих других устройств по схеме с центральной батареей. Система дистанционного питания в данном случае строится в соответствии со стандартом IEEE 802.3af и может быть выполнена в двух основных вариантах: с помощью отдельных независимых панелей или непосредственно от оконечного сетевого оборудования. Первый вариант дает ряд преимуществ. Это подтверждается тем, что очень многие производители СКС начали вводить в состав штатной элементной базы своего продукта панели электропитания стандарта 802.3af в полочном исполнении. В таких изделиях розетки для подключения коммутационных шнуров смонтированы на передней панели, а разъемы, к которым подключается активное оборудование, находятся на задней стороне и выполнены в виде классического оконцевателя (например, типа 110). Подключение активного оборудования к панелям РОЕ (Power over Ethernet) в этой ситуации осуществляется монтажным шнуром в соответствии с классической схемой cross-connect.

Внедрение системы дистанционного питания оказывает серьезное влияние на нижний уровень ИВС (информационно-вычислительной системы). Внешне это выражается в том, что заметно расширяется перечень оборудования, которое может активно использовать при функционировании ресурсы кабельных трактов СКС. Сегодня к традиционным устройствам ЛВС и телефонам начинают в массовом масштабе добавляться точки радиодоступа, а также различные датчики охранной сигнализации

Заключение

Изложенный материал позволяет констатировать следующее.

1. Структурированные кабельные системы как техническое направление достигли зрелости и на современном этапе отличаются сбалансированностью между потребностями практики и действующей редакцией основных нормативных документов.

2. Впервые с момента официального формирования СКС как технического направления оно начинает испытывать серьезные изменения качественного характера с постепенным переходом от системы к полномасштабному решению, по функционалу приближающемуся к тому уровню, который обеспечивается на других уровнях известной модели открытых систем.

3. В связи с насыщением рынка классических СКС, емкость которого ограничивается масштабами вновь построенных или капитально отремонтированных офисов либо административных зданий, техника СКС начинает в массовом порядке внедряться в смежные отрасли - жилой сектор, промышленные предприятия (ранее использовавшие полевую шину).

С автором, директором по развитию направления "АйТи-СКС" компании "Ай-Ти", можно связаться по адресу: ASemenov@it.ru.