Структурированные кабельные системы

Кабельные системы для скоростной передачи данных


С ростом спроса на более быстрые и сложные сети растет и рынок кабельной продукции. Кабели с высокочастотными характеристиками представляют приблизительно 20% рынка и их доля будет расти с повышением спроса.

Спрос на высокоскоростные приложения, способные к работе в стандартных кабельных системах категории 5, удовлетворяется с помощью мегабитных приложений, таких как, например, АТМ 155 Мбит/с и Gigabit Ethernet (lOOOBaseT), использующих для передачи сигналов все четыре пары. Для обеспечения устойчивой работы подобных систем в последнее время на рынок стали поставляться продукты с частотными характеристиками, расширенными до 350 МГц.

Многие производители предлагают кабельные продукты с расширенными частотными характеристиками, прошедшие тестирование на частотах свыше 100 МГц. Важно помнить о том факте, что не существует признанного промышленностью стандарта для рабочих характеристик кабеля UTP 100 0м на частотах свыше 100 МГц.

Разъем категории 5 будет одинаково хорошо работать как при передаче сигнала по двум, так и по четырем парам, но поскольку при увеличении числа активных пар перекрестные помехи возрастают, только кабельные системы категории 5 с дополнительным частотным "запасом" по рабочим характеристикам могут надежно поддерживать высокоскоростные приложения передачи данных. Самым простым способом определения способности определенного продукта поддерживать приложения "расширенной" категории 5 -это анализ данных, полученных при тестировании рабочих характеристик в высокочастотных областях, например, в области до 350 МГц.

Большинство данных тестирования до 350 МГц приводятся только для кабельной продукции. Эти данные не дают полной информации о той производительности, которую можно от них ожидать в реальных условиях линии или канала. Единственно, что можно принимать в расчет при определении реальной производительности смонтированной системы, это то, как кабель и коннекторы будут вести себя, будучи соединенными вместе. Это именно те данные тестирования, на которые следует обращать внимание.


Существует заблуждение о том, что система, обладающая характеристиками до 350 МГц, обеспечивает рабочую полосу частот аналогичной величины. Хотя такая система и обладает частотными характеристиками, лучшими по сравнению со стандартной категорией 5, реальные рабочие частоты всегда ниже 350 МГц, и отличаются у каждой конкретной комбинации разъемов и кабеля. Таким образом если сравнивать полосу пропускания современных кабелей и кабелей следующего поколения (категории 6), то разница между ними будет незначительной - всего лишь двукратной. Главные усовершенствования в кабельных системах связаны с переходом на использование всех четырех пар кабеля и дуплексную передачу по каждой из них. В связи с этим возникают новые технические требования налагаемые на компоненты структурированных кабельных систем. В настоящее время комитет IEEE 802.3, работающий над стандартами технологии Ethernet, разрабатывает ее гигабитную версию. Согласно этому стандарту, Gigabit Ethernet должна работать на линиях класса D, собранных из элементов категории 5 с использованием всех четырех пар кабеля. Более того, для достижения гигабитной скорости по каждой паре сигналы следует передавать в обоих направлениях одновременно. Вот это и будет самое существенное отличие, ведь до сих пор все сетевые приложения использовали только две пары - одну для передачи, а другую для приема сигнала.

Дуплексная передача

При передаче данных с помощью технологии Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с поток расщепляется на четыре части. На каждую витую пару приходится по 250 Мбит/с. На обоих концах линии происходят передача и прием сигналов. Это не является чем-то новым, ведь обычный телефон работает всего по одной паре, тем не менее собеседники могут говорить друг с другом одновременно.

Перекрестные наводки

Ныне действующие приложения передают сигнал по одной паре, а принимают ответный по другой. В этом случае существенна только одна проблема, связанная с перекрестными наводками, - значительная разница между высоким уровнем исходящего и низким уровнем приходящего сигналов на одном конце кабеля.




Важный параметр, который характеризует этот вид помех, - это перекрестные наводки на ближнем конце линии передачи (NEXT). В новых протоколах значимость параметра NEXT сохраняется, но, как уже упоминалось, поскольку применяется дуплексный способ передачи, то придется учитывать и наводки от передатчика, расположенного на дальнем конце линии передачи, - перекрестные наводки на дальнем конце (FEXT).

Суммарные наводки

При одновременном использовании четырех пар кабеля приходится оценивать влияние трех пар на четвертую, причем не только на ближнем, но и дальнем конце линии. В этом случае появляется понятие "суммарная наводка" (Global crosstalk - GTX). Она равна сумме наведенных шумов от всех пар на обоих концах линии. GTX измеряется в децибелах.

Время прохождения сигнала

Как уже говорилось выше, весь поток данных расщепляется на четыре части. Если время прохождения пакетов данных по различным парам заметно отличается от номинального значения, то пакет, посланный по первой паре, может прийти к месту назначения вторым или даже третьим по порядку. В этом случае восстановить исходный сигнал будет трудно. Конструкция нового кабеля (категории 6) должна учитывать возникновение проблемы такого рода.

Сбалансированность пары

Система с повышенной пропускной способностью должна быть менее чувствительной к внешним помехам. Чтобы обеспечить правильную передачу, степень симметричности пар должна быть очень высокой. Параметры, которые служат мерой симметричности пар, называются потерями на продольное преобразование (LCL) и потерями на продольно-поперечное преобразование (LCTL) и также измеряются в децибелах. Чем больше их значение, тем лучше сбалансирован кабель. Например, если LCL = 40 дБ, внешнее паразитное напряжение 10 В создает в паре дифференциальное напряжение шума, равное 0,1 В. Им уже нельзя пренебрегать, хотя кабель, сбалансированный на 40 дБ, считается хорошим.

Однородность импеданса

Полезно напомнить еще раз, что грядущие приложения будут, вероятнее всего, работать в дуплексном режиме.


Явление неоднородности импеданса в линии передачи аналогично сопротивлению потоку воды на отдельных участках трубопровода с грубой внутренней поверхностью стенок. В этих местах возникает множество завихрений, следовательно, труба оказывает высокое сопротивление потоку воды. То же самое происходит на участках линии, импеданс которых отличается от номинального значения, они создают сигнал, отраженный в сторону передатчика. Если приложение работает в дуплексном режиме, отраженный сигнал будет накладываться на полезный сигнал, идущий с другого конца линии. Поэтому однородность (или регулярность) импеданса становится определяющим фактором при оценке качества двунаправленной передачи и характеризуется двумя параметрами: уровнем обратных (SR) и структурных обратных (SRL) потерь. Оба параметра выражаются в децибелах, более высокое их значение соответствует более однородному импедансу витой пары в кабеле.

Если в соответствии с первоначальными задумками технология Gigabit Ethernet и заработает на каналах класса D, изготовленных из компонентов категории 5, все же целесообразно применять кабели с улучшенными параметрами. Чтобы построенная вами кабельная система прослужила долго, необходимо уже сегодня прокладывать кабели и соответствующие компоненты категории 6. Это действительно новые продукты, которые отвечают техническим требованиям новых приложений и сконструированы с учетом всех новшеств специально для того, чтобы придать вашей сети запас прочности, гарантирующий ее работу в любых условиях.



Содержание раздела