Длина каналов и срок службы СКС

Александр Воловодов, Компьютерная газета

Hello. Расскажите, пожалуйста, в вашей газете о проектировании корпоративных сетей. Какими международными стандартами и ГОСТ`ами пользоваться? Существуют ли ресурсы в интернете по этому предмету? Где можно в интернете посмотреть на примеры проектирования? Как составлять и оформлять документацию и т.п. Спасибо.

Корпоративная сеть суть понятие растяжимое, и трактовка его зависит в первую очередь от того, что мы называем корпорацией. По минским меркам многопрофильное предприятие со штатом порядка 500 человек — уже корпорация. Но если сравнить с IBM или Microsoft...;) Соответственно, создание сети для минской корпорации — это одни проблемы, для Microsoft — другие. Фактически процентов 40 материалов "Сетевых решений" — это растянутый во времени ответ на ваш вопрос.
Однако есть моменты, общие для проектирования корпоративных сетей различного масштаба. Это, в первую очередь, физический уровень — кабельная система. В этом номере мы начинаем цикл статей, посвященный данной проблеме, опираясь на наработки одной из ведущих российских компаний — EcoLAN. Но начать мы решили не со стандартов и примеров проектов, а с двух проблемных статей, которые, хоть и не являются ответом на ваш вопрос, показались редакции небезынтересными.
Так а что же с вопросом? — спросят читатели.
О международных стандартах речь пойдет в следующем номере "СР", а что касается проектирования и требований к оформлению документации — мне бы хотелось, чтобы к разговору подключились отечественные компании-сетевые интеграторы, а также организации, регулирующие данную деятельность в нашей стране. Уверена, опираясь на практический опыт, вы сможете сделать это намного лучше, чем самые продвинутые авторы-теоретики!

Одно из самых распространенных заблуждений применительно к СКС заключается в том, что длина линий и каналов не должна превышать ограничений, определяемых стандартами. Строго говоря, это не совсем так. Стандарты ISO/IEC 11801 и EN 50173 допускают наличие в СКС линий увеличенной длины. Такие линии рекомендуется тестировать на соответствие параметров, определенных для стандартных линий. Кроме того, стандарты определяют предельные длины каналов для различных категорий среды передачи и классов приложений. Например канал категории 5 ограничен длиной 100 метров для приложений класса D и 3000 метров — для приложений класса А.
Другими словами, чем лучше среда передачи и ниже требования приложений, тем на большее расстояние можно передать сигнал. С этой точки зрения увеличение длины каналов более 100 метров для сетевых протоколов своего класса свидетельствует о качестве СКС и может обеспечить пользователям технические, эксплуатационные и инвестиционные преимущества.

Потребности в резерве

Кабельные системы являются частью инфраструктуры зданий. Стандарты предусматривают возможность эксплуатации структурированных кабельных систем (СКС) в течение десяти и более лет без замены. Развитие информационных технологий, приводящее к экспоненциальному росту трафика в локальных сетях, сокращает срок службы кабельных систем.
Объем данных в локальных сетях удваивается каждые два года. Протоколы, увеличивающие скорость передачи данных в десять раз, появляются через четыре-пять лет. В ближайшие годы ожидается принятие стандартов структурированных кабельных систем (СКС) категории 6 и 7 с полосой 200 и 600 МГц.
В результате системы без резерва функциональных параметров могут морально устареть так же быстро как, например, сетевые и периферийные устройства. Однако замена кабельных систем, интегрированных в инфраструктуру зданий, — это более дорогое и трудоемкое занятие, чем модернизация компьютеров.
Заказчики, которые выбирают СКС категории 5, получают многолетние гарантии. Для систем, исчерпавших свои возможности, смысл таких гарантий ставится под сомнение простыми вопросами. Что представляют собой системы, установленные десять лет назад? Обеспечивают ли они реальные потребности реальных предприятий? Сколько раз за десять лет заказчикам приходилось менять кабельную проводку?
Все эти вопросы сводятся к проблеме срока службы современных кабельных систем. Не телефонной проводки, требования к которой не меняются десятилетиями, а универсальной кабельной инфраструктуры для передачи всех типов сигналов, создаваемой в соответствии с общепризнанными стандартами.
Эту проблему необходимо решать с учетом тенденций разработки новых стандартов и технологий. Анализ истории предприятия и прогноз увеличения нагрузки в сетях позволит спрогнозировать во многих случаях требуемый запас прочности кабельной системы. Для его оценки следует внимательно рассмотреть резерв функциональных параметров СКС.

Использование резерва

Кабельные системы призваны обеспечить работу протоколов, которые появятся в обозримом будущем, благодаря резерву параметров. Если резерв существует, его можно использовать одним из двух способов:
• через несколько лет при переходе на новые приложения;
• с начала эксплуатации.
Преимущество выбора избыточных систем заключается в возможности избежать замены разъемов, кабелей или системы в целом. Такая замена даже через три-пять лет будет свидетельством грубого просчета при выборе СКС и потребует непредвиденных и неоправданных расходов.
Дальновидные заказчики могут избежать этого, установив, например, систему категории 6. Однако при этом часть инвестиций в кабельную инфраструктуру оказывается замороженной на несколько лет. Кроме того, пока не решены проблемы совместимости, что также может потребовать дополнительных расходов заказчиков.
Существует и другой вариант — использование всех возможностей среды передачи с первого дня эксплуатации. Решение — увеличение длины каналов для действующих приложений. Избыточные характеристики базовых линий и каналов обеспечивают максимум преимуществ заказчикам, а не производителям. При этом СКС полностью соответствует стандартам, что гарантирует работу более скоростных приложений в будущем.
Грамотное проектирование систем, реализующее возможности среды передачи, позволяет сокращать число сетевых устройств и уменьшать инвестиции в активное оборудование. Кроме того, требуется меньшее число / размер коммутационных шкафов, меньшая площадь телекоммуникационных помещений.
Дополнительная экономия в процессе эксплуатации достигается применением принципов построения централизованных систем. Сетевая аппаратура и серверы устанавливаются в одном месте — центре сети, имеющей физическую топологию типа "звезда". Остальные распределительные пункты являются пассивными, не требуют кондиционирования и обслуживания.
Переконфигурация рабочих мест выполняется в одном месте. Упрощается и удешевляется создание рабочих групп, особенно в случаях, когда участники групп работают на разных этажах. Снижаются расходы на администрирование. Эксплуатация таких систем требует меньше материальных и финансовых ресурсов.

Категории и классы приложений

Стандарты ограничивают длину канала для приложений соответствующего класса величиной 100 метров. Среда передачи категории 5 (100 МГц) предназначена для работы приложений класса D, категории 3 (16 МГц) — для класса С. В современных стандартах нет спецификаций кабельных систем низших категорий, однако приложения, для которых необходим меньший диапазон частот, существуют.
Низкоскоростные протоколы передачи данных, требующие полосу частот до 1МГц относятся к классу В, а речевые приложения, например цифровые и аналоговые абонентские телефонные каналы — к классу А (0,1 МГц). В международном стандарте ISO/IEC 11801 приводится таблица максимально допустимой длины каналов в зависимости от категорий и классов приложений.

	Длина каналов, метров
Среда передачи	Класс А (100 КГц*)	Класс B (1 МГц)	Класс C (16 МГц)	Класс D (100 МГц)
Категория 3 (16 МГц)	2000	200	100	—
Категория 4 (20 МГц)	3000	260	150	—
Категория 5 (100 МГц)	3000	260	160	100

* Эффективная полоса частот среды передачи, требуемая приложением.
В примечаниях к таблице говорится о том, что длина канала 100 метров включает базовую линию длиной 90 метров и 10 метров соединительных кабелей. Если длина канала превышает 100 метров, необходимо учитывать ограничения сетевых протоколов.
В канале допускается не более трех разъемов. Установка дополнительного разъема в виде точки перехода возможна только за счет бюджета базовой линии. Иными словами, если производитель элементов СКС гарантирует резерв параметров, допускается дополнительное разъемное соединение.
Такие оговорки не случайны. Именно кабельные разъемы создают максимум проблем и ограничений и не позволяют в полной мере использовать возможности увеличения длины каналов.
Фактически категория 5 не обеспечивает требуемых параметров для работы современных протоколов — Fast Ethernet, АТМ 155. Реальная длина канала категории 5, при которой проблемы не проявляются — около 60 метров.
Базовая линия категории 5, на которую чаще всего распространяются гарантии, имеет всего два разъема. При этом базовая линия также имеет недостаточное отношение сигнал/шум даже при передаче сигналов на расстояние 90 метров.

Увеличение длины каналов

Отказ от традиционных коннекторов и разработка принципиально новой технологии производства и монтажа разъемов, позволило компании ITT NS&S, Великобритания, увеличить длину каналов, число разъемов и гарантировать при этом работу всех действующих протоколов. На схеме показан вариант увеличения длины канала для экранированной системы ISCS компании ITT NS&S. Такое решение ни в чем не противоречит стандартам. Длина базовых линий (кабели с черными разъемами на обоих концах) не превышает 90 метров. Переход к традиционным каналам не требует изменений кабельной инфраструктуры, к которой относятся только фиксированные и коммутационные кабели.
Такое решение дает существенную экономию начальных инвестиций, благодаря возможности исключения ряда промежуточных сетевых устройств. Вместо трех портов сетевого оборудования можно ограничиться одним. Для ста каналов потребуется на девять 24-портовых сетевых устройств меньше. Экономия на сетевом оборудовании для протокола Fast Ethernet составит до десяти тысяч долларов и более. Для ATM 155 — гораздо больше.
Это весьма эффективное решение для кабельной системы небольших офисных помещений, позволяющее обеспечить все коммутации из одного распределительного пункта. При этом каждый пользователь фактически имеет магистральное подключение к ресурсам сети. В дополнение к перечисленным выше преимуществам централизованных систем абонентская магистраль предлагает следующие возможности:
• широкополосные сигналы могут быть доставлены любому пользователю непосредственно из единого коммутационного центра — распределительного пункта здания;
• установка резервных источников питания и дополнительных каналов ввода повышает надежность системы;
• гибкость выбора местоположения пассивных коммутационных пунктов.
В СКС, насчитывающих тысячи портов, увеличение длины каналов позволяет устанавливать сетевое оборудование не на каждом, а на отдельных этажах, сделав часть распределительных пунктов пассивными и необслуживаемыми. При этом СКС разбивают на централизованные подсистемы, включающие несколько этажей.
Уделяя особое внимание параметрам и характеристикам, мы порой забываем о главном. Все эти возможности являются результатом снижения уровня собственных излучений систем. Одно из важнейших преимуществ — это здоровые условия работы для пользователей. Выбор качественных продуктов и услуг обеспечивает повышение качества жизни.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Рост скоростей передачи данных делает особенно актуальной проблему электромагнитной совместимости систем. Это происходит как в результате увеличения уровня собственных излучений кабельных каналов, так и большей уязвимости высокоскоростных протоколов к внешним шумам.
Снижение уровня собственных шумов системы попутно решает проблемы электромагнитной совместимости. Меньший уровень шумов достигается лучшей балансировкой витых пар. Балансировка обеспечивает повышение устойчивости к воздействию внешних помех.
Дополнительная защита от внешних помех обеспечивается экранированием. Преимущества решений ITT NS&S — в индивидуальном экранировании каждого канала, хорошем соединении экрана кабеля с экраном разъемов, конструкции экрана кабельных разъемов, пайке экрана соединительных кабелей и всесторонних измерениях и испытаниях на электромагнитную совместимость.
Экранирование обычно рассматривается только с точки зрения улучшения электромагнитной совместимости. Однако не менее важным является то, что экранированные кабели обладают лучшими характеристиками на высоких частотах за счет оптимизации волнового сопротивления среды передачи. Дело в том, что на распространение электромагнитных волн влияют любые предметы, особенно массивные металлические. Приемник, настроенный на частотах в пределах 100 МГц начинает работать с помехами, если близко подойти к антенне. Аналогичные явления происходят и в кабелях, работающих в режиме "бегущей волны". Экранирование среды распространения волн повышает ее однородность и, следовательно, улучшает параметры волнового сопротивления, что снижает уровень шумов.
Это обеспечивает:
• безошибочную работу высокоскоростных протоколов, таких как 1000 Base T Gigabit Ethernet, ATM 155, 100 Base TX Fast Ethernet;
• уменьшение воздействия излучения оборудования локальной сети на внешнее оборудование;
• лучшую защиту данных;
• более здоровые и безопасные условия для пользователей и операторов по сравнению с неэкранированными и большинством экранированных систем категории 5.

Кое-что о гарантиях

Защита инвестиций современных систем обеспечивается резервом параметров. Соотношение наводок между парами должно быть оптимизировано таким образом, чтобы обеспечить наилучшую работу всех протоколов. Общий экран экранированных систем, предназначенный для уменьшения излучений и повышения устойчивости к внешним шумам, позволяет получить максимальное значение сигнал/шум и гарантировать увеличение длины каналов. Указанные меры ведут также к улучшению рабочих характеристик систем по суммарным наводкам, которые начали учитывать в последние годы. Минимальная разбалансировка на разъемах явилась ключом для достижения баланса однонаправленных и двунаправленных наводок и решения проблем совместимости. В ближайшие годы на обеспечение совместимости категорий и элементов будут потрачены немалые средства, в том числе, и заказчиков.
Суммируя сказанное выше, можно отметить, что с точки зрения защиты инвестиций, заказчики, устанавливающие системы с резервом параметров, делают правильный выбор. Фактический, а не декларируемый резерв, можно оценить по гарантиям.
Для примера взглянем на таблицу гарантированной длины каналов экранированных систем ISCS для основных приложений: 

Протокол	Класс приложения	Длина канала, метров
Gigabit Ethernet 1000 Base T	DE	100
Fast Ethernet (100 Base TX)	D	140
TP-PMD 11 (ANSI X3t9. 5)	D	140
ATM OC-3, 155 Мбит/с	D	145
Fast Ethernet (100 Base T4)	C	160
100 Base VG Any LAN (IEEE 802.12)	C	160
Ethernet (10 Base T)	C	177

Типичные и наиболее распространенные гарантии соответствия базовой линии параметрам категории 5 свидетельствуют только о соответствии стандартам открытых кабельных систем. Они не означают работу приложений с требуемым качеством на каналах максимальной длины. Если приложения не работают или не обеспечивают заданную производительность, гарантии категории 5 оказываются бесполезными.
Гарантии на работу протоколов — это полезные и ответственные гарантии. Увеличение длины каналов обеспечивает заказчикам минимальную стоимость владения структурированных систем.

Александр Воловодов,
компания EcoLAN

Будущие интернет-каналы могут быть созданы на основе нанотрубок

30-01-2011

Американские исследователи из Корнельского университета говорят, что углеродные нанотрубки способны передавать и принимать фотоны света в наномасштабах точно также, как радиостанции работают с радиоволнами. ... подробнее Комментарии: 0 Кол. просмотров: общее - 6399 сегодня - 1

Ботнет

15-03-2010

В статье речь пойдет о том, что такое зомби-сети, или ботнеты, как они формируются, кто и как наживается с их помощью, а также о том, каковы тенденции развития ботнетов... подробнее Комментарии: 5 Кол. просмотров: общее - 5042 сегодня - 1

Как работает NAT

15-03-2010

Если Вы читаете этот документ, то скорее всего вы подсоединены к Интернету, и используете трансляцию сетевых адресов (Network Address Translation, NAT) прямо сейчас! Интернет стал настолько огромным, чем кто-либо мог себе представить... подробнее Комментарии: 1 Кол. просмотров: общее - 4709 сегодня - 1

Построение безопасных сетей на основе VPN

15-03-2010

В современных условиях развития информационных технологий, преимущества создания виртуальных частных сетей неоспоримы. Но прежде чем перечислить наиболее очевидные и полезные способы организации виртуальных частных сетей... подробнее Комментарии: 0 Кол. просмотров: общее - 4992 сегодня - 1

NAS – сетевая система хранения данных

15-03-2010

NAS (англ. Network Attached Storage) – сетевая система хранения данных. Сетевые хранилища представляют собой внешние жёсткие диски... подробнее Комментарии: 0 Кол. просмотров: общее - 4444 сегодня - 0