Построение эффективной информационной инфраструктуры современного предприятия фактически форсированно предполагает создание на нем структурированной кабельной системы. Правильно спроектированная и реализованная с требуемым качеством СКС потенциально может без физического и морального устаревания эксплуатироваться на протяжении всего межремонтного срока службы здания. Модернизация или замена этого объекта должна быть по возможности исключена. Подобное требование обусловлено в первую очередь крайне высокими организационными сложностями выполнения этой процедуры в действующем офисе и безусловной дезорганизацией его нормального функционирования.

Ведущие мировые производители, за редким исключением, предлагают своим партнерам и клиентам достаточно емкий набор продуктов (преимущественно от трех до пяти). При этом они рассчитаны на эксплуатацию в весьма схожих условиях, однако, значимо отличаются друг от друга как по цене, так и по своим потребительским качествам.

В таких условиях правильный выбор типа устанавливаемой кабельной системы приобретает особое значение и должен обязательно проводиться по многокритериальной схеме с учетом большого количества разнообразных факторов. Одним из ключевых вопросов, встающих перед автором проекта построения кабельной системы, становится решение о применении для ее реализации экранированной или неэкранированной элементной базы.

Некоторые причины возникновения проблемы выбора

Фирменные рекомендации по основным областям использования серийных продуктов не слишком помогают решить задачу выбора. Их отоичительной чертой является малая конкретика из-за естественного стремления производителя охватить максимально широкий круг потенциальных клиентов. Для руководств производящих компаний и их дистрибуторов нередко характерен также тренд в сторону более дорогих решений с максимально высокой пропускной способностью, гарантированно позволяющих решить широкий круг практически важных задач. Подобное тяготение при всей его надежности не позволяет получить хорошие экономические характеристики проекта.

Технические преимущества и недостатки, которыми сопровождается внедрение экранирования в конструкцию кабелей и коммутационного оборудования, достаточно хорошо известны. Поэтому приводить их полный обзор лишено смысла. Вне рассмотрения остаются также случае невозможности применения неэкранированных кабельных систем, например, при передаче конфиденциальной информации. В дальнейшем, однако, примем во внимание некоторые современные тенденции на рынке построения информационных систем, оказывающих значимое влияние на выбор типа СКС.

Многократно доказано, что с точки зрения потенциально обеспечиваемых параметров правильно инсталлированные экранированные системы заметно превосходят свои неэкранированные аналоги равного класса пропускной способности. Данное превосходство наблюдается по всему комплексу основных характеристик.

Реальная скорость передачи информации в каналах связи информационной системы определяется активным сетевым оборудованием. Поэтому с данной точки зрения экранированные и неэкранированные СКС могут считаться равноправными.

Наиболее серьезным недостатком экранированных СКС, оказывающим заметное влияние на ряд проектных решений, является несколько более высокая масса кабельных изделий. Ранее часто указывалось также на несколько более высокую трудоемкость монтажа, что вызвалось необходимостью гарантированного обеспечения полного кругового контакта экранов кабеля и розетки разъема. В случае применения продукции ведущих производителей и соответствующих технологических приспособлений данная особенность в настоящее время может считаться несущественной.

Экранированные системы обязательно проигрывают по стоимости своим неэкранированным аналогам. Это связано как с принципиально бóльшим расходом материалов на изготовление компонентов и выполнения при этом ряда дополнительных технологических операций в процессе производства, так и с необходимостью создания системы телекоммуникационного заземления. С учетом необходимости реализации наиболее эффективного двухстороннего заземления последняя должна быть построена не только в технических помещения, но и охватывать ту часть офиса, где располагаются рабочие места пользователей. Сравнение площадей этих объектов (примерно 2 % от общей площади офиса в первом случае и в среднем около 60 % во втором) может рассматриваться как убедительное доказательство заметного удорожания системы в целом.

Перечисленные выше соображения фактически сводят задачу выбора типа СКС к поиску тех областей, в которых появляется возможность значимого использования преимуществ экранированной техники. Ответ на него является далеко не однозначным. Постараемся обосновать высказанное положение.

Системные аспекты проблемы

С системной точки зрения на принятие решения о применении экранированной СКС значимое влияние оказывают несколько обстоятельств.

Объемы применения экранированных СКС в некоторых европейских странах (экспертная оценка компании АМР)

Рядовой пользователь в настоящее время в большинстве случаев не испытывает серьезных неудобств при некорректной работе линии. При выявлении ошибки приема активное сетевое оборудование или прикладное ПО в автоматическом режиме инициализирует повторную передачу дефектного кадра. В случае малой вероятности ошибки такой алгоритм взаимодействия сетевых устройств не приводит к значительному снижению эффективной скорости передачи информации. Данная особенность дает возможность существенно снизить требования по отношению сигнала к шуму, обеспечиваемого кабельной системой на входе приемника сетевого интерфейса.

Заказчик информационной системы может испытывать определенные опасения в отношении корректности функционирования ее транспортной части в случае отказа от экранированной техники. Однако, подобные проблемы легко снимаются автором проекта. Для этого те 5 % стационарных линий, протяженность которых превышает 70 м (см. далее), полностью или частично (линейная часть) реализуются на элементной базе категории 6. Такой проектный прием, основанный на обратной совместимости решений категорий 5е и 6, немедленно увеличивает отношение сигнала к шуму примерно на 10 дБ. Ожидаемый рост стоимости построения собственно кабельной системы составляет не более чем 3 %, что делает указанные действия весьма эффективными.

СКС офисного назначения

Особенность современных офисных СКС состоит в том, что требования к их параметрам, которые задают профильные стандарты, являются слишком жесткими для сложившейся практики построения кабельных систем. Ряд их фундаментальных положений естественным образом просто не соответствует современным реалиям.

Нормативные документы в области требований к структуре кабельной системы отражают состояние техники пионерских времен середины 80-х гг. прошлого столетия. В этот период информационная система строилась по централизованной схеме на основе большой ЭВМ. Соответственно, протяженность тракта в 90 -100 м не была редкостью.

В настоящее время за счет наличия принципиальной возможности перехода на иерархические структуры диаметр рабочей области, обслуживаемой техническим помещением нижнего уровня, не целесообразно наращивать свыше 70 – 75 м. Такой подход позволяет улучшить стоимостные параметры проекта в целом. В результате линии с предельной длиной, которые работают в наихудших условиях, становятся редкостью (в правильно спроектированной СКС протяженность примерно 95 % линий не превышает 70 м). Тем не менее, норма в отношении обеспечения предельной протяженности в 90 м отмене не подлежит и продолжает переходить из одной редакции стандарта в другую. Такой подход органов по стандартизации обосновывается соображениями сохранения преемственности и обеспечения обратной совместимости уже по архитектурным решениям.

Качественные СКС обладают значительными запасами по параметру NEXT, прямо определяющим величину защищенности от помехи, Рис. 1.

В результате информационная система, созданная на качественных компонентах с соблюдением ограничений по диаметру рабочей области нижнего уровня, естественным образом обеспечивает такой запас по отношению сигнала к шуму, который заметно превышает требования стандарта. В сложившихся условиях значительно снижается сама необходимость применения экранированных СКС с их улучшенными характеристиками по переходным помехам.

В качестве аргумента в пользу экранированных систем часто упоминается мешающее влияние мощных источников внешнего электромагнитного излучения (передатчики радиоцентров, базовые станции сетей сотовой связи и аналогичные им). В реальности оно не может рассматриваться как значимое из-за необходимости выполнения санитарных норм.

В последнее время при строительстве общественных зданий для размещения в них органов управления наблюдается быстрый рост популярности открытых офисов. Массовое создание подобных архитектурных объектов приводит к резкому обострению проблемы дефицита места для организации классических технических помещений или установки их аналогов. Задача м.б. решена различными способами. Одним из них является разрешение увеличения протяженности тракта свыше 100 м в кабельной системе конкретного производителя. Наилучшим кандидатом на роль физической среды передачи в этой ситуации становятся экранированные СКС. Их повышенные запасы по переходному затуханию расходуются на увеличение предельно допустимой протяженности стационарных линий без ухудшения качества функционирования сетевого интерфейса.

Полезным свойством экранированных систем являются также их заметно лучшие характеристики по теплопроводности, что оказывается востребованным при возникновении потребности передачи больших токов дистанционного питания. Это свойство увеличивает эффективность функционирования быстро набирающих популярность систем РоЕ и РоЕ+ (в обозримой перспективе РоЕ++). Однако, физические ограничения по максимальной мощности потребителя (не свыше 60 Вт, указываемых в отношении даже РоЕ++), не позволят отказаться от силового питания на пользовательских рабочих местах (мощность потребления системного блока типового персонального компьютера обычно находится в районе 200 Вт). Поэтому массовое использование кабельных трактов СКС для дистанционного питания оконечных пользовательских устройств представляется крайне маловероятным.

Перечисленные выше тренды оказывают разнонаправленное воздействие на соотношение объемов применения экранированных и неэкранированных СКС. В сочетании с традиционным консерватизмом кабельной техники это приводит к тому, что в обозримой перспективе в области офисных кабельных систем едва ли произойдет серьезное изменение той пропорции между экранированными и неэкранированными решениями, которая сложилась к настоящему времени.

СКС для ЦОД

Во второй половине первого десятилетия нового века окончательно сформировался еще один достаточно емкий сегмент рынка СКС, которым являются центры обработки данных (ЦОД).

Применительно к рассматриваемой теме ЦОД имеет две характерные особенности. Во-первых, в нем принципиально отсутствует система “человек-машина” с ее естественным ограничением по пропускной способности канала связи. Это приводит к массовому применению наиболее скоростной аппаратуры 10 Гбит/с с явно обозначившимся в последнее время увеличением этого значения до 40 Гбит/с и (в ближайшей перспективе) - даже до 100 Гбит/с. Столь высокие скорости без перехода на оптические решения м.б. получены исключительно в экранированных кабельных трактах. Во-вторых, большой объем высокопроизводительного оборудования, сосредоточенного на ограниченной площади, резко увеличивает значение массогабаритных показателей кабельной системы.

Широкая полоса частот (верхняя граничная частота спектра 10-гигабитного интерфейса превышает 400 МГц) заставляет уделять самое пристальное внимание межкабельным влияниям. Их доведение до приемлемого уровня в случае UTP-техники вполне возможно, однако для надежного выполнения всех требований нормативных документов требуется увеличение внешнего диаметра (фактического или эффективного) кабеля и отказа от регулярной укладки. Оба этих эффекта вынуждают наращивать габариты кабельных каналов, что крайне нежелательно.

В сложившейся ситуации наиболее радикальным способом улучшения характеристик кабельной системы ЦОД является применение экранов. В данном случае автор проекта имеет возможность воспользоваться двумя подходами. Первый из них основан на введении в конструкцию элементов тракта передачи сигналов незаземленных пленочных экранах (для обозначения этого подкласса элементной базы СКС автором предложен обобщающий термин “полуэкранированная техника”). Их использование позволяет создать достаточные запасы по переходной помехе с сохранением простоты монтажа неэкранированной техники.

Недостаток полуэкранированных решений в виде неудовлетворительных массогабаритных показателей линейных кабелей (типичный кабель U/UTP категории 6а имеет диаметр около 8 мм) и отсутствия ясно видимых перспектив по увеличению скорости передачи хотя бы до 40 Гбит/с устраняется переходом к классической экранированной СКС. Массовое применение этой техники требует наличия нормальной системы телекоммуникационного заземления. В рассматриваемой области из-за ограниченных масштабов ЦОД ее создание не вызывает серьезных проблем.

Заключение

1. Кабельные линии с экраном потенциально обеспечивают более высокое качество функционирования, хотя и более дорогими. Однако, в силу целого комплекса объективных причин технические предпосылки практического использования этого преимущества отсутствуют применительно к системам офисного назначения. Поэтому давление ценовой составляющей, усиливающееся в условиях кризиса, перераспределяет соотношение объемов применения офисных СКС в пользу неэкранированных вариантов.
2. В ЦОД из-за необходимости поддержки скоростей передачи 10 Гбит/с и выше более перспективным представляется применение экранированных СКС.
3. Традиционный консерватизм кабельной техники делает все изменения в СКС очень медленными. Региональная специфика будет иметь большое значение еще в течение длительного времени.
4. Общие объемы использования экранированных систем за пределами стран Центральной Европы, в т.ч. в России скорее всего будут расти. Локомотивом указанного тренда будут выступать ЦОД.
5. Темпы увеличения популярности использования экранированной техники в массовых проектах будут относительно невысокими. Данный прогноз основан на относительной малости рынка СКС для ЦОД по сравнению с офисными кабельными системами.