Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Rynek IT rozwija się w zaskakująco szybkim tempie, co spowodowane jest rosnącymi wymaganiami użytkowników w kwestii zarówno sprzętu, jak i przepustowości sieci. Istotnym elementem tego rozwoju jest okablowanie strukturalne, które nadal podlega nieustającym zmianom, podnoszącym przepływność oraz zasięg działania sieci w przedsiębiorstwie.

Rynek IT rozwija się w zaskakująco szybkim tempie, co spowodowane jest rosnącymi wymaganiami użytkowników w kwestii zarówno sprzętu, jak i przepustowości sieci. Istotnym elementem tego rozwoju jest okablowanie strukturalne, które nadal podlega nieustającym zmianom, podnoszącym przepływność oraz zasięg działania sieci w przedsiębiorstwie.

O ile do niedawna podstawą transportu danych w sieciach lokalnych była przepływność 100 Mb/s, o tyle od kilku lat w nowych instalacjach stosuje się prawie wyłącznie przepływności 1 Gb/s uzyskiwane na skrętce miedzianej (1GBase-T), mimo że nie ma całkowitej zgodności, czy już rzeczywiście nadszedł czas dla tej technologii. Nadal toczy się nieustająca dyskusja, czy technologia gigabitowego Ethernetu (w miejsce Fast Ethernetu) udostępniana na stanowisku roboczym przez miedziane okablowanie sieci LAN przedsiębiorstwa jest już rzeczywiście potrzebna użytkownikom komputerów klasy PC. Z drugiej strony nie ulega już żadnej wątpliwości, że nadszedł czas na powszechne rozszerzanie pasma do przepływności 10 Gb/s w sieci szkieletowej każdej nowoczesnej firmy.

Z danych opublikowanych w raporcie BSRiA (Building Services Research and Information Association) o polskim rynku okablowania wynika, że narastają tendencje stosowania w szkielecie sieci korporacyjnych przepływności 10 Gb/s i wię- kszych, zarówno na okablowaniu miedzianym, jak i światłowodowym.

Według tego raportu podstawą miedzianego okablowania strukturalnego w Polsce w 2006 r. są kable kategorii 5e (50%) oraz rozwiązania kategorii 6 (49%), natomiast media miedziane o wyższych przepływnościach obejmują jedynie ok. 1% (kat. 7). Według tych samych prognoz, od przyszłego roku ma wyraźnie zaznaczyć się przewaga instalacji kategorii szóstej i wyższych (65%), natomiast udział poszczególnych typów technologii miedzianych (mierzony wartością sprzedaży) wykazuje zdecydowaną dominację nieekranowanego okablowania UTP (70%) nad ekranowanym FTP (24%) i STP (6%).

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Rynek okablowania w Polsce

Prognozy potwierdzają oczekiwania klientów branży telekomunikacyjnej, że migracja do przepływności 10 Gb/s już rozpoczęła się w cen- trach przetwarzania danych (data center) i będzie stopniowo ewoluować w kierunku połączeń desktopowych na stanowisku roboczym zwykłego użytkownika sieci. Menedżerowie dużych przedsiębiorstw na całym świecie biorą ten fakt pod uwagę i już na wczesnym etapie modernizacji lub wdrażania projektu nowej sieci w firmie starają się zapewnić przepustowości, których będą w niedalekiej przyszłości wymagać nowoczesne aplikacje telekomunikacyjne. Według BSRiA, ponad 30% administratorów rozwiązań w ośrodkach przetwarzania data center dla przedsiębiorstw zamierza w ciągu najbliższych 2 lat zainstalować sieci o przepływności 10 Gb/s, głównie z wykorzystaniem okablowania kategorii 6a, stanowiącej obecnie najbardziej obiecujący kierunek rozwoju szybkich sieci korporacyjnych na okablowaniu miedzianym.

Na okablowanie strukturalne o podwyższonych parametrach są zamówienia ze strony operatorów, którzy już chcą dostarczać w czasie rzeczywistym szerokopasmowe usłu- gi strumieniowe (filmy, wideoteka, telewizja cyfrowa, interaktywna telewizja, gry oraz aplikacje trójusługi). Poszerzający się krąg użytkowników i przedsiębiorstw zaintereso- wanych rozwiązaniami 10-gigabitowymi powoduje ciągłe usprawnianie okablowania, jednak takie aplikacje o komercyjnym charakterze pojawią się najwcześniej w 2007 r.

Artur Czerwiński dyrektor handlowy Systimax Solutions Poland

Można spotkać opinię, że istnieją problemy w opracowaniu produktów w finalnej wersji dla planowanego standardu własności transmisyjnych dla okablowania kat. 6a (augmented), oznaczanego jako klasa EA. Wynika to z niemożności niektórych dostawców znalezienia lub opracowania odpowiednich technologii, szczególnie dotyczących kabli. Stąd na rynku można spotkać obecnie wiele rozwiązań określanych mianem 10G, a nie 6a, co może wprowadzać w błąd potencjalnych użytkowników. Bezwzględnie należy pamiętać o tym, że aplikacja 10G jest tylko jedną z aplikacji, które będą dostarczane przez okablowanie zgodne ze standardem kategorii 6a (klasa EA), natomiast przygotowywany standard ma być otwarty również na przyszłe, bardziej wymagające i szybsze aplikacje, a nie tylko na 10G.

Systimax Solution jako główny inicjator wprowadzenia standardu 6a oferuje zarówno rozwiązania ekranowane, jak i nieekranowane - oba zgodne z opracowanym standardem okablowania kategorii 6a w paśmie przenoszenia do 500 MHz.

Na podstawie badań rynku (np. BRSIA) oraz własnej analizy dotychczasowej sprzedaży rozwiązań 6a możemy powiedzieć, że poza obszarami sieci wymagającymi dużej przepustowości (data center, Storage Area Networks, backbones), gdzie już teraz występuje zapotrzebowanie na tego typu rozwiązania, ponad 20% klientów deklarowało chęć instalacji kompletnego okablowania (do biurka) w kat. 6a w swoich sieciach korporacyjnych w roku 2007. Sądzę, że jest to związane z faktem, że te firmy traktują okablowanie jako inwestycję, a nie jednorazowy wydatek, który trzeba ponieść i patrzą na infrastrukturę jako jeden z ważnych elementów w swojej działalności. Pamiętajmy, że dobrze zaprojektowane okablowanie powinno służyć nam przez minimum 10-15 lat, co w przypadku rozwiązań kat. 5e czy nawet kat. 6 już teraz wydaje się nierealne.

Dwa trendy dla 10 Gb/s

Obecnie dają się zauważać dwa dominujące trendy w tym okablowaniu strukturalnym. Jednym jest zwiększanie wydajności systemu poprzez rozszerzanie pasma (rozwiązania 10GbE), a dru-gim - zwiększanie bezpieczeństwa i funkcjonalności sieci przez instalowanie systemów zarządzanych. W ciągu ostatnich dwóch lat wielu producentów systemów okablowania zaprezentowało na rynku rozwiązania w związku z pracami prowadzonymi nad standardem 10GbE, o którym mówi się, że jest on wreszcie protokołem dla aplikacji multimedialnych. Są to jednak głównie rozwiązania dedykowane, przeznaczone do obsługi konkretnego standardu transmisji i nie mogą być traktowane jako rozwiązanie docelowe zgodne ze standardem. Inaczej mówiąc, mogą nie być w pełni z nim zgodne.

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Prognozy wdrożeń w Polsce (2007 r.)

Patrząc bardziej przyszłościo-wo, a tym samym chcąc w pełni skorzystać z najnowszych osiągnięć sprzętu teleinformatycznego, już teraz warto zadbać o wdrożenie sieci kablowej pozwalającej na realizację wysokich przepustowości sięgających 10 Gb/s. Mając do dyspozycji okablowanie pozwalające na realizację aplikacji 10GBase-T, można będzie jednak współbieżnie korzystać z różnych usług typu VoIP, aplikacji multimedialnych czy szybkiego transportu danych. W odróżnieniu od propozycji optycznych klasy FTTD (światłowód do biurka) i im podobnych, kabel transmisyjny w sieciach miedzianych można wykorzystać ja ko medium transmitujące energię elektryczną w aplikacjach typu PoE (Power over Ethernet) i dostarczające zasilanie lokalnym urządzeniom cyfrowym poprzez kabel skrętkowy (wizyjna kamera cyfrowa, telefon IP, punkt dostępowy AP). Tym samym uzyskuje się przewagę nad rozwiązaniami światłowodowymi, zarówno odnośnie do możliwości transmisyjnych, jak i łatwego zasilania tych urządzeń w pomieszczeniach.

Przesłuchy w kablach

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Prognoza sprzedaży okablowania miedzianego na świecie

Przesłuch kablowy objawia się niepożądanym sygnałem przenikającym z jednej pary przewo-dów na sąsiednią parę w kablu skrętkowym. W jego wyniku oddalony odbiornik może nie odróżnić sygnału wysłanego przez nadajnik od zakłóceń spowodowa- nych przez przesłuch. Negatywny wpływ przesłuchów rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości transmitowanego sygnału oraz długością kanału transmisyjnego, przy czym sygnały o wyższych częstotliwościach są bardziej tłumione (stają się słabsze podczas transmisji). Bez wdrożenia zaawansowanych technik przetwarzania sygnału oraz stosowania fizycznych metod stabilizacji skrętek w wiązce kablowej - co ogranicza wpływ przesłuchów w kablach - transmisja danych w medium miedzianym przy tak dużych częstotliwościach w ogóle nie byłaby możliwa.

Obecnie wyróżnia się dwa zasadnicze rodzaje przesłuchów NEXT i FEXT, istotnie wpływających na efektywność transmisji w kablach miedzianych. Przesłuch NEXT (Near-End Cross Talk) największy wpływ wywiera blisko źródła dwuparowego połączenia tego samego kabla. Jeśli natomiast transmisja dokonuje się równolegle przez wiele par przewodów - co jest naturalną konsekwencją gigabitowych transmisji 1000Base-T oraz 10GBase-T - istotny wpływ na jakość sygnału ma przesłuch zdalny FEXT (Far-End Cross Talk), który działa na całej trasie kablowej. W obrębie jednego kabla transmisyjnego (2 pary, 4 skrętki) zaawansowane metody aktywnej kompensacji elektronicznej pozwalają na zredukowanie wpływu tych obydwu typów przesłuchów.

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Powstawanie przesłuchów NEXT i FEXT

Wpływ przesłuchów wzajemnych potęguje się między parami przewodów skrętkowych w różnych kablach nieekranowanych typu UTP (Unshielded Twisted Pair), czyli zawierających więcej niż 4 skrętki w jednej wiązce. Występujące wtedy tzw. przesłuchy obce ANEXT (Alien Cross Talk) oraz zintegrowanego PS ANEX (Power Sum ANEXT) działają wprawdzie na takiej samej zasadzie, ale z racji braku korelacji między poszczególnymi sygnałami w wiązce są one praktycznie nie do skompensowania elektronicznego. Jedynym sposobem ograniczania ich wpływów jest rygorystyczne przestrzeganie zasad prowadzenia instalacji okablowania strukturalnego bądź stosowanie kabli ekranowanych typu STP (Shielded Twisted Pair).

Poza oczywistym wzrostem kosztów spowodowanych zastosowaniem droższych kabli i ekranowanych modułów, instalacja ekrano- wana wymaga bardzo dobrej instalacji uziemiającej. Takie roz-wiązanie wymaga ogromnego doświadczenia instalatorskiego, co nie jest niestety jednoznaczne z gwarancją osiągnięcia wymaganych rezystancji przewodów uziemiających. Wykonanie niewłaściwego uziemienia powoduje więcej problemów niż korzyści, którą dają instalacje ekranowane.

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Przesłuch obcy ANEXT (Alien Cross Talk)

Ratyfikowany przez IEEE w czerwcu tego roku standard 10Gbase-T kategorii 6a (Class Ea) zapewnia transmisję 10 Gb/s na odległość 100 m przy pełnej mocy nadawania w pasmie 500 MHz. Odpowiedni poziom kluczowych parametrów transmisyjnych (tłumienie przesłuchu obcego oraz poziom szumów) ma gwarantować między innymi nowa konstrukcja kabla. Kabel według normy IEEE 802.3an ma stanowić rdzenny element okablowania strukturalnego do wdrażania aplikacji łączących najpierw lokalne przełączniki i serwery o wysokiej wydajności oraz graficzne stacje robocze CAD instalowane w centrach przetwarza-nia i ośrodkach usługowych data center. Dopiero w następnym etapie będą one podstawą tworzenia budynkowych i kampusowych sieci szkieletowych oraz rozwiązań okablowania strukturalnego w przedsiębiorstwach. Korzystanie z gigabitowych aplikacji 10GbE bezpośrednio na stanowisku pracy za pośrednictwem miedzianego oka- blowania może stać się powszechne nie wcześniej niż w 2007 r.

Damian Dopiera Product Manager okablowania strukturalnego ADC KRONE

O ile wydajność 100 Mb/s w sieci do niedawna wydawała się "szczytem marzeń", obecnie stała się schodzącym ze sceny standardem zastępowanym wydajnością 1 Gb/s (kat. 6). Patrząc w przyszłość, a tym samym chcąc w pełni korzystać z najnowszych osiągnięć sprzętu teleinformatycznego, już teraz warto zadbać o wdrożenie sieci kablowej pozwalającej na realizację wysokich przepustowości sięgających 10 Gb/s.

Opracowane przez amerykański oddział ADC KRONE rozwiązanie CopperTEN spełnia założenia określone przez IEEE dla tego segmentu aplikacji. Rynek amerykański był bodźcem do wdrażania systemów nieekranowanych, gdyż nie dopuszcza on rozwiązań w ekranie. Technologia CopperTEN opiera się na wykorzystaniu kabla instalacyjnego, który w porównaniu z dotychczasowymi rozwiązaniami wprowadził dwie innowacje: wykorzystanie niesymetrycznego separatora eliptycznego, który zapewnia maksymalny możliwy odstęp pomiędzy parami w różnych kablach prowadzonych w tej samej wiązce, oraz udostępnienie pęcherzyków powietrza bezpośrednio pod powłokę izolacyjną żył (airES) - dzięki temu obniżono negatywny wpływ zjawiska naskórkowości płynącego w żyle prądu, a w rezultacie zmniejszono tłumienie przewodu oraz zwiększono szybkość przepływu prądu. Wdrożenie CopperTEN daje pewność, że budowana sieć okablowania strukturalnego spełnia wymagania nieekranowanej, rozszerzonej kat. 6a, która została zdefiniowana do 500 MHz oraz umożliwia podłączenie urządzeń 10GbE.

W oczekiwaniu na ostateczne potwierdzenie komitetów normalizacyjnych - których zadaniem jest zatwierdzenie stosowania rozwiązań opartych na aplikacji 10GBase-X - już należy zastanawiać się co przyniesie nam przyszłość, chociaż nadal brak odpowiedzi. Czy 10 Gb/s to wystarczająca przepustowość w sieciach LAN, czy dopiero 40 Gb/s to przyszłość okablowania strukturalnego?

Jaka przyszłość okablowania?

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Ewolucja szybkości w sieci

Rozwiązanie 10 Gb/s będzie stosowane najpierw w centrach przetwarzania danych, sieciach SAN (Storage Area Networks) oraz pionowych sieciach korporacyjnych wymagających niezwykle wyso-kich przepustowości. Z ankiet prowadzonych przez analityków sieciowych wynika, że znaczna część menedżerów IT już zadeklarowała plany zastosowania technologii 10G do 2007 r. Najpierw w sieciach szkieletowych (59%), a następnie w okablowaniu poziomym (27%) - instalowanym w centrach przetwarzania (data center), kampusach (uczelnie, szpitale) oraz przedsiębiorstwach (banki, biurowce, firmy). Większe szybkości niewątpliwie będą wdrażane na światłowodach.

Obecnie szkielet okablowania strukturalnego w większości wypadków jest tworzony na podstawie włókien światłowodowych z transmisją o szybkości sięgającej 10 Gb/s. Nie ma przeciwwskazań, aby nie można było realizować połączeń typu FTTD sięgających bezpośrednio stanowiska pracy, prawie w każ-dym oknie transmisyjnym - bądź za pomocą włókien wielomodowych (do 300 m), bądź jednomodowych (do 10 km). Dla nowych instalacji opracowano tanie i wielomodowe włókno OM3, umożliwiające działanie aplikacji 10GbE na fali 850 nm w zasięgu do 300 m. Jego podstawową zaletą jest wykorzystanie tanich urządzeń aktywnych w modułach nadawczo-odbiorczych.

Okablowanie - 10 Gb/s w szkielecie

Dwa typowe rozwiązania problemów z przesłuchami obcymi typu "Alien"

Nie czekając na zatwierdzanie kolejnych norm transmisji optycznych, niektórzy operatorzy już rozpoczęli światłowodowe instalacje kanałów w okablowaniu strukturalnym o szybkości podstawowej 40 Gb/s (Deutsche Telekom, MCI, Global Crossing), a producenci sprzętu aktywnego zaczęli integrować interfejsy OC-768/STM-256 o nominale 40 Gb/s (Cisco, Lucent, Siemens, Cienna, Marconi). I z pewnością nie jest to kres możliwości technologicznych w sieciach teleinformatycznych.

Mimo że nie ma jeszcze wyraźnej potrzeby rynkowej, specjaliści i laboratoria producentów pracują nad kolejną przepływnością 100 Mb/s w okablowaniu światłowodowym. W ubiegłym roku specjaliści z Bell Lab (Lucent) zaprezentowali w systemie ECOC 2005 pierwszy nadajnik i equalizator NRZ, zezwalający na transmisje danych z szybkością ponad 100 Gb/s (107 Gb/s), w oparciu o równoległą transmisję światłowodową (12*8,33 Gb/s) zarówno dla kabli LS, jak i TS. Sposób migracji do takich szybkości ma być podobny jak dla 40 Gb/s, ale czy tak będzie rzeczywiście przekonamy się dopiero za kilka lat.

Krzysztof Ojdana specjalista ds. produktu Molex Premise Network

Można by rzec, że historia się powtarza. Opracowanie protokołu 10G oraz okablowania zdolnego do pracy z tym protokołem (kat. 6a) do złudzenia przypomina prace nad kategorią 6. Przypomnę, że zaczęto o niej mówić w 1999 r., a następnie powstawały kolejne drafty, które uwieńczone zostały wydaniem oficjalnej normy w 2002 r. Z informacji, które posiadam, wynika, że aktualnie przygotowano jedynie draft normy 6a, a jej zatwierdzenie jest spodziewane w roku 2007. Kategoria 6a (augmented) ma być specjalnie zaprojektowana do pracy z protokołem 10G w paśmie do 500 MHz zarówno w wersji nieekranowanej (UTP), jak i ekranowanej (STP).

Problemy techniczne, które na potkano - i które hamują zatwierdzenie finalnego standardu - są związane z przesłuchami pomiędzy sąsiednimi kablami prowadzonymi w wiązce, tzw. Alien NEXT, Alien FEXT itp. Rozwiązuje się je na dwa sposoby: albo poprzez modyfikację kabla polegającą na zastosowaniu masywnych separatorów krzyżakowych oraz stosowanie kabli o przekroju owalnym (a nie okrągłym jak do tej pory), albo poprzez stosowanie okablowania ekranowanego, w którym wszelkie przesłuchy pomiędzy kablami generują zakłócenia w ekranie, skąd są one odprowadzane do uziemienia.

Obecnie Molex Premise Networks wspiera rozwiązanie ekranowane, tj. oferujemy ekranowane okablowanie kat. 6, pozwalające na pracę protokołu 10G na dystansie do 90 m. Oficjalne oświadczenie zostało wydane na początku bieżącego roku. Molex rozpocznie sprzedaż okablowania kat. 6a dopiero po opublikowaniu oficjalnej normy specyfikującej wszelkie parametry kat. 6a. Jednocześnie przestrzegamy przed instalowaniem dostępnych obecnie na rynku rozwiązań kat. 6a, projektowanych przed opublikowaniem oficjalnej normy, jako że mogą one być niezgodne z wersją finalną.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200