RU
  • русский
  • иврит
  • игбо
  • идиш
  • индонезийский
  • ирландский
  • исландский
  • испанский
  • итальянский
  • йоруба
  • казахский
  • каннада
  • панджаби
  • персидский
  • польский
  • португальский
  • румынский
  • себуанский
  • сербский
  • сесото
  • сингальский
  • словацкий
  • словенский
  • каталанский
  • китайский
  • китайский
  • корейский
  • креольский
  • кхмерский
  • лаосский
  • латынь
  • латышский
  • литовский
  • македонский
  • сомали
  • суахили
  • суданский
  • тагальский
  • таджикский
  • тайский
  • тамильский
  • телугу
  • турецкий
  • узбекский
  • украинский
  • маалагасийский
  • малайский
  • майялам
  • мальтийский
  • маори
  • маратхи
  • монгольский
  • немецкий
  • непали
  • нидерланский
  • норвежский
  • урду
  • финский
  • французский
  • хауса
  • хинди
  • хмонг
  • хорватский
  • чева
  • чешский
  • шведский
  • эксперанто
  • эстонский
  • эванский
Учебный центр
Понятие структурированных кабельных систем
Павел Нагибин

В конце 80-х годов персональные компьютеры получили широкое распространение во всех сферах человеческой деятельности. Неудивительно, что сразу же вслед за этим начался бурный рост компьютерных сетей.

Ситуация в этой области была в то время весьма неоднозначной: существовало несколько несовместимых технологий передачи данных, в которых вдобавок использовались принципиально разные кабельные системы, например Ethernet 10Base 5 — толстый коаксиальный кабель; 10Base 2 — тонкий; ArcNet — похожей толщины, но с иным волновым сопротивлением; экзотический ныне твинаксиал IBM AS/400. Немного позже в Token Ring начала применяться экранированная витая пара с волновым сопротивлением 150 Ом, а в Ethernet 10Base-T — неэкранированная с сопротивлением 100 Ом.

Получалось, что кабельная система — самая трудоемкая в замене и дорогостоящая часть сети — зависела от выбора активного оборудования. Она подлежала замене вместе с ним. Конечно, некоторые устройства поддерживали несколько стандартов, но стоили, естественно, дороже. К тому же постоянная погоня за скоростями сводила на нет все усилия разработчиков.

Инвестиции в инфраструктуру не были защищены, и долго так продолжаться не могло. Для повышения привлекательности идей крупных ЛВС перед заказчиками и сокращения эксплуатационных расходов требовалось поставить кабельную систему «впереди» активного оборудования, структурировать и идеологически объединить с существующими сетями телефонии, сигнализации, наблюдения, кабельного телевидения.

Подобные попытки были предприняты еще в 1983 году, когда AT&T установила первую структурированную кабельную систему. Однако серьезно обстановка изменилась лишь в 1991 году, когда на телекоммуникационные кабельные системы американскими Ассоциацией электронных отраслей промышленности (EIA) и Ассоциацией индустрии связи (TIA) был введен стандарт EIA/TIA 568, пересмотренный и дополненный в октябре 1995 года до состояния используемого сейчас EIA/TIA 568А.

Целью вышеуказанного стандарта было определение «структурированной кабельной системы» (СКС), которая может поддерживать любые приложения передачи аналоговых, видео- и цифровых данных и является частью инфраструктуры офиса или промышленного здания. В условиях практического отсутствия национальных альтернатив стандарт EIA/TIA 568А широко распространился по миру. Именно на его основе были разработаны и приняты международные (ISO/EIC 11801) и европейские (EN50173) стандарты, которые, тем не менее, не получили широкого применения на практике (и прежде всего в России).

В стандарте ANSI/TIA/EIA-568-A приведены требования к производительности и технические характеристики для различных системных конфигураций и компонентов СКС. Он дополняется другими стандартами, соблюдение которых позволяет в полной мере пользоваться всеми преимуществами СКС. К таким стандартам относятся ANSI/TIA/EIA-569 (Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaceways), описывающий требования к помещениям, в которых устанавливается СКС и оборудование связи, и ANSI/TIA/EIA-606 (Administration Standard for the Telecommunications Infrastructure of Commercial Buildings), регламентирующий правила цветовой кодировки, маркировки и документирования смонтированной кабельной системы.

Принципы построения СКС

Основными признаками СКС считаются структурированность, универсальность и избыточность.

Рассмотрим структурированность как главный, вынесенный в название термин. Среда передачи сигналов состоит из кабелей и разъемов. Функциональными элементами СКС (как частью среды передачи) являются кабели, оснащенные разъемами в точках подключения или коммутации и проложенные по определенным правилам (с образованием линий и магистралей).

Фиксация разъемов осуществляется с помощью розеток и панелей. Для организации линий применяют короба, лотки, лестницы. Все это — конструктивные элементы СКС, которые не являются частью среды передачи.

По назначению структурированную сеть принято разделять на подсистемы. Нельзя сказать, что при этом все становится просто и понятно — нестыковок достаточно. Так, в американских стандартах подобное разделение отсутствует, однако специально выделена подсистема администрирования. Ничего удивительного здесь нет, ведь СКС — абстрактное понятие: практики работают и с СКС AT&T, и с СКС Lucent, и с СКС Alcatel и т.п. Иначе говоря, у каждого производителя есть хоть небольшая, но свобода действий, которой он пользуется в полной мере.

Так или иначе, но сегодня предпочтительнее ориентироваться на международные стандарты, которые разделяют на три подсистемы: магистраль комплекса, магистраль здания и горизонтальную подсистему (см. рисунок 1). Однако на практике путаница так велика, что в проспектах ряда компаний можно обнаружить четыре, пять, восемь и даже девять подсистем.

Рисунок 1. Подсистемы СКС: РПЭ — распределительный пункт этажа, РПЗ — распределительный пункт здания; РПК — распределительный пункт комплекса

Магистраль комплекса служит для соединения различных зданий. Как правило, она реализуется на оптоволоконном (реже медном) кабеле и позволяет соединять между собой здания, находящиеся на расстоянии до нескольких километров.

Магистраль здания соединяет этажи здания, обеспечивает связь между распределительной панелью здания и панелями этажей. Она должна включать кабель, установленный вертикально между этажными панелями, главную или промежуточную панель в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между панелями в длинном одноэтажном здании.

Горизонтальная подсистема прокладывается между телекоммуникационной розеткой на рабочем месте и этажной распределительной панелью. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать собственной горизонтальной подсистемой. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Универсальность в СКС достигается за счет следования стандартам, которые позволяют перейти от частных к открытым системам с унифицированными параметрами, поддерживающими работу оборудования (причем как активного, так и пассивного) любых производителей. Добиться этого не слишком просто: в отличие от активного оборудования, СКС создают тысячи и десятки тысяч независимых организаций, всегда в единственном экземпляре и, как правило, с учетом своих особенностей. При этом изготовители элементов контролируют малое количество инсталляций (или не контролируют их вообще).

Если к этому добавить необходимость использования в СКС единой системы для всех видов коммуникаций, которые должны эксплуатироваться одной службой, по единым методикам и нормам, то создание серьезной сети является совсем непростой задачей. Системные интеграторы все же не зря едят свой хлеб.

Третий основной признак — избыточность — серьезно отражается на стоимости СКС. Но именно это позволяет строителям создавать системы прежде, чем станут известны требования пользователей, и обеспечивать длительный срок службы телекоммуникационной инфраструктуры здания.

В таком подходе заложен довольно глубокий экономический смысл. Классическая структурированная кабельная система монтируется на этапе строительства или капитального ремонта здания и должна служить без изменений до следующего капитального ремонта (обычно 10-15 лет).

Достигается это путем выполнения монтажа системы не из расчета на существующие потребности, а исходя из требований нормативов (реально со значительным запасом). Следовательно, практически любые изменения организационной структуры заказчика не требуют модернизации СКС. В подобном случае должно быть достаточно переключений на распределительных панелях.

Если попробовать кратко сформулировать преимущества СКС над обычными кабельными системами, то получится следующий список:

  • использование для передачи данных, голоса и видеосигнала единой кабельной системы, которую может обслуживать одно подразделение (экономия на количестве специалистов);
  • использование универсальных розеток на рабочих местах позволяет подключать к ним различные виды оборудования, при этом легко можно менять его месторасположение;
  • капиталовложения оправданны за счет длительной эксплуатации сети без модернизации (снижение полной стоимости владения);
  • возможность внесения изменений и наращивания мощности без изменения существующей сети (путем замены активного оборудования);
  • возможность одновременного использования нескольких различных сетевых протоколов (в настоящее время неактуально);
  • независимость от изменений технологий и поставщика оборудования, использование стандартных компонентов и материалов;
  • возможность комбинировать в одной сети волоконно-оптический и медный кабели.

Проблемы внедрения СКС в небольших сетях

Считается, что СКС рассчитана на здания с полезной площадью до млн. кв. м, числом пользователей от 50 до 50 тыс. человек и расстояниями между зданиями до 3 км. Даже на первый взгляд ясно, что указанный диапазон возможностей избыточен. В связи с этим можно предположить, что для крайних значений сети будут оптимизированы не лучшим образом.

Действительно, стандарты разрабатывались достаточно давно, причем для американского рынка. Наиболее удобны они, естественно, для средней американской фирмы, владеющей несколькими зданиями, с общей численностью персонала в 500-5000 человек. К тому же в экономических расчетах учитывались зарплаты американских специалистов, рабочих и служащих.

Не умаляя многочисленных достоинств методологии СКС, упрощающих работу инсталляторов, с точки зрения потребителя можно выделить три основных недостатка:

  • Высокая стоимость строительства — неизбежное следствие избыточности и универсальности сети.
  • Подмена понятия качества среды передачи данных в сети понятиями удобства обслуживания и хорошего внешнего вида.
  • Быстрая смена технологий, делающая бессмысленным расточительством долгосрочные гарантии работоспособности.

Рассмотрим эти недостатки более подробно.

Сама по себе сеть передачи данных мало кому нужна. Потребителю необходима выгода (экономия), которую можно получить с ее помощью. А для экономиста (и/или владельца) строительство локальной сети — не более чем инвестиция. Поэтому здесь уместно поговорить об окупаемости СКС.

Начнем с того, что конструктивные элементы для СКС приобретаются за доллары, а экономия затрат от использования сети получается в рублях. Как правило, для больших фирм потребность в высоком качестве и низкие затраты на длительную эксплуатацию в собственном комплексе зданий перекрывают высокие первоначальные вложения. Однако для небольших сетей ситуация складывается иначе. Нужна ли дорогостоящая СКС фирме со штатом менее 50 человек, которая занимает 10-15 комнат на 1-2 этажах в арендованном здании? А если простой в течение нескольких часов не наносит заметных убытков? При таком варианте ответ совсем неоднозначен и зависит от многих дополнительных факторов.

Разумеется, дешевая неструктурированная сеть — это вовсе не обязательно куча активного оборудования под столом, разбросанные по полу кабели, разъемы, обжатые отверткой. Недорогие стойки, короба, шкафы, кабели от проверенных производителей, хорошая маркировка — такой подход позволяет существенно экономить средства и дает вполне достойные результаты для бизнеса.

Однако, несмотря на большое количество подобных заказчиков, этот подход зачастую не находит применения. Преобладают крайности: или СКС с полной обвязкой (и за полную стоимость), или наплевательское «кабель по плинтусу, а хаб — под стол».

Причина во многом кроется в отсутствии внятной количественной оценки. Нет ни методик, ни рекомендаций, которые могли бы прояснить зависимость качества сети от ее стоимости. Существующие стандарты — не более чем удобный структурированный сборник технических рекомендаций и для этого просто не предназначены. В случае недорогих решений их используют подобно описанию к детскому конструктору...

Попробуем забыть (не навсегда, конечно) о требованиях стандартов и посмотрим, что из этого получится. Приведенная на рис. 2 схема не претендует на точность, она лишь призвана наглядно показать возможные пути количественной оценки.

На ЛВС при строительстве (инсталляции) действует три фактора. По логике для реально существующей сети они должны образовывать «равновесную» систему, то есть их векторная сумма будет равна нулю (см. рисунок 2).

Рисунок 2. Факторы, учитываемые при определении свойств локальной сети

Стоимость установки. Рядовому заказчику совершенно не нужна сама сеть как предмет или услуга. Его интересует прибыль, которую он может получить с ее помощью. Поэтому на рис. 2 показана не «стоимость» (размерная величина), а «экономия расходов», которая может быть выражена в процентах.

Требование к качеству сети, под которым понимается создание канала с максимальным соотношением «сигнал/шум» на приемнике (если опустить прочие, менее значительные параметры типа задержки, скорости распространения и т.п.). Данная величина тоже может быть выражена в относительных величинах, например подобно ACR или как процент потерянных пакетов (BER).

Внешний вид и удобство обслуживания. Хоть это не совсем одно и то же, но на данном этапе не стоит из-за небольших различий усложнять схему. Как можно оценить этот фактор, не совсем понятно. Но очевидно, что и его можно выразить в процентах относительно эталона.

Ключевым звеном схемы является демонстрация того, что качество передачи сигнала и удобство использования (и внешний вид) — совсем не одно и то же. Наоборот, они противоположны по своему действию. Любой разъем значительно снижает качество передачи. Красивые кабельные каналы обычно увеличивают, а не сокращают длину линии и т.д. Но более подробно этот вопрос мы предполагаем рассмотреть в отдельной статье.

Широкому распространению СКС в большой мере способствовала стабильность требований протоколов передачи данных в последние 5-10 лет. Действительно, простой кабель (и разъемы) категории 5 (до 100 МГц) можно было использовать сначала для 10Вase-T, потом для 100Вase-T и даже (с некоторыми оговорками) — для 1000Base-T. Из-за этого существенно замедлился процесс принятия стандартов на системы категорий 6 и 7, обеспечивающие более широкую полосу пропускания (до 250-500 МГц).

Воодушевленные ситуацией, производители СКС начали давать 15-, 20-, 25-летние и даже пожизненные гарантии. С точки зрения сохранения работоспособности это оправданно. Но по вероятному сроку службы это, скорее, иллюзии, которые питают и производители (это выгодно), и заказчики (так спокойнее).

Можно легко связать скорость передачи данных в локальных сетях с пропускной способностью шин компьютеров. Для Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/с) пропускная способность сегмента Ethernet 10Вase-T составляла 1/8 или 1/32 канала «память—диск». Для процессоров Pentium с шиной PCI (133 Мбайт/с) эта доля упала до 1/133, что вызвало массовый переход на Fast Ethernet.

Разумно предположить, что Gigabit Ethernet появится в рабочих станциях только после относительно скорого и неизбежного преодоления системной шиной значения гигабайта в секунду. При этом большинство кабельных систем категории 5 окажется устаревшими, как это уже было с коаксиальным кабелем и витой парой категории 3.

Аналогий и примеров подобного рода можно привести много, но общий смысл понятен: пока закон Мура действует, средний срок службы СКС не превысит 6-8 лет, какие бы качественные материалы не использовались при строительстве. Таким образом, окупаемость системы тоже следует рассчитывать, исходя из этой величины, а вовсе не из срока гарантии.

Применение методов СКС для сетей последней мили

Сети последней мили, построенные по технологии Ethernet, внешне очень мало отличаются от стандартных локальных сетей. Но специфика работы в жилых домах заставляет подвергать серьезным сомнениям вышеприведенные преимущества СКС. Попробуем обосновать подобное заключение.

Из таблицы видно, что сети последней мили имеют мало общего с СКС, даже без учета ориентации на частного, а не корпоративного пользователя, с присущими этому сектору рынка низкими стоимостями подключения и эксплуатации и соответственно более низким качеством.

Более того, кроме различий в способах построения кабельной системы, появляются дополнительные требования к программному комплексу — биллингу и авторизации, о которых автор предполагает рассказать в последующих статьях.

Краткие выводы

На основании вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:

  • Общепринятые способы построения сетей (СКС) могут быть неоптимальными для небольших сетей с числом рабочих мест менее 50 и в каждом отдельном случае требуют специального рассмотрения.
  • Совершенно ясно, что СКС не могут применяться для домашних сетей. СКС — это самостоятельный класс кабельных систем, который еще только ждет своих стандартов.


Статья опубликована с разрешения журнала КомпьютерПресс №10 2002