|ГЛАВНАЯ|   |О ЖУРНАЛЕ|    |ПОДПИСКА|   |ФОРМЫ СОТРУДНИЧЕСТВА|  |КОНТАКТЫ|   |СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА|  |НОВОСТИ|    |ВАКАНСИИ|     |АРХИВ|  |IT-СТРАНСТВИЯ|

№ 1 (2) 2002

   

 
 

 

 

 

В тестировании

участвовали СКС

 

AMP

Brand-Rex

ITT NS&S

KRONE

Molex

Panduit

RiT

Siemon

ULAN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Об отличии между категориями 5 и 5е

Отличие между СКС категорий 5 и 5е состоит в более жестких требованиях, выставляемых последней к параметрам системы. Предполагается, что СКС категории 5е должна обеспечивать работу приложений Gigabit Ethernet (протокол 1000BaseT). Для этого необходимо использовать компоненты, к которым предъявляются более жесткие требования, чем к компонентам категории 5. При этом канал должен обеспечивать положительное значение параметра ACR на частотах вплоть до 125 МГц.

С другой стороны, чтобы обеспечить возможность использования полевых тестеров старого образца, которые измеряли параметры на частотах до 100 МГц, требования к характеристикам СКС категории 5е также определены на частотах до 100 МГц. Кроме того, для СКС категории 5е такие параметры, как NEXT, FEXT и пр., также завышены по сравнению с требованиями к категории 5. При этом введены некоторые новые параметры, которые должны проверяться при измерении канала или линии на соответствие категории 5е.

Следует отметить важную особенность приложения, которое может использоваться в СКС категории 5е — Gigabit Ethernet. В этом случае используются все четыре пары кабеля. При этом и передача и прием сигналов производится одновременно по всем парам «навстречу друг другу». В этом нет ничего удивительного — такой же принцип используется и в обычных телефонных модемах V.32/V.34/V.90. Было бы очень хорошо, если бы нагрузка была полностью согласована с кабелем и в нем бы отсутствовали неоднородности. Это идеальная ситуация отсутствия отражения. Но в реальном случае имеют место отражения от неоднородностей кабеля, а также в разъемных и неразъемных соединениях. В этом случае в точке приема одновременно присутствуют несколько сигналов:

• собственного передатчика, который приемник может просто вычесть из суммарного сигнала;

• удаленного передатчика — это полезный сигнал, который нужно принять;

• сигнал собственного передатчика, отраженный от неоднородностей среды передачи и несогласования волнового сопротивления нагрузки; это так называемый «эхо-сигнал», он может иметь несколько составляющих, отраженных в различных местах кабельной системы на различном расстоянии от точки ввода; уровень каждой его составляющей зависит от степени неоднородности и расстояния до них;

• переходные помехи с соседних пар кабеля, наведенные как собственным, так и удаленным передатчиком.

Если даже ничего не говорить о наведенных внешних помехах, то все равно задача фильтрации и приема сигнала удаленного передатчика является далеко не тривиальной. Скажем только, что борьба с эхо-сигналом выполняется с помощью так называемых «эхо-компенсаторов», теоретическая модель которых представляет собой не что иное, как обычный гармонический корректор с отводами.

 

 

 

 

 

 

Почему FEXT важнее, чем NEXT?

Пока мир обходился с помощью СКС категории 5, то есть использовал всего две пары кабеля для передачи и приема, самым важным параметром считался ACR — отношение сигнала к перекрестным помехам на ближнем конце линии (канала): ACR = NEXT:Att.

Однако с появлением систем передачи и приема одновременно по всем четырем парам (Gigabit Ethernet) назрела потребность учитывать переходные влияния между всеми парами друг на друга, причем как на ближнем конце, так и на дальнем. Это вызвано тем, что сигнал Gigabit Ethernet занимает, с одной стороны, более широкую область спектра, а с другой, — его защищенность гораздо ниже, чем у сигнала Fast Ethernet:

• во-первых, совершенно иная, многоуровневая структура сигнала на физическом уровне;

• во-вторых, наличие таких совершенно новых помех, как Return Loss (возвратные потери);

• в-третьих, гораздо более высокий уровень перекрестных помех, наведенных как своим собственным передатчиком с других пар (используются параметры NEXT, PS NEXT), так и удаленным передатчиком (параметры FEXT, PS FEXT).

Почему же параметры влияния на дальнем конце приобрели первостепенное значение и потеснили по значимости параметры ACR и PS ACR?

Все дело в структуре приемных устройств стандарта Gigabit Ethernet. Для борьбы с сигналом собственного передатчика, который появляется на входе приемника в силу отражений в линии используются хорошо известные в практике построения модемов гармонические корректоры. Если говорить образно, то корректор моделирует внутри себя виртуальную линию, параметры которой в точности соответствуют реальной линии. Это позволяет предсказать форму отраженного сигнала, следовательно, учесть его влияние в общем сигнале на входе приемника.

Гармонический корректор позволяет избавиться от возвратных потерь, когда известен сигнал собственного передатчика (это априори). Однако остаются еще переходные (еще их называют перекрестными) помехи на ближнем конце. Это тот случай, когда сигналы остальных наших передатчиков (не будем забывать, что передача и прием ведутся по четырем парам одновременно) наводятся в приемной линии и выступают в качестве помех. Поскольку сигналы передатчиков в этом случае также известны, можно воспользоваться гармоническим корректором для их устранения. Сделать это, конечно, непросто — ведь отличить возвратные потери от наведенных сигналов нелегко. Однако это уже относится к искусству разработчиков гигабитных сетевых карт. В идеальном случае можно избавиться как от возвратных потерь, так и от перекрестных помех на ближнем конце.

Остаются помехи на дальнем конце. Здесь с перекрестными помехами бороться  гораздо труднее. Во-первых, даже если представить себе, что модель влияния переходных помех на дальнем конце удается построить (в принципе, в этом нет ничего невозможного), то ведь неизвестны сигналы удаленного передатчика, идущие по соседним парам, а, следовательно, нельзя смоделировать наведенный сигнал и вычесть его из принимаемого суммарного сигнала.

Поэтому перекрестные наводки на дальнем конце могут оказаться неустраненными, и именно с этим связана важность для категории 5е таких параметров, как FEXT, PS FEXT, ELFEXT и PS ELFEXT. Следует оговориться, что значимость эта имеет место лишь в случае применения стандарта Gigabit Ethernet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Авторское послесловие

В ходе испытаний кабельных систем был накоплен огромный фактический материал, обработать и осмыслить который, несмотря на значительный объем данной публикации, до конца пока не удалось.

Так, сравнение между собой результатов измерений, полученных с помощью тестеров различных производителей, не отражены в этой статье и станут основой публикации следующего номера.

Кроме того, сравнение различных систем по критерию запаса (Margin) в наиболее критичной точке (по сути, минимальной величине запаса по параметру на «худшей» частоте для «худшей» пары) показалось автору недостаточно корректным. Тем более, что при проведении ряда измерений одной и той же кабельной системы, эти точки перемещались по частоте и менялись по уровню. Поэтому был введен критерий максимального интегрального запаса по отклонению измеряемого параметра от граничной кривой. Именно по этому критерию и сравнивались системы. Этот критерий не является количественным — для этого пришлось бы выполнять расчеты вручную в нескольких десятках точках для каждого промера. Но является чисто «визуальным», а поэтому нуждается в более четком обосновании и практической проверке.

В последующих номерах тема тестирования кабельных систем будет продолжена. Надеюсь, она не оставит Вас равнодушными. Если выводы и аргументы, представленные в статье, покажутся Вам спорными или неубедительными, пишите нам. Интересные письма и замечания будут обязательно опубликованы.

 

 

 

 


Парад планет

Тестирование СКС 

 

В природе существует чрезвычайно редкое явление — парад

планет, когда все девять планет Солнечной системы

выстраиваются в один ряд. Не так давно в тестовой

лаборатории журнала случилось столь же редкое событие —

сравнительное тестирование СКС различных производителей.

Их в нашем распоряжении также оказалось девять…

 

Владимир СКЛЯР

 

 

Результаты исследования отечественного рынка СКС показали, что наибольшим спросом сегодня пользуются кабельные системы категории 5е. То ли эти системы так хороши, то ли иных уже не выпускают. Но тем не менее, на украинском рынке присутствует более десятка ведущих мировых брендов и множество серьезных опытных инсталляторов, предлагающих СКС категории 5е. Это и определило наш выбор.

Критерии выбора кажутся тривиальными. Но это только на первый взгляд.

 

Зачем тестировать СКС?

Идея тестирования кабельных систем сама по себе не нова. В принципе, это традиционная процедура, которую выполняет инсталлятор после завершения всех работ по установке СКС. Для этого в отечественной практике, как правило, используются полевые кабельные тестеры компаний Microtest и Fluke.

Нет никаких сомнений в том, что кабельная система, собранная на компонентах ведущих мировых производителей СКС, будет удовлетворять требованиям стандартов на соответствующую заявленную категорию. Можно не сомневаться, что результаты тестирования таких систем практически всегда дадут положительный результат — ведь продукция на рынок поступает от известных мировых производителей, гарантирующих ее качество. Тем не менее, иногда отдельные производители СКС заявляют, что параметры именно их систем превышают параметры систем их конкурентов. При этом приводятся ссылки на тесты, проведенные ведущими зарубежными лабораториями.

Это хорошо, что тестирование проводится. И даже то, что какой-нибудь параметр, например, FEXT, именно у заявленной кабельной системы будет несколько выше, чем у конкурентов, — также вовсе неплохо, ведь маркетинг имеет свои законы, часто отличающиеся от законов физики (а, зачастую, и от законов здравого смысла).

Однако отечественные реалии не всегда соответствуют реалиям западным. Кто может гарантировать совпадение характеристик кабеля, предоставленного на тестирование и поставляемого в массовом порядке для инсталляций? Кроме того, известно, что многие поставщики СКС не производят всех компонентов самостоятельно (в частности, кабель), а закупают их у сторонних производителей. Маркировка кабеля или компонентов при этом, как правило, умалчивает о реальном производителе. И в этом также ничего предосудительного нет — главное, чтобы собранная СКС удовлетворяла требованиям стандарта. Но при этом трудно уже ссылаться на результаты тестирования СКС в зарубежных лабораториях. Абстрактной кабельной системы от конкретного производителя не существует. Она становится реальностью, когда «обрастает» конкретными кабелем, разъемами, коммутационными панелями и превращается под руками инсталлятора в живое «существо» — СКС. Вот эту «живую» СКС и имеет смысл тестировать.

 

Объекты и субъекты

Понимая необходимость тестирования кабельных систем, имеющихся на отечественном рынке, редакция нашего журнала обратилась ко всем представителям зарубежных производителей СКС, системы которых представлены в Украине, с просьбой предоставить для тестирования фрагмент горизонтальной кабельной системы категории 5е (длина кабеля была выбрана максимально возможной — 90 м). Поскольку число участников достигло десятка, кабели разместили в специальном коробе, идущем вдоль стены помещения тестовой лаборатории, розетки также разместили в коробе, но отдельном, а патч-панели (далее будем использовать термин коммутационные панели) были расположены в коммуникационном 19" шкафу.

Здесь хочется остановиться, чтобы рассказать об оснащении самой тестовой лаборатории. Инициатором и «двигателем» идеи тестирования выступила компания Rgdata в лице Владимира Купчика, предоставившая 19" шкаф, в котором удачно расположились все коммутационные панели. В коробе от компании Marshall компактно разместились в ряд телекоммуникационные розетки (рис. 1) от девяти различных производителей.

 

 

Поначалу кабель предполагалось разместить на полу лаборатории вдоль плинтуса. Однако компания «ИКС-Мегатрейд» предложила проложить кабель (а это ни много ни мало 800 метров) в специальном коробе производства компании Panduit, который «опоясал» по периметру все помещение (рис. 2).

Каждый участник проекта предоставил и самостоятельно инсталлировал свой фрагмент системы. Коммутационные панели различных производителей разместились в шкафу сверху вниз в следующем порядке: Siemon, RiT, Panduit, Brand-Rex, AMP, ITT NS&S, Krone, ULAN, Molex. Номенклатура компонентов СКС, участвовавших в испытании, представлена в таблице 1. Там же указаны компании, силами которых были инсталлированы фрагменты кабельных систем.

 

 

По утверждению участников, все инсталлируемые системы соответствуют категории 5е. Изучение маркировки кабеля позволяет говорить, что практически все кабели (за исключением Molex) имеют в названии одно из обозначений, свидетельствующих об их соответствии категории 5e. Но здесь следует сделать оговорку. Дело в том, что категория 5е СКС определена только в американском стандарте TIA/EIA-568-А. Понятие категории этот стандарт относит как к компонентам СКС, так и к СКС целиком. Европейские и международные стандарты определяют классы приложений. СКС категории 5 примерно соответствует класс D. Определить, что сейчас в европейском стандарте соответствует категории 5е весьма затруднительно. Возможно, что требования к классу D стали более жесткими и приравнялись к требованиям категории 5е. Возможно, что пока эта идея еще не реализована на практике. Точно так же трудно однозначно сказать для всех тестеров, с какой категорией — 5 или 5е — будет соотноситься проверка соответствия классу D.

Тем не менее производители СКС, как и производители тестеров, ориентируясь, прежде всего, на потребителя, приняли категорию 5е на вооружение.

 

О линиях и каналах

Чаще всего на вопрос «что будем тестировать?» специалисты с тестером в руках отвечают «базовую линию»; реже — «канал». Но никто не взялся протестировать «постоянную линию». Поэтому, прежде чем рассказать о результатах измерений различных СКС, нелишне вначале определиться с методикой и понять, что можно мерить и что следует измерять.

Различные стандарты по-разному определяют объекты измерений в СКС.

Европейский стандарт EN 50174 и международный ISO 11801 определяют три модели (рис. 3а) измерений:

 канал (Channel);

 линия (Link);

 постоянная линия (Permanent Link).

 

 

Американский стандарт TIA/ EIA-568-A определяет две модели полевых измерений (рис. 3б), но несколько иные:

 канал (Channel Link);

 базовая линия (Basic Link).

Канал включает в себя горизонтальный участок кабеля (длиной не более 90 м), а также соединительные и коммутационные (если они есть) шнуры. Важно, что соединительные шнуры также входят в модель канала. При этом они включаются с одной стороны в телекоммуникационные разъемы в розетке и в коммутационной панели, а c другой — при тестировании непосредственно в измерительные приборы.

Модель канала хороша тем, что позволяет измерить параметры реального тракта прохождения сигнала — от источника (например, сетевой карты ПК) до порта активного оборудования. Недостатки этой модели кроются в ее достоинствах: соединительные шнуры, которые используются в СКС, часто меняются, относительно быстро выходят из строя и, в общем, не являются предметом долгосрочной гарантии производителя СКС.

Но производитель, как правило, гарантирует работоспособность «постоянной части СКС» горизонтальных участков кабеля, соединения в розетках и соединительных (а также коммутационных) панелях. Именно для того, чтобы исключить влияние соединительных шнуров на результаты измерений, и предназначены модели базовой и постоянной линий.

Рассмотрим вначале базовую линию, как наиболее часто применяемую в практике отечественных измерений. Базовая линия состоит из горизонтального участка кабеля, разъемов на ее концах, коммутационных шнуров (при их наличии) и (обратите особое внимание) двух тестерных соединительных шнуров. Это может показаться странным, но американский стандарт учитывает ухудшение параметров кабельных систем, которые вносят или могут вносить специальные соединительные шнуры измерительных приборов.

Правильно это или нет, мы спорить не будем, но таков стандарт. Производители полевых тестеров, подстраиваясь под эти требования, оснащают свои приборы очень хорошими специальными шнурами, которые лишь незначительно ухудшают параметры кабельной системы. Но все же нужно представлять, что многократно использованный для измерения шнур уже вносит существенные искажения в измерение*). Поэтому в каждом конкретном случае производитель тестера устанавливает предельное число измерений с соединительными шнурами, после чего их необходимо заменять.

 _______________________________________________________________

*) Об интересных результатах, полученных при многократном скручивании соединительных шнуров измерительных приборов можно прочитать в статье «Тестирование Permanent Link», опубликованной в журнале LAN, #05/2001

 

Оказывается, эта простая операция, выполненная 200 раз, приводит к существенному ухудшению такого параметра, как возвратные потери (Return Loss).

Международный и европейские стандарты (в отличие от американского) определили для измерения не базовую, а постоянную линию. В литературе иногда можно встретить термин «проброс». Постоянная линия весьма похожа на базовую, но не включает в себя соединительных шнуров измерительного оборудования.

Идея простая, очевидная для любого студента. Как это американцы не додумались? Зачем нужно включать в стандарт и учитывать в предельных значениях параметров еще и влияние соединительных шнуров тестера и адаптера? Но дело в том, что стандарт этот разрабатывался тогда, когда не было еще возможности учета погрешностей, вносимых соединительными шнурами тестера. Только с появлением современных тестеров на цифровых сигнальных процессорах удалось разработать алгоритмы, а также такую аппаратную реализацию соединительных модулей, которые позволяют, с одной стороны, минимизировать, а с другой стороны, учесть влияние собственных шнуров приборов.

Поэтому новая версия стандарта TIA/EIA-586-B определяет для измерений как канал, так и постоянную линию. О базовой линии в этом стандарте уже ничего не сказано. Таким образом, как американский, так и европейский/международный стандарты приведены наконец-то в полное соответствие друг с другом.

 

Инструменты в умелых руках

Тестирование осуществлялось полевыми кабельными тестерами Fluke DSP 4100, Microtest OmniScaner2, WireScope 155 и Datacom Textron LANcat 6. Тестеры были любезно пре­доставлены  компаниями  Helsby (Microtest), «Trale Украина» (WireScope), Iv Trading (Datacom Textron), «Инвэкс-Телеком» (Microtest), RGdata (Fluke). Измерения проводились как с участием представителей этих компаний, так и независимо — персоналом тестовой лаборатории. В последнем случае использовался тестер Microtest OmniScaner2, предоставленный нам компанией Helsby.

На практике тестирование проводится в следующей последовательности.

Вначале задается стандарт, в соответствии с которым будут проводиться измерения (например, базовая линия TIA/EIA). Перед началом измерений можно выбрать тип кабеля, если он «прошит» в памяти прибора. Но это бывает сравнительно редко. Необходимо также указать значение параметра NVP (Nominal Velocity of Propagation), определяющего отношение скорости распространения волны в данном кабеле к скорости света в вакууме (обычно задается в процентах). Этот параметр должен указываться производителем при маркировке кабеля или в паспорте на него. В измерениях, производимых в тестовой лаборатории, такую маркировку обнаружил лишь кабель Molex. Указанное значение NVP будет влиять на вычисление прибором электрической длины каждой пары в кабеле.

После выполнения установок тестер и адаптер подключаются к концам канала или базовой линии и в автоматическом (либо ручном) режиме проводят измерение. Автоматический режим гораздо удобнее и позволяет относительно быстро (до 30 с) выполнить измерение параметров. Результат измерения — PASS или FAIL—высвечивается на экране прибора. При необходимости составления отчета результаты измерений сохраняются в памяти тестера и переписываются затем в компьютер. В ПК устанавливается специальное ПО для просмотра результатов.

Некоторые тестеры позволяют провести измерения на соответствие параметров линии собственным фирменным стандартам. Так, тестер WireScope позволяет выполнить тест для проверки соответствия системы не только традиционным стандартам, но также и собственному фирменному стандарту ITT NS&S GIGA200.BL.

Некоторые тестеры предлагают провести проверку на соответствие таким протоколам, как ATM-155, 1000BaseT, 100BaseTX, и многим другим. Если бы тестеры эмулировали сигналы физического уровня, соответствующие указанным протоколам, а также моделировали прием этих сигналов, тогда ценность этих промеров была бы, несомненно, очень высока. Однако эти измерения, хотя никому и не повредят, будут носить все же избыточный характер.

Измерение характеристик канала или базовой линии производится прибором на частотах от 0 до 100 МГц с определенным шагом (например, 0,1 МГц). Поскольку стандартами определены граничные значения параметров на всех частотах в диапазоне до 100 МГц, то результат измерения на каждой частоте сравнивается с предельным для этой частоты значением параметра. В результате такой процедуры вычисляется запас (Margin), измеряемый в дБ. При завершении измерения конкретного параметра находится минимальное значение запаса, которое и отображается в результатах на экране тестера или в соответствующем окне программы просмотра результатов измерений. При этом указывается также и частота, на которой получен этот минимальный запас.

Конечно, для оценки степени отклонения какой-либо кривой от шаблона хорошо бы использовать более мощные критерии, например, среднеквадратическое отклонение в заданном диапазоне частот. Ведь минимаксный критерий, примененный здесь, позволяет случайным всплескам на характеристиках безнадежно испортить даже очень хорошие результаты. Еще более эффективным было бы весовое среднеквадратичное взвешивание, которое бы учитывало реальное распределение по спектру энергии полезного сигнала. Но таких вычислений полевые тестеры сделать не позволяют.

 

Анализ результатов

Поскольку измерение проводилось различным оборудованием (как различными марками тестеров, так и различными физическими устройствами), мы решили, что корректно будет сравнивать между собой результаты измерения, полученные с помощью одного и того же прибора.

Ниже будут рассмотрены результаты, полученные с помощью тестера Microtest OmniScaner2. Выбор базового тестера оказался прост — именно с помощью этого прибора в нашей тестовой лаборатории проводились независимые измерения. Для того чтобы избежать возможных ошибок, измерения были проведены в три круга. В результате получили надежные измерения характеристик кабельных систем.

Оценить результаты измерений характеристик различных СКС, с точки зрения выявления победителей, нелегко. Объективных критериев для этого просто не существует, как, впрочем, и официально утвержденных методик проведения сравнительных испытаний.

Рассмотрим результаты измерений более детально. Самым наглядным является их графическое представление. С помощью программы для ПК, прилагаемой к тестеру Microtest OmniScaner2, можно просмотреть результаты измерений не только в виде числовых значений, но также и в графической форме, то есть как функцию частоты. Программа позволяет увидеть представление таких параметров, как Attenuation, NEXT, PS NEXT, ELFEXT, PS ELFEXT, Return Loss. Есть возможность на одном графике увидеть одновременно две функции: NEXT и Attenuation, а также PS NEXT и Attenuation.

Возможности попарного просмотра функций очень наглядны. Дело в том, что помехоустойчивость приема зависит от соотношения мощностей сигнала и суммарных помех в точке приема. Зависимость затухания (Attenuation) от частоты характеризует уровень сигнала на дальнем конце кабеля. При этом низкочастотные составляющие сигнала приходят в точку приема с относительно высоким уровнем. Высокочастотные составляющие затухают гораздо сильнее: на частоте 100 МГц затухание составляет около 20 дБ.

Помехи, поступающие на вход приемника, являются суммой переходных (наведенных) помех от сигналов удаленного передатчика, приходящих по соседним парам (параметр PS FEXT), и сигналов собственного передатчика из соседних пар (параметр PS NEXT).

Новый стандарт на категорию 5е потребовал использования новых величин для характеристики соотношения сигнал/помеха. Ранее, когда для передачи и приема применяли отдельные пары, использовалась расчетная величина соотношения сигнал/помеха на ближнем конце: ACR=NEXT-Att, где Att Attenuation (затухание сигнала).

В категории 5е для характеристики соотношения сигнал/помеха на ближнем конце используется аналогичное понятие PS ACR=PS NEXT-Att, где PS NEXT — суммарные переходные помехи на ближнем конце. Для характеристики соотношения сигнал/помеха на дальнем конце используется понятие PS ELFEXT=PS FEXT-Att. Физический смысл этих двух понятий очень прост. На ближнем и дальнем концах кабеля нужно учитывать суммарные переходные помехи от всех пар, а отношение сигнал/помеха, выраженное в децибелах, представляет собой разность уровней сигнала и помех. Потому и новые представления для «старого знакомого» ACR будут иметь вид соответствующих разностей суммарных наведенных помех на ближнем и дальнем концах и величины ослабления сигнала.

Тестер позволяет также увидеть зависимость от частоты такого параметра, как ELFEXT, который представляет собой отношение сигнал/помеха на дальнем конце: ELFEXT=FEXT-Att. Поскольку кабель имеет четыре пары, то для FEXT можно определить 12 различных вариантов влияния. Для того чтобы оценить интегральное влияние соседних пар на данную, используется вышеприведенный параметр PS ELFEXT. Очевидно, что PS ELFEXT будет определяться для каждой из четырех пар по отдельности.

 

Attenuation

Параметр Attenuation определяет затухание сигнала. На рис. 4a представлен типичный вид этой функции, взятый для примера из результатов измерений системы производства RiT. Из этого графика видно, что характер затухания для всех четырех пар в данном кабеле практически одинаков. Аналогичная зависимость, но уже для системы производства Molex, представлена на рис. 4б. Из нее следует, что параметр Attenuation в различных парах ведет себя по-разному.

 

 

Аналогично кривой рис. 4a ведут себя также системы производства AMP и KRONE. Характер рис. 4б имеют системы SIEMON и ULAN. Промежуточный характер (не явно выраженный разброс) у систем Panduit, Brand-Rex и ITT NS&S. Жирной кривой на рисунках показана граничная функция для Attenuation.

Измерения показали, что по параметру Attenuation все испытанные кабельные системы удовлетворяют граничному критерию. Различия в величине Attenuation между различными парами на частотах вблизи 100 МГц на 2—3 дБ можно считать несущественными.

Однако следует отметить, что в одном из случаев имело место измерение, для которого именно по параметру Attenuation система выдала замечание. Оказалось, что затухание в линии на частоте 3,6 МГц составило 3,8 дБ. По нормам же, если брать во внимание граничную кривую, затухание должно быть не более 3,7 дБ. В итоге превышение затухания в 0,1 дБ послужило поводом для «паники».

Повода для беспокойства в этом случае быть не должно. Дело в том, что критичные для помехоустойчивости значения затухания возникают на частотах, близких к 100 МГц. Именно здесь затухание сигнала приближается к 20 дБ, а величины переходных помех самые большие. Параметр ACR а также аналогичные ему по «физическому наполнению» параметры ELFEXT, PS ACR и PSELFEXT достигают критически опасных значений именно на предельных частотах, близких к 100 МГц. Что же мы видим в случае недопустимо высокого (с точки зрения тестера) затухании сигнала на частоте 3,6 МГц? Для этой частоты значение ACR, к примеру, составит 55- 65 дБ. Запас здесь гигантский. Да ведь никто и не сомневается в том, что на низких частотах система обеспечивает высокие характеристики передачи. Вот только тестеру таких тонкостей не объяснишь...

 

NEXT

Параметр NEXT характеризует уровень переходных помех между парами кабеля на ближнем конце. Всего можно насчитать 6 таких влияний. Поскольку NEXT можно измерять как с ближнего конца, так и с дальнего, то на графиках, таким образом, изображается одновременно 12 кривых. В меню программы просмотра, в принципе, можно выбирать требуемые номера пар для просмотра и анализировать характер их влияния друг на друга.

На рис. 5a представлены все двенадцать кривых NEXT, а также зависимости Attenuation для системы KRONE. Из графиков можно судить, что влияние различных пар друг на друга существенно отличается как по характеру, так и по величине. Более наглядно это можно увидеть на примере результатов измерения параметра NEXT для системы Panduit.

 

 

На рис. для этой системы показано влияние пары 12 на пару 36 (зеленая кривая) и пары 36 на 78 (фиолетовая кривая). На рис. 5в на примере системы AMP показано, что характер поведения NEXT на противоположных концах кабеля также различен. Красная кривая — это параметр NEXT для пар 12/45, измеренный на ближнем конце; зеленая кривая NEXT для пар 12/45, измеренный на другом конце.

Следует отметить еще одну возможность анализа, предоставляемую программой просмотра результатов измерений. Эта программа позволяет для каждой из 12 кривых NEXT зафиксировать минимальную величину отклонения этого параметра от граничной кривой (рис. 6). В окошке Margin указана минимальная величина запаса для всех вариантов NEXT.

 

 

Среди нескольких систем лучшей можно считать ту, которая обеспечивает максимальное значение запаса. По этому критерию можно назвать лучшими системы Molex и AMP.

Однако сравнительная оценка параметров для различных систем лишь на основе одного значения, пусть и минимального, не может считаться всеобъемлющей и объективной. Анализ результатов измерения NEXT с помощью других тестеров показал, что абсолютные значения величин запасов для различных систем отличаются от результатов, полученных на тестере Omniscaner.

Поэтому сравнивать системы мы будем на основе интегрального отклонения кривых измеренного параметра от предельной кривой. При этом особое внимание будет уделено поведению кривых в области частот, близкой к 100 МГц.

По анализу общего поведения кривых NEXT с учетом того, что графики Attenuation отличаются друг от друга в малой степени, можно отметить, что системы Molex, KRONE и AMP по введенному нами интегральному критерию имеют больший запас по ACR на ближнем конце, чем остальные системы.

Однако не будем более останавливаться на параметре NEXT. Он пригодился нам для анализа поведения кривых и выработки интегрального критерия оценки отклонения кривых от предельной функции. Пусть этот критерий и носит субъективный характер, но лучшего пока нет.

 

PS NEXT

Поскольку при использовании технологии Gigabit Ethernet для передачи и приема используются все четыре пары, то интересна степень суммарного влияния на ближнем конце трех соседних пар на тестируемую. Характеристика PS NEXT и определяет влияние собственного передат­чика на формирование помех для приемника на ближнем конце.

Важность параметра PS NEXT для систем передачи, использующих все 4 пары, несомненна. И здесь разброс между поведением кривых PS NEXT для различных систем оказался очень невелик. На рис. 7a представлены кривые PS NEXT для системы Brand Rex, на рис. 7б — для системы ITT NS&S, на рис. 7в — для системы Siemon. На каждом рисунке представлено по 8 кривых — по четыре для каждого направления.

 

 

Очень близки по характеру поведения кривые PS NEXT для систем Brand Rex, AMP и Molex. В отдельную группу (по характеру поведения PS NEXT) можно отнести системы KRONE, ULAN и Panduit.

Максимально удалены от граничной кривой PS NEXT характеристики систем Brand Rex, AMP и Molex — по критерию интегрального отклонения эти системы являются лучшими (по параметру PS NEXT). Это значит, что суммарное влияние переходных помех на ближнем конце минимально именно для этих систем.

 

Return Loss

Вот как могут выглядеть графики обратных потерь (потерь на отражение) для испытуемых систем различных производителей (рис. 8a, б, в).

 

 

Эти потери характеризуют уровень сигнала собственного передатчика, который вернулся на вход из-за всевозможных отражений на неоднородностях кабеля и в разъемах. Этот параметр измеряется для четырех пар в прямом и обратном направлениях. Он особенно важен для систем, использующих одни и те же пары как для передачи, так и для приема. Из графиков следует, что кривые Return Loss сильно отличаются от системы к системе.

Лучшие результаты, опять-таки по критерию максимума интегрального запаса, у систем Siemon, Brand Rex и ITT NS&S.

Следует отметить, что поведение кривых Return Loss для одних и тех же пар отличается в прямом и обратном направлениях. Для примера взята пара 36 системы ULAN (рис. 8 в). Подобная асимметрия направлений наблюдается и у других производителей. Поэтому кабельная система в режиме передачи данных может вести себя совершенно по-разному в прямом и обратном направлениях.

 

ELFEXT и PS ELFEXT

Ранее, понадеявшись на искусство разработчиков приемных устройств для адаптеров Gigabit Ethernet, мы взяли на себя смелость отнести параметры ELFEXT и PS ELFEXT к наиболее значимым для кабельных систем категории 5е.

Поскольку ELFEXT характеризует степень влияния различных пар друг на друга на удаленном конце и состоит из 12 кривых, а PS ELFEXT представляет собой результирующий показатель влияния соседних пар на данную пару и состоит всего из 4 различных параметров, мы решили остановить свое внимание на PS ELFEXT. Напомним, что PS ELFEXT характеризует соотношение сигнал/суммарная переходная помеха на дальнем конце.

В качестве примера на рисунке 9 а, б представлены характеристики PS ELFEXT для систем Molex (а) и AMP (б).

 

 

Из этих графиков видна незначительная разница в поведении кривых; допустимый запас по PS ELFEXT на частотах, близких к 100 МГц, составляет не менее 10 дБ.

Несмотря на то, что все кабельные системы прошли этот тест с хорошим запасом, характер поведения кривых PS ELFEXT у всех систем весьма индивидуален. На рис. 10 представлены некоторые кривые для PS ELFEXT, полученные в результате тестирования кабельных систем разных производителей.

 

 

Объяснить такое различие в поведении кривых PS ELFEXT мы не можем. Но, предполагая, что эти отличия кое-что могут сказать знающим людям, мы решили привести их в статье. По крайней мере, эти графики наглядный ответ критикам тестирования, утверждавшим, что все системы одинаковы.

Нет одинаковых систем. Как, впрочем, нет и одинаковых кабельных линий. Некоторые инсталляторы, утверждали, что если рядом проложить еще точно такие же 90 м кабеля и завести их на такие же разъемы, то результаты измерения совпадать не будут. Хотя эти заявления и повергли испытателей в состояние «депрессии», они все же «привили» долю осторожности в выводах.

Если вернуться к испытаниям, то на рис. 10 видно, что все системы на частотах вблизи 100 МГц имеют запас по PS ELFEXT (относительно граничной кривой), равный 5—10 дБ и даже выше.

Лидеры по максимальному интегральному запасу по PS ELFEXT—кабельные системы AMP и Molex (см. рис. 9), характер поведения кривых у которых при том весьма сходен.

 

Следствие ведут знатоки

Если вспомнить хорошую пословицу о том, что своя ноша не тянет, то по аналогии можно сказать, что хороший запас по параметрам также не повредит. И с этим можно согласиться. Тем более, если принять за рабочую гипотезу, что со временем характеристики систем «плывут» и ухудшаются. Поэтому больший запас создает предпосылки для уверенности в длительной работе системы. Но хорошая система — это, как правило, дорогая система.

Какие же системы можно признать лучшими? Что об этом говорят результаты испытаний?

Ответ уже был сформулирован ранее, хотя и разбросан частями по разделам статьи. Поэтому вернемся назад. Мы выбрали три основных показателя, по которым можно оценивать качество кабельной системы:

суммарные переходные помехи на ближнем конце — PS NEXT;

суммарная защищенность от переходных помех на дальнем конце — PS ELFEXT;

• возвратные потери—Return Loss.

В итоге, по критерию максимального интегрального запаса во всем частотном диапазоне лучшими бьли признаны системы:

по параметру PS NEXTAMP, Brand Rex и Molex;  

• по параметру PS ELFEXT AMP и Molex;

• по обратным потерям Brand Rex, Siemon и ITT NS&S.

А вот объединять результаты и присуждать какие-то места мы не будем. Ведь все кабельные системы успешно прошли тестирование, причем на максимально разрешенной длине горизонтального участка; и все системы имеют солидный запас практически по всем измеряемым параметрам, даже по таким, которые в статье не рассматривались (величине задержки и ее перекосу).

Еще раз отметим, что тестирование выдержали все проложенные кабельные системы. Поэтому вне всяких сомнений приложения 100 Мбит/с Ethernet будут работать с гарантированным качеством. Относительно Gigabit Ethernet ответ может дать только практика.

При проведении испытаний мы не могли учесть, как поведут себя кабельные системы через некоторое время. У каких систем «поплывут» характеристики, а у каких они останутся без изменений. Есть множество наблюдений, базирующихся на практическом опыте, которые позволяют судить о возможных изменениях характеристик кабеля по его внешнему виду, по рыхлости оболочки, по остаточному скручиванию пар и т.д. Мы надеемся, что нам удастся повторно измерить характеристики проложенных трасс ровно через год.

В завершение хочется отметить, что выбирать кабельную систему реально следует не по советам знакомых, а по таким критериям, как удобство монтажа и прокладки, легкость замены вышедших из строя компонентов, надежность соединений, гарантия от производителя, наличие документации и результатов тестирования всех фрагментов системы. И если полезность тестирования, благодаря этой статье, уже не вызывает у вас сомнений, то задачу свою мы можем считать выполненной.

 

В завершение хочется сказать, что столь масштабное тестирование стало возможным только благодаря поддержке известных отечественных компаний.

Редакция особенно благодарит компании RGdata и «ИКС-Мегатрейд», оказавших существенную помощь в оборудовании тестовой лаборатории журнала и подготовке испытательного стенда.

Мы благодарны также столичным-компаниям Helsby, «Инвэкс Телеком», Iv Trading, «Trale Украина» и RGdata, предоставившим измерительное оборудование — кабельные тестеры производства Microtest, Datacom, Agilent Technologies и Fluke.

 

Редакция также благодарит компании, инсталлировавшие кабельные системы для испытаний и принявших активное участие в тестировании: Helsby, «ИКС-Мегатрейд», Iv Cable Systems, Iv Trading, NetLine, RiT, RGdata, UCS, «Инвэкс Телеком», «Мир сетевых решений», «Trale Украина», а также Представительство AMP за содействие в организации испытаний.

Несомненную пользу и удовольствие от общения принесли нам в ходе испытаний беседы и встречи с представителями названных компаний, специа­листами высокой квалификации: Владимиром Купчиком, Сергеем Михайловым. Александром Калининым, Сергеем Жихаревъм, Сергеем Устенко, Александром Авдеевым, Максимом Музыкой, Александром Лелейко, Юрием Нечаевым, Александром Шихутским, Андреем Трофимовым, Александром Черкасовым, Андреем Гришанковым, Александром Цикозой, Андреем Харламовым, Борисом Горбанем, Валерием Бецем.

Всем им огромная благодарность за сотрудничество и помощь, оказанную в процессе подготовки испытаний и их проведении.

 

Владимир СКЛЯР,

«Сети и бизнес»,

cspp@cspp.kiev.ua

 

Фото Валерия СКЛЯРЕНКО

 

Канал и базовая линия

Поскольку тестированию подвергалась базовая линия, определяемая в спецификации TSB68, параметры которой заданы в TIA/EIA:568:A:5 (дополнение № 5 к стандарту TIA/EIA:568:A), необходимо иметь представление о граничных требованиях к характеристикам, определяемым этим дополнением к базовым линиям кабельных систем категории 5е.

В таблице А представлены требования, предъявляемые указанным стандартом к базовой линии в диапазоне до 100 Мц

 

 

 

Говорят участники испытаний...

В инсталляции и тестировании кабельных систем непосредственно приняли участие специалисты известных столичных фирм. В экспресс-интервью (из трех вопросов) наши гости поделились впечатлением от организованного

редакцией тестирования. Итак, три вопроса:

 

1. Чем вызван ваш интерес к этим испытаниям?

 

2. Не кажется ли вам «дерзкой» идея такого испытания в «полевых условиях» на фоне того, что все системы, в принципе, уже прошли испытания в лабораториях производителей?

3. Какие еще варианты и аспекты испытаний кабельных систем были бы вам интересны?

 

«Открытий не будет, но это интересно»

1. Каких-то открытий ожидать не приходится. Нашей компании приходилось работать с большинством систем, представленных на тестирование. И, естественно, тестировать их приходилось.

Все они работают. Тестирование в лаборатории специализированного издания может быть интересно в плане «воспитания» потенциальных заказчиков, из которых редко кто проявляет живой интерес именно к параметрам инсталлированной системы. А вообще, все это интересно еще и потому, что никто этого не делает, не собирает системы вот так, не сравнивает. Просто интересно.

2. Какой бы идеальный кабель ни был и как бы он ни отвечал идеальным характеристикам в «родных» лабораториях, практика говорит другое. В лабораториях и испытания проводятся по-другому. Ограничений особо нет, берется «голый» разъем с витой парой и гоняется частота. Конечно, кабель будет хорошим. Но стоит его обжать, пару раз растянуть — и могут быть проблемы.

К тому же на тех испытаниях не создаются условия, в которых приходится работать нам. К тому же разные тестеры могут поразному себя вести. Калибровка может быть не проведена, патч-корды могут быть старенькие. Бывают аналоговые тестеры, бывают цифровые… У всех тестеров есть свои сильные и слабые стороны. Показания могут быть разными.

Например, анализатор Fluke может указать точно, на каком участке кабеля имеется коллизия. С другими тестерами часто невозможно получить ответы.

3. Можно попробовать установить двигатель и проверить поведение кабеля вблизи него. Интересно было бы измерить реакцию на люминесцентные лампы. Там стартер, который разогревает лампу, требует одномоментного потребления большого количества тока, могут быть всплески. Они могут воздействовать на кабель, особенно на предельном расстоянии, где затухание уже ощутимо.

Такие влияния особенно критичны для Запада. Поэтому они и говорят, что когда рядом не будет параллельных систем, то все будет работать. А мы говорим: «А попробовать?» И пробуем.

 

 «Важно соблюсти корректность и избегать категоричности»

1. Александр Лелейко: Смелое решение, на первый взгляд даже где-то авантюрное. Я не припоминаю, чтобы в Украине, Киеве проводились подобные тестирования в полевых, подчеркиваю, именно в полевых условиях. Тем более — тематическими изданиями, которые определили свою миссию в освещении передовых СКС-технологий, анализе состояния сетевого и телекоммуникационного рынка, а также освещении опыта их применений.

Борьба за внимание читательской аудитории, а также стимулирование интереса к инсталляции кабельных систем, с одной стороны, а с другой — привлечение внимания к своему журналу, как мне кажется, заслуживает уважения.

 

Максим Музыка: Нельзя сказать, что в этом тестировании мы сможем определить лидера, который качественно опережает других конкурентов. Условия тестирования не позволяют этого сделать. Но все же получить общую картину и более цельное представление об СКС можно.

 

2. Максим Музыка: Все зависит от того, как позиционировать тестирование. Если определять лидера, то это будет дерзко — условия не те. Но лишний раз обратить внимание на марки СКС, привлечь к ним внимание — это великолепно. Главная цель этого тестирования — скорее маркетинговая.

 

Александр Лелейко: Частично я уже ответил на этот вопрос, хотелось бы добавить следующее — мы надеемся, что Ваш журнал будут читать специалисты, которые хорошо себе представляют, что такое «полевые условия».

 

3. Максим Музыка: Мне кажется, чтобы расширить представление читателей об СКС, нужно продолжать тестирование. Скажем, протестировать basic или channel… Но сделать тестирование более высокого уровня вряд ли получится. Цели такого тестирования скорее общеобразовательные. Можно решить еще много задач, но здесь важно соблюсти корректность. Не должно быть также категоричности.

Важно уже то, что потенциальный заказчик теперь сможет поближе познакомиться с системами… Ранее СКС ассоциировалась с монтажниками, которые ходят с молотком и прибивают кабели. Так оно, зачастую, и было. Теперь отношение к СКС становится цивилизованней.

 

Александр Лелейко: Я согласен с Максимом и хотел бы лишь добавить. Надеюсь, что участники бизнеса, принимающие решения о внедрении новейших технологий, учитывая объемы инвестиций под каждый проект, будут серьезней подходить к выбору партнеров — инсталляторов СКС. Опыт и знания последних играют в итоге очень важную роль.

 

«Мы уверены в своем оборудовании»

1. Юрий Нечаев: Интересно тем, что никто еще такого в Украине не делал, вот так вот взять все собрать и сравнить. Хотя, конечно, предполагается, что все параметры будут аналогичными. Мы идем на эти испытания, потому что уверены в своем оборудовании и лишний раз можем продемонстрировать его возможности.

 

Александр Шихутский: Нам все эти компоненты, что собраны, интересны как рабочий материал. Среди всех представленных марок грубых «проколов» быть не может. Уверен, что все показатели будут на грани точности приборов. Если что-то выпадает, то это скандал.

Второй момент — маркетинговый. Понимая, что материал для инсталляции примерно одинаковый, необходимо искать новые подходы, чтобы убедить заказчика. Поэтому мы охотно принимаем участие в таких испытаниях, чтобы показать будущему заказчику свою открытость и уверенность в себе.

 

2. Александр Шихутский: Конечно, условия не идеальные и точность полевых тестеров не может сравниться с лабораторными, однако такой подход тоже имеет право на жизнь. Какой-то заказчик, возможно, сочтет для себя результаты этих испытаний более убедительными.

 

Юрий Нечаев: В конце концов, свою точку зрения может иметь всякий, кроме того, существует право на информацию.

 

3. Юрий Нечаев: Что касается технических параметров, то, на мой взгляд, такого испытания достаточно. Другое дело, что есть еще факторы, по которым заказчик выбирает продукцию, но вряд ли их можно изучать в лабораторных условиях.

 

«Многое зависит от мастерства инсталлятора»

1. Идея тестирования вызвала интерес у компаний, это доказывает и группа первоклассных систем, представленных здесь. Такое бывает очень редко, когда в такой неформальной обстановке можно провести сравнение. Можно спокойно померить, это не объект, ответственности никто ни за что не несет. Все системы в одинаковых условиях. Интересно, что каждую систему инсталлировали представители компаний, как на объекте. То есть это сравнение как бы в естественных условиях. Да и просто интересно здесь. Столько различных кабелей…

 

2. Во всех категорийных системах (5е, 6), кроме качества продукции, огромное значение имеет мастерство инсталляторов: качество заделки, качество укладки. Если скроссировать розетку, потом разделать и опять скроссировать, мы получим различные измерения. Чем выше категория, тем большее значение приобретает человеческий фактор. Особенно при укладке кабеля. Например, если об укладке кабеля в патч-панели уже многие начали задумываться, то изгиб, поворот при розетке — вопрос еще не продуманный.

 

3. Споры о том, можно ли класть в один короб слаботочные и силовые кабели, пока не разрешены. Стандарты говорят, что нельзя, но все кладут. И от этого уже не уйти — это нужно решать. Понятие «СКС» расширяется, когда-то это была чисто слаботочная система. Теперь слаботочная система + электричество. Это стандартный блок рабочего места. Здесь есть что тестировать и изучать. В Европе, если нужно повысить скорость, поднять качество — поставили FTP, SFTP и забыли. Но это дорого. Нам приходится изучать. Только мы и американцы занимаемся исследованиями. Они — потому что денег много, а мы — потому что денег мало.

 

«Такие замеры проводить нужно»

1. Сергей Устенко: В первую очередь, хочется проверить, насколько наша система удовлетворяет на практике нуждам и стандартам, которые предъявляются к СКС.

Сегодня требования к сетям достаточно жесткие. Все сети, представленные на тестирование, не из дешевых — brand name. Обычно те, кто вкладывает деньги в дорогостоящее оборудование, предъявляют достаточно высокие требования.

 

Александр Авдеев: Вопрос тестирования кабельных систем уже давно обсуждался среди системных интеграторов, но по каким-то причинам такие испытания не проводились.

Некоторые, похоже, опасаются за показатели своей системы или не доверяют им. Но такие замеры, я считаю, нужно проводить, это важно и для системных интеграторов, и для заказчиков.

 

2. Сергей Устенко: Испытания испытаниями, но гораздо интереснее протестировать системы в тех же условиях, с которыми инсталляторы сталкиваются в работе с клиентами. По сути, это анализ работы самих инсталляторов плюс возможности сети. Я бы обращал больше внимания на запас прочности систем, насколько погрешности инсталляторов влияют на возможности системы.

 

3. Александр Авдеев: Чтобы эксперимент получился «чистым», нужно было бы создать какую-то линию, выполнить эти измерения на прямом участке.

Интересно также исследовать, как влияют на параметры силовой кабель, электрические поля.

 

Сергей Устенко: Мне кажется, было бы интересно не просто провести замеры между двумя точками, а смоделировать макет рабочей сети с активным оборудованием. Таким образом можно оттестировать пропускную способность канала.

В последнее время много внимания уделяется безопасности. Поэтому можно было бы создать экранированную сеть и промерить на излучение.

 

 

№ 1 (март) 2002