Скс Решения

В търсене на високоскоростно окабеляване за ЦОД

Network World


През последния четвърт век компютърната мрежа преодоля 4 скоростни рубежа: 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps и 10 Gbps. На всеки етап нейното развитие изпълняваше пълния набор от  процедури: създаване на системи за пренос, оформяне на стандарт за кабелна система, разработка на кабели, съединители (конектори), изпитателно оборудване и т.н. Обикновено се пускаха два стандарта за окабеляване – оптична система и за медна. При последните етапи оптичната система се появяваше преди медната. Първият етап завърши приблизително около 1990 г., вторият  - през 1995, третият - през 2000-ата и накрая четвъртият — през 2008 - 2010 г.
Днес най-бързите напълно проверени кабелни системи поддържат 10 Gbps (още по- скоростните — за 40 и 100 Gbps – тепърва се разработват). За 10 Gbps има както всички стандарти, така и физически компоненти (кабели, съединители, пач кабели, изпитателно оборудване). За кабелни системи на 10 Gbps е определен международен Клас EA, а за компонентите - Категория 6A (с лента 500 MHz ).
Симетрична медна кабелна система
Първо консолидирано решение за мрежово окабеляване бе прието през 1995 г., когато три организации по стандарти (американската TIA/EIA, международната ISO/IEC и европейската CENELEC) приели стандарти за Категория 5 (Клас D) със скорост на пренос на данни 100 Mbps и работна честотна лента 100 MHz. Тези стандарти и досега остават базови за мрежовото окабеляване.
След това около 5 г. бяха нужни за създаване на кабелна система за поддръжка на скорост 1 Gbps. Бяха приети два варианта за окабеляване: Категория 5e с лента 100 MHz и Категории 6 с лента 250 MGz. И двете бяха завършени напълно през 1999–2000 г., бяха „прикрепени“ към стандартите и получиха поддръжка от повечето компании, пускащи кабелни системи. Дотогава се произвеждаше масово оборудване Категория 5e и Категория 6 — то представляваше основна част от продукцията, предназначена за офисни и за промишлени компютърни мрежи. За тях се пускаха всички видове кабели, съединители, съединителни кабели, тестово оборудване, аксесоари и приспособления.
Приблизително в края на този период започна работата по създаване на мрежи за 10 Gbps, стандартът за които IEEE 802.3an бе приет в средата на 2006 г. Но разработката на окабеляване за такива мрежи се забави. Първият стандарт за кабелна система със скорост 10 Gbps бе разработен в САЩ през 2008 г. (TIA/EIA 568-B.2-10). Описваното в него окабеляване Категория 6A обаче не удовлетворяваше изискванията на комитета ISO/IEC по кабелни системи, който разработи две поправки към стандарта ISO/IEC 11801:2002, значително разширяващи изискванията към окабеляването за 10 Gbps. Последната поправка 2 излезе през февруари 2010 г., т.е. пълният международен стандарт за кабелна 10 Gbps система бе довършен наскоро. Това окабеляване получи етикет Клас EA, а елементите за кабелната система - Категория 6A.
По този начин днес най-високоскоростната симетрична кабелна система, за която е издадена необходимата документация и за която се пускат кабели, съединители и пач кабели, е  способна да пренася трафик до 10 Gbps.
Възниква естественият въпрос: а оттук нататък? От 2007 г. работната група IEEE High Speed Study Group (HSSG) се труди над стандарти за скорости 40 и 100 Gbps. Според  публикуваната информация, в тях, за съжаление, не се предвижда стандартизация на тракта за симетрични 4-чифтови кабели, макар да има предпоставки за създаване на такава линия - кабели с пропусквателна лента 1500 MHz и съединители с лента 1000 MHz вече има  създадени.
Според специалистите, тракт от такива кабели и конектори е способен да пренесе поток 40 Gbps и дори 100 Gbps на разстояния до 100 м. Подобни кабелни системи напълно  съответстват на Клас FA и се произвеждат от много компании. Водещите доставчици на СКС очакват ускорена стандартизация на системите - от това зависи по-нататъшното развитие на кабелните трактове на базата на симетрични кабели за ЦОД. Комитетът IEEE 802.3 вече е пристъпил към тази работа.
Всяко от предишните поколения се създаваше в два вида: с оптична кабелна система и с медна. За 100 Mbps и двата типа мрежово оборудване бе разработвано практически едновременно: през 1995 г. бяха приети стандартите IEEE 802.3u за 100BaseTX (мед) и 100Base-FX (оптика).
На следващия етап (1 Gbps) първо през 1998 г. бе разработена оптичната система, стандартът IEEE 802.3Z (1000Base-SX/LX), а след година - медната, стандартът IEEE 802.3ab (1000Base-T), по 4-чифтов кабел. И накрая на етап 10 Gbps оптичната система се появи 4 г. по-рано от медната: през 2002 г. бе публикуван стандартът IEEE 802.3ae (10GbaseSR, RL…) и едва през 2006 г. - IEEE 802.3an (10GbaseT).
Както се очакваше, на следващия етап (40–100 Gbps) оптичната система за пренос бе създадена преди симетричната. Това е свързано с факта, че оптичните мрежи се развиха изпреварващо при магистралните линии за общо ползване. В частност първият стандарт за система с оптичен интерфейс бе приет през 2010 г. (40/100GbaseSR).
Основно предимство на симетричните системи пред оптичните се крие в по-ниската цена на активното оборудване. Проектната пропусквателна способност на линията, съответстваща на Клас F, е 55 Gbps. Реално тя може да достигне до 60% от тази стойност, т.е. е по-близо до необходимите 40 Gbps.
Употребата на компоненти Категория 7A с работна лента 1000 MHz и превъзходен параметър ANEXT (междучифтово преходно затихване, или прослушване между каналите) позволява да се достигнат още по-високи скорости на пренос. Важно предимство на 40-гигабитовия тракт е, че при използване на в активното оборудване на кода PAM-16 най-високата работна честота не надхвърля 833 MHz.
 


В търсене на високоскоростно окабеляване за ЦОД

© Network World, Networkworld.bg

Трябва да отбележим, че част от спектъра на сигнала при пренос с 40 Gbps надхвърля 500 МHz. При такива високи честоти започва да се чувства повишено затихване на тези съставни, затова мощността на предавателя трябва да се увеличи - с 0 dBm до +10 dBm. Това позволява да се сведе до минимум отрицателният ефект от повишеното затихване на високите честоти от работния диапазон и в същото време да се защити трактът от преходните смущения.
Високоскоростна оптична система
Какви предпоставки има за създаване на оптична кабелна система за 40 Gbps? Преди всичко това е преход към паралелен пренос, когато 4 потока по 10 Gbps се предават по отделни влакна. По този начин за предаване в двете посоки са нужни 8 влакна. В ЦОД обаче би се използвало многомодово влакно тип ОМ3. Оптичен кабел с 12 влакна ОМ3 се терминира с 12-влакнест конектор MPO (вж. Фигура 1). За развитие на системата е възможно да се ползва и по-новото влакно ОМ4 при по-дълга линия — до 300 – 550 метра. Подобен тракт с влакно ОМ4 и многовлакнест конектор MPO става база за линия за пренос със скорости до 100 Gbps. Някои компании използват аналогичен конектор MTP.
 
За 100-гигабитова система ще са нужни 10 влакна във всяка посока, т.е. като цяло общо 20 влакна. Съответно ще са необходими два 12-влакнести конектора MPO/MTP или 24-влакнест вариант на този съединител (вж. Фигура 2).
Многомодовата кабелна система за 40 и 100 Gbps е предвидена в стандарта IEEE 803.3ba за приложения 40GBaseSR4 и 100GBaseSR10. Съответно първото приложение работи по 4 влакна за предаване и 4 за приемане, а второто — по 10 влакна в двете посоки. Конфигурацията на основния кабелен тракт с конектор MPO за 40 и 100 Gbps е показна на Фигура 3. На нея се вижда, че в тракта, освен оптичен кабел и конектор MPO, присъстват и адаптери MPO, с чиято помощ се организира междинното свързване. По този начин всички съединения в тракта се осъществяват с помощта на конектор MPO.
Изходните данни за проектиране на оптични линии за 10/100 Gbps са следните: дължина на линия с влакна ОМ3 — до 100 м, а с влакна ОМ4 — до 150 м. Внесени загуби: IL = 1,9 dB — за кабел с влакна ОМ3; IL = 1,5 dB — за кабел с влакна ОМ4. Загубите от отразен сигнал за такива трактове трябва да са RL > 12 dB (при RL < 12 dB се прекъсва работата излъчвателя на предавателя, затова комитетът ISO/IEC изисква RL > 20 dB за оптични конектори). Ако в тракта има повече от две касети MPO, за единия конектор MPO трябва да се обезпечи RL > 28 dB, за да се изпълни това изискване.


В търсене на високоскоростно окабеляване за ЦОД

© Network World, Networkworld.bg

На ниво разпределение към активното оборудване се използват специализирани касети (вж. Фигура 4). От едната страна касетата се снабдява с конектор MPO, а в другия се  разполагат едновлакнести конектори SC или LC. Обикновено касетата е проектирана за 12 влакна, понякога за 24 влакна. Предварително терминираният кабел се включва в конектор MPO, а разпределението се осъществява с тънки единични едновлакнести кабели с конектори. В Таблица 1 са представени разпределителните касети на някои производители и използваните за тяхното комплектуване конектори, произвеждани в САЩ.


В търсене на високоскоростно окабеляване за ЦОД

© Network World, Networkworld.bg

 
В заключение:
- голяма роля в новите високоскоростни оптични системи играят пач кабелите с конектори LC. При тяхната употреба се достигат следните резултати: внесени загуби за подобрените LC са 0,15 dB (при обикновените - 0,3 dB), а загубите от отразен сигнал за оптимизирани конектори LC - 35 dB (при обикновения LC - 20 dB), т.е. новият конектор осигурява два пъти по-добrи показатели;
- в началния стадий на внедряване на скоростни оптични системи най-голямо внимание се отделя на внесените загуби в оптичните влакна. При повишени скорости на пренос и голям брой съединения, вторият ключов параметър за многомодовите системи стават загубите от отражение;
- нормалното функциониране на кабелната среда в ЦОД до голяма степен зависи от работата на свързващото оборудване, а не от влакно с ниски загуби. За трасета вътре в ЦОД често е достатъчно влакно ОМ3 и компонент МРО/ MTP c намалени внесени загуби. По-дългите магистрали изискват по-широколентово влакно, например ОМ4.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2019 съгласно Общи условия за ползване

X