Скс Решения

Перспективи пред създаването на меден чифт за 40 Gbps

Network World

Подкомитетът ISO/IEC JTC1/SC25 прие предложението на секретариата на IEC Германия да включи в работния си план подготовка на спецификация за кабелната система за 40 Gbps, в рамките на която ще се определи дължина на линията, брой съединители в тракта, тип на връзките, диапазон на работните честоти и много други.

Пусканите днес компоненти, необходими за пренос на 40 Gbps по усукан меден чифт, са: кабели и конектори GG45, Tera, ARJ45 Категория 7А. Двойно екранираните кабели Категория 7А са способни да предават такива потоци на разстояние до 100 м. Конекторът GG45 (Nexans) има двойно предназначение: до 500 MHz той е обратно съвместим с RJ45, а по-високо, до честоти 1000 MHz, съответства Категория 7А и потенциално е способен да предава поток до 40 Gbps.

Tera (Siemon) с RJ45 не притежава свойството обратна съвместимост, съответства на Категория 7А и служи за предаване на високоскоростни потоци. ARJ45 (Bel Stewart) е модификация на GG45, но работи само във високоскоростен режим и е обратно несъвместим с RJ45. На тази база могат да бъдат създадени печатни платки на 40 Gbps.

Конектори за окабеляване на 40 Gbps

Изборът на конектор за кабелна система с усукана двойка със скорост 40 Gbps е доста сложен. За различни приложения са стандартизирани различни съединители. Така за ЦОД това е GG45 (вж. Фигура 1). Той е проектиран и за скорост 10 Gbps, затова за поддръжка на 40 Gbps e достатъчно просто да се сменят пач кабелите. По този начин в сървърната ферма значително се облекчава преходът от 10 към 40 Gbps, като не се налага допълнителен монтаж на модули Nexans.

В други типове окабеляване (в медицински учреждения, в центрове за управление на полети, в астрофизични и други институти, както и в домашни системи) се предпочита конекторът Tera. TE Connectivity предлага решение, основано на модулни гнезда AMP-TWIST-7AS с конектор тип Tera (Фигура 2). По своите характеристики то не отстъпва на съединител Tera, а по технологичност и скорост на монтажа превъзхожда конектора на Siemon. Освен това TE Connectivity пуска розетки Категория 7А AMP със сменяем накрайник Tera и ARJ45 (вж. Фигури 3 и 4).

Съединителят GG45 на Nexans работи в два режима: до честота 500 MHz той е съвместим с RJ45, а в диапазона 1000 MHz — с GG45 (Фигура 1). В режим RJ45 в гнездото GG45 се свързват 8 контакта, разположени на една линия. При преход във втория режим средните 4 контакта се дават накъсо, в резултат остават 8 контакта, разположени по ъглите на трапеца. По този начин се обезпечава минимална връзка между чифтовете контакти и рязко се увеличава лентата на пропускане на съединителя.

Превключването става вътре в гнездото GG45. Съединителят GG45 придобива ценни характеристики: удвоена честотна лента; двойно по-ниско ниво на преходните смущения; защита от преходни смущения на екрана на 3600; възможност за предаване на поток 40 Gbps. Създаденият на базата на GG45 модул ARJ45 (Фигура 5) за печатни платки (съвместна разработка на Nexans и Bel Stewart) позволява създаване на активно оборудване.

Конекторът Tera бе предложен от Siemon през 1999 г. и оттогава практически не се е изменил. Някои специалисти го считат за по-подходящ за окабеляване Категория 7А заради липсата на превключване вътре в гнездото и по-голямото разстояние между контактите в чифта в конектора, разположени под прав ъгъл (Фигура 6). Работната му лента е 1000 MHz, но някои специалисти предлагат тя да се увеличи до 1500 MHz и на тази база да се формира Категория 8. Да отбележим, че отделни компании разшириха до 1500 MHz лентата на предаване на съответните екранирани кабели.

Международната електротехническа комисия IEC за втори път стандартизира конектор Tera и го прие като основа за нов клас високоскоростни кабелни системи. Второто издание на стандарта IEC 61076-3-104 бе публикуван по време на разработката на два стандарта — на окабеляване Клас 7А и ISO/IEC 15018 за домашни кабелни системи. Наборът от едночифтови, двучифтови и четиричифтови кабели обезпечава поддръжката на конекторите Tera в много широка гама на приложения.

Третият стандартен конектор за Категория 7А, ARJ45, също има нелоши шансове за пазарен успех, тъй като конструктивно е най-прост (вж. Фигура 5). В ситуация на неопределенност най-търсени в бъдеще може да се окажат съединителите Категория 7А на TE Connectivity, които предлага кабелната система AMP CO със сменяема вложка Tera и ARJ45 (Фигура 3 и 4). Модулът GG45 в тази система не е нужен, тъй като в режим на работа Категория 7А този конектор е аналогичен на ARJ45, а за режим RJ45 се използва традиционна втулка от съответната категория. За разлика от GG45 системата AMP CO поддържа непосредствено Cable Sharing, най-търсения в момента хит Категория 7А. Системата AMP CO съдържа около двадесет втулки към розетките, съответно позволява свързване на същия брой различни приложения.

Кабели за 40 Gbps

Двойно екранираните кабели са в основата на компютърно окабеляване Клас 7А, което е подходящо за всички съществуващи и бъдещи приложения. Параметрите и характеристиките на такива кабелни системи надхвърлят изискванията на съществуващите стандарти. При двойно екранираните кабели параметрите са толкова високи, че те превъзхождат многократно изискванията на стандартите за Категория 7А, действащи в момента, което се разбра още при появата на тези кабели.

Широко приложение в Германия намериха двойно екранираните кабели и веднага се оказаха подходящи за 10GBaseT. Отделни кабелни компании още през 90-те години на миналия век усвоиха производството на кабели PiMF (чифтове, индивидуално екранирани с метално фолио), което им осигури лидерство в тази област. Освен това кабелите PiMF могат да се използват в мултимедийни системи, като всяка екранирана двойка изпълнява ролята на отделна направляваща система за компютърната мрежа, телевизията и IP телефонията. Двойният ефект — висока устойчивост на смущения и мултимедийност — осигури на кабелите PiMF голямо потребителско търсене в Германия и обуслови високо качество на връзката на потребителите на такива системи.


Перспективи пред създаването на меден чифт за 40 Gbps

© Network World, Networkworld.bg

След като много кабели PiMF бяха пуснати от голям брой производители, продукцията бе унифицирана (вж. Фигура 7 и Таблица 1). Чифтовете се изготвят от мек меден проводник с ниско съдържание на примеси и се покриват от пореста изолация от полиетилен. Кабелите са чифтове, усукани на малка стъпка, и са покрити от екран от алуминиева-пластмасова лента.


Перспективи пред създаването на меден чифт за 40 Gbps

© Network World, Networkworld.bg

Надлъжното наслагване на екрана върху чифтовете може да реши два проблема наведнъж: драстично да увеличи производителността на технологично оборудване и значително да подобри характеристиките на екраниране. Някои производители използват спираловидна намотка на екраниращата лента, което обаче забавя производството на чифтовете и влошава екраниращите свойства.

Екранирани двойки се усукват около четиричифтова сърцевина с голяма стъпка, покриват се от външен екран от фолио, фолирана лента или оплетка. При някои кабели външният екран е двуслоен - фолираната лента е допълнена от метална оплетка. Отвън кабелът има защитна обвивка от PVC или от съединение с ниско съдържание на халоген (LSZH). Напоследък стана задължително изискване съществуването на подобна обвивка с висока устойчивост на огън (пожароустойчивост), (обвивка тип LSFRZH).

Описаната конструкция осигурява широк спектър приложения на тези кабели. Първо, те поддържат функциониране на всички съвременни компютърни приложения (10 Gigabit Ethernet и др.). Второ, чрез разделяне на кабела (Cable Sharing) по отделен чифт може да се подават различни услуги (телевизия, Интернет, IP телефония и др.), тъй като чифтовете са много добре екранирани една от друга и имат висока степен на вътрешнокабелна защита (PS NEXT). Освен това кабелите притежават голям резерв по параметри: добрата външна защитеност гарантира стабилна работа на новите приложения като 40 Gigabit Ethernet или спътникова телевизия.

Параметри на кабелите PIMF

Основните честотно-зависими параметри на кабелите са следните: затихване (Attenuation), защита в близкия край (ACR), сумарно преходно затихване в близкия край (PS NEXT), сумарна защитеност в далечния край (PS ELFEXT), обратни загуби (Return Loss, RL). Параметрите за най-широколентовите кабели TE Connectivity и Nexans са дадени в Таблица 2 и се вижда че при 1500 MHz тези параметри са достатъчно високи.


Перспективи пред създаването на меден чифт за 40 Gbps

© Network World, Networkworld.bg

Съществуват и малко зависещи от честотата параметри: относителна скорост на разпространение на вълните по кабела NVP представлява 0,75 × c (като c — е скорост на светлината във вакуум), капацитетът на чифта е 4,4 nF/100 m, а съпротивлението — 14,5 ома / 100 м.

Затихването на близките чифтове (Coupling Attenuation) е аналог на затихването на екранирането и е равно на 85 dB. Вълновото съпротивление (Characteristic Impedance) 100}15 Ома, закъснението на разпространение на сигнала (Propagation Delay) ≤427 нс/100м, a закъснението Delay Skew ≤7нс/100м. Всички тези параметри са дадени при честота 100 MHz.

Предимства на двойно екранираното окабеляване

Двойно екранираните кабели от усукани медни чифтове значително увеличават честотната лента и намаляват нивото на смущенията в линия. В Таблица 3 са показани данни за широколентовост, пропусквателна способност, защитеност от междукабелни смущения, електромагнитна съвместимост, защита от фонови шумове и възможности за предаване на няколко приложения в сравнение с аналогични характеристики на неекранирано окабеляване.


Перспективи пред създаването на меден чифт за 40 Gbps

© Network World, Networkworld.bg

Преди всичко ширината на лентата и пропусквателната способност на такава кабелна система е 3 пъти по-голяма от тази на неекранираната, а защитеността от междукабелни смущения е примерно с 20 dB по-голяма. Освен това електромагнитната съвместимост, описваща параметрите на Coupling Attenuation (намаляване на външния шум), също е многократно по-голяма: за U/UTP тя е 40 dB, а за S/FTP — 90 dB. В резултат защитеността от фонов шум (радиопредавания, клетъчни телефони, безжични устройства и др.) значително превъзхожда параметрите, установени за U/UTP.

По принцип поддръжката на няколко приложения по един кабел е възможна и през U/UTP, но при използване на кабели S/FTP тя се осъществява по-просто и ефективно. И ако приложението на неекранирани кабели за високоскоростни приложения предполага задължителна сертификация в полеви условия, то за двойно екранираното окабеляване това не се налага.

Развитие на двойно екранираното окабеляване

Четиричифтов двойно-екраниран кабел има от 1996 г. Това бе Siemens ICCS 300S, с доста сложна конструкция и труден за изработка. След това се появиха кабели AMP NETCONNECT, Alcatel (по-късно Nexans), Siemon, Teldor. От 1999 г. конструкцията на двойно екранираните кабели придоби „каноничен“ характер и възникна въпросът за тяхното стандартизиране. По същото време започна пускането на конектори за терминиране на тези кабели (GG45, TERA).

Комисията IEC прие решение за стандартизиране на тези кабели и през 2002 г. бе одобрен стандартът IEC61156-5 за двойно екранирани 4-чифтови кабели с работна честна лента до 600 MHz (Категория 7). През 2003 г. се появи стандарт за подобни кабели с лента 1200 MHz (IEC61156-7), а по това време започна планиране на разработката на Категория 8 в същата работна честотна лента. По-късно с появата на Клас FА и Категория 7А с лента 1000 MHz, работите по създаване на елементи за Категория 8 спряха.

Днес водещите компании разработиха кабели с лента 1500 MHz (вж. Таблица 1), а днес този честотен диапазон постепенно се усвоява.

Практически едновременно с пускането на стандарта на IEC за двойно екранирани кабели обединеният технически комитет на IEC и ISO (JTC 1, SC25) публикува през септември 2002 г. втора редакция на стандарта ISO/IEC 11801:2002 за кабелни системи Клас F с лента 600 MHz (както в 61156-5). По-късно след 5 г. бе одобрена Поправка 1 за този стандарт, като лентата бе разширена до 1000 MHz (Клас FА).

Задачата за създаване на кабелна система Клас FА с лента 1000 MHz е решена изцяло. Тракт Клас FА е описан в Поправка 1 към стандарта ISO/IEC 11801 и Поправка 2, в която са определени параметрите и характеристиките на постоянната линия (Permanent Link). Едновременно се развиват и приложенията Ethernet 40GBaseT, за които такова окабеляване е нужно.

На всички непредубедени специалисти е ясно, че тракт Клас FА е стандартизиран. На това се дължи и големият интерес към въпроса, и заявките на основните разработчици (Nexans, Siemon, TE Connectivity) за провеждане на изпитания в специализирани лаборатории Delta и GHMT на техни кабелни системи Клас FА.

Заключение

За ЦОД най-полезен е конектор GG45. Той е предвиден за тази конкретна употреба в стандарта ISO/IEC 24764, излязъл през 2010 г. Стандартът изисква конекторът да е обратно съвместим с RJ45. Днес повечето сървъри са снабдени с портове за скорости 1/10 Gbps. Подобна скорост се предоставя от кабелна система Категория 6А с конектор RJ45 или система Категория 7А с конектор GG45.

При скорост 1/10 Gbps конекторът GG45 работи в режим RJ45. За прехода към 40 Gbps конекторът GG45 преминава във втория режим чрез замяна на крос кабел RJ45 с крос кабел GG45. Ако окабеляването е изпълнено на базата на кабел Категория 7А, тя остава годна и за 40 Gbps. В това се крие и двойното предназначение на конектора GG45. При замяна на сървърите, работещи със скорост 1/10 Gbps, със сървъри на 40 Gbps кабелна система Категория 7А остава без изменения — RJ45 се сменя с GG45.





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

X