Кабельная экономика
Фирмы-производители структурированных кабельных систем (СКС) гарантируют безотказное функционирование своей продукции в течение 15-25 лет. Одно это заставляет относиться к таким системам с должным почтением. Любители сетевой статистики подсчитали, что обычная кабельная система меняет свою конфигурацию за год на 40%. Это означает, что к концу эксплуатации, через 15 лет, сеть поменяет конфигурацию шесть раз; иначе говоря, клиенту придется заплатить за одно и то же шесть раз. Отсюда правило: чем меньше изменение конфигурации сети влияет на необходимость замены или прокладки кабелей, тем лучше. Чтобы строить правильные сети, были разработаны СКС - структурированные кабельные системы. Грамотно построенная кабельная сеть отличается от набора проводов своей гибкостью и наращиваемостью, а затраты, которые приходится нести при изменении ее конфигурации, минимальны.
Известно, что стоимость кабельной системы составляет 5% от общих инвестиций в информационную сеть предприятия: казалось бы, не так уж много. Однако кабельные системы являются причиной до 70% всех простоев информационной сети. Применительно к кабельным системам цифра в 70% встречалась и раньше: поговаривали, что именно такой объем занимала кабельная система в бортовой аппаратуре знаменитого отечественного космического аппарата «Буран».
Определение СКС: как бы не запутаться
В соответствии со строгими правилами под СКС (structured wiring, structured cabling system) подразумевается специально спроектированная система кабельной проводки внутри здания для создания коммуникационной сети масштаба предприятия и обеспечивающая передачу речи и данных. При таком определении остается неясным, можно ли отнести к СКС подсистему распределения кабельного телевидения...
Еще одно определение: СКС - кабельная система, спроектированная и смонтированная в соответствии с требованиями стандартов ISO/IEC 11801, TIA/EIA-568-A и других (вам все понятно?).
И еще одно: СКС - среда передачи сигналов в пределах одного здания или комплекса зданий, построенная по общепринятым стандартам.
Да простят нас классики структурно-кабельного дела, но у нас есть житейское понимание того, что представляет собой СКС. СКС - это та часть кабельной системы современного компьютеризированного здания, которая не служит для передачи электроэнергии, то есть «сигнальная» составляющая всего кабельного хозяйства. Такое определение и понятнее, и проще, хотя и грешит отсутствием строгости. Центральным в данном определении следует считать слово «современного» - понятно, что кабельная (впрочем, как и любая другая) система современного здания строится с использованием определенных принципов, которые и раскрываются в различных нормативных документах (стандартах).
Аналогию СКС можно найти, сняв крышку корпуса персонального компьютера, построенного по принципу открытой архитектуры: внутри ПК также присутствуют две кабельные системы - сигнальная и силовая. Однако некоторые компьютерные интерфейсы (например, USB) предусматривают передачу не только управляющих и информационных сигналов, но также и питающего напряжения в одном жгуте проводов. Видимо, формирование единой сигнально-силовой кабельной системы для современных зданий - это вопрос не такого уж далекого будущего. Некоторые компании (например, AESP) уже сейчас предлагают СКС, включающие сетевые кабели для подачи напряжения на силовые розетки.
Весьма важные признаки
Иногда СКС определяют как кабельную систему, принцип построения которой отвечает трем основным и нескольким дополнительным признакам.
Основные признаки СКС:
- структуризация (предполагает разбиение кабельной проводки и ее аксессуаров на отдельные части, или подсистемы, каждая из которых выполняет строго определенные функции и снабжена стандартизованным интерфейсом для связи с другими подсистемами и сетевым оборудованием);
- универсальность (проявляется в том, что она изначально создается на принципах открытой архитектуры с заданным стандартным набором основных технических характеристик, предназначенных для обеспечения работы любой сетевой топологии);
- избыточность (представляет собой введение в состав СКС дополнительных информационных розеток, количество и местоположение которых определяется площадью и топологией рабочих помещений, а не планами размещения сотрудников и расположением офисной мебели).
К дополнительным признакам СКС относят: обязательное наличие каталога продукции; норм и методик проектирования, позволяющих выполнить требования действующих стандартов; возможность управления (или администрирования) в соответствии со стандартными процедурами; системы подготовки кадров и обеспечения гарантии производителя.
Кабельную систему, не обладающую хотя бы одним из дополнительных, а тем более одним из основных признаков, называют исключительной, то есть единственной в своем роде. Следовательно, признаки - вещь серьезная... Такого подхода мы и будем придерживаться.
СКС вчера и сегодня
Специалисты расходятся во мнениях о том, когда зародилась идея формирования СКС как единой системы сигнальнокабельного хозяйства. Действительно, почему бы не начать летоисчисление для структурированных кабельных жгутов с момента изобретения принципа передачи информации по проводам при помощи электрических сигналов, что произошло более чем 100 лет назад? Тем не менее традиционно рождение идеи СКС связывают с компанией IBM, которая разработала систему на основе двухпарного кабеля типа STP (Shielded Twisted Pair), предназначенную для обеспечения функционирования сетей Token Ring, серверов AS/400, терминалов модели 3270 и других подобных устройств. В тот период для построения кабельных систем использовались следующие виды сред передачи данных: UTP (Unshielded Twisted Pair), STP, оптическое волокно, коаксиал, двинаксиал и двойной коаксиал (в настоящее время для СКС определены только первые три из указанных шести сред).
Практически одновременно с появлением вышеупомянутой кабельной системы IBM (кстати, сама компания IBM никогда не производила компоненты своей кабельной системы - этим для нужд IBM всегда занимались другие производители) началась разработка соответствующих стандартов. Вопросами стандартизации СКС занимаются такие организации, как Национальный институт стандартов США (ANSI), Ассоциация электронной промышленности США (EIA), Ассоциация телекоммуникационной промышленности США (TIA), Международная организация по стандартизации (ISO), Международная электротехническая комиссия (IEC) и Европейская организация стандартизации (CENELEC).
К настоящему времени СКС строятся в соответствии с базовыми стандартами, соответствие между которыми иллюстрируется при помощи таблицы.
В соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11801 «Информационные технологии. Универсальная кабельная система на территории заказчика», в СКС допускается использование только симметричных электрических кабелей на основе витой пары с волновым сопротивлением 100/120/150 Ом в экранированном и неэкранированном исполнении (STP и UTP), а также одномодовых и многомодовых оптических кабелей.
Напомним, что волновым сопротивлением, или импедансом, называют сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии при отсутствии рассогласованности на ее концах. Модой называют световую волну, возбуждаемую в волоконном световоде при попадании в него излучения от внешнего источника; при этом если диаметр сердцевины световода больше длины волны оптической несущей, в световоде может быть возбуждено много таких мод.
Состав и структура СКС
В основу современной СКС положена разновидность радиальноузловой топологии, имеющая вид дерева, или иерархической звезды:
- уровень внешних магистралей (уровень кампуса, первичный уровень);
- уровень внутренних магистралей (уровень магистрали здания, вертикальный, или вторичный уровень);
- горизонтальный (третичный) уровень.
На каждом из указанных уровней располагается соответствующая подсистема, включающая собственно кабели, коммутационное оборудование (distributors), обеспечивающее кросссоединения, и точки механического терминирования кабелей. Кроме того, подсистема внутренних магистралей и горизонтальная подсистема содержат коммутационные шнуры и/или перемычки; помимо того, в состав горизонтальной подсистемы входят информационные розетки рабочих мест и так называемые точки перехода, служащие для соединения кабелей разных типов (например, обычного кабеля и плоского кабеля для прокладки под ковровым покрытием). При этом служебное помещение, в котором располагаются коммутационное оборудование СКС, сетевые устройства и другие вспомогательные элементы, называют кроссовым (внешних магистралей, здания и этажа).
Помимо перечисленного основного оборудования в состав СКС может также входить дополнительное оборудование. К нему относят, например, сетевые адаптеры, предназначенные для согласования параметров оптических или электрических разъемов СКС и сетевого оборудования. Такие адаптеры применяются, в частности, для подключения к СКС сетевого оборудования с интерфейсами RS232, устройств кабельного телевидения и т. д.
Важной чертой типовой СКС является то, что в ней, в отличие от электронных АТС и сетевого компьютерного оборудования, коммутация всегда производится вручную коммутационными шнурами и/или перемычками, причем относительно редко (порядка нескольких переключений в год для одного порта). При этом кабелям на основе витой пары присваиваются Категории (их принято писать с большой буквы). Чем выше категория, тем выше пропускная способность кабеля. (Кабели Категории 7 позволяют передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с, а оптические кабели - до 400 Гбит/с, и это значение пока еще далеко от фундаментального предела.)
Также важной отличительной особенностью СКС является большой срок гарантийных обязательств, которые берут на себя фирмы-производители. Срок гарантии на СКС может достигать 25 лет, хотя гарантия на 15 лет и больше может считаться пожизненной, так как в течение этого срока само здание наверняка будет ремонтироваться, а это связано и с заменой кабельного хозяйства.
Российский рынок СКС
Говоря о реальных системах и их поставщиках на российском рынке, необходимо сделать пояснение о названиях этих СКС. Дело в том, что некоторые компании выпускают одновременно несколько СКС, имеющих разные названия, что вызывает дополнительную путаницу. Можно выделить следующие признаки, приводящие к изменению названия системы: изменение категории кабельной системы (например, переход на использование кабелей с более высокой категорией); тип базового решения (модульное или фиксированное); электрические/оптические сигналы; собственно СКС или более крупная кабельная система, включающая СКС в своем составе.
В России присутствуют СКС, которые достаточно хорошо могут быть представлены состоящими из следующих основных частей: кабели, коммутационное оборудование, короба, 19дюймовое монтажное оборудование (шкафы, стойки, монтажные рамы и консоли) и тестирующее оборудование. Строго говоря, в соответствии с международными стандартами, к самим СКС непосредственно относятся только кабели и коммутационное оборудование, а остальные три вышеупомянутые части в состав СКС не входят, но в каталогах производителей они упоминаются. Это и понятно: указанные виды оборудования необходимы для получения законченного решения.
Перспективы развития СКС
Идея СКС весьма плодотворна и уже доказала свое право на существование весьма простым способом: организация кабельного хозяйства по принципам СКС влечет за собой ощутимую экономию средств. Дело в том, что продолжительность эксплуатации кабельного хозяйства составляет 10-15 лет, что намного больше, чем срок службы ПО и сетевого оборудования (около 2 и 3 лет соответственно). Кроме того, внесение существенных изменений в структуру кабельной сети (например, переход на новый физический носитель) всегда сопровождается большими материальными затратами. Следовательно, кабельную систему нужно строить, используя принцип упреждения, то есть таким образом, чтобы изменение информационных потребностей потребителей не сопровождалось заменой кабельного хозяйства. Именно такую задачу и решали разработчики стандартов на СКС. Тем не менее идея СКС еще далека от совершенства. В качестве несомненных тенденций развития СКС укажем:
- совмещение силовых электропитающих кабелей и информационных кабелей СКС;
- повышение пропускной способности электрических и оптических кабелей (за счет совершенствования технологии производства и перехода на передачу в одном световоде световых волн нескольких цветов);
- изменение соотношения между электрическими и оптическими кабелями в пользу последних, реализация принципа «волокно до рабочего места»;
- интегрирование СКС с системами инженерного обеспечения здания (пожарная и охранная сигнализация и т. д.);
- постоянное снижение стоимости СКС в пересчете на один порт (так, в России за последние три года стоимость одного порта снизилась примерно в 1,5 раза).
Следует также упомянуть о жестокой конкурентной борьбе, которая развернулась между европейскими поставщиками оборудования для СКС и поставщиками относительно дешевых компонентов СКС из стран Юго-Восточной Азии. Эта борьба уже привела к тому, что в Европе простаивают около 60% производственных мощностей заводов, предназначенных для выпуска электрических кабелей. Однако вскоре такое положение должно измениться. Страны ЕЭС готовят к принятию законодательный акт, по которому в Европе будет запрещено развертывание СКС с кабелями Категории 5. Это должно привести к опережающим темпам роста производства кабелей Категории 5e. (Напомним: кабель Категории 5e представляет собой улучшенный вариант кабеля Категории 5 с верхней граничной нормировкой параметров в 100 МГц, что обеспечивает возможность работы перспективного приложения Gigabit Ethernet.)
Одна из проблем, возникающих при прокладывании СКС, связана с необходимостью иметь в распоряжении не только сигнальные, но и силовые кабели. В настоящее время эта проблема решается одним из следующих способов:
- сигнальные и силовые кабели разносятся на жестко заданные расстояния;
- кабели СКС частично совмещаются с кабелями, подводящими питание к рабочим местам, для которых соблюдаются жесткие правила в отношении электрических наводок (так называемое чистое электропитание); такие кабели прокладываются с сигнальными кабелями в одних и тех же коробах, но в разных секциях;
- кабели СКС совмещаются с силовыми кабелями (такова, например, система SignaMax компании AESP).
Новые применения СКС
Первоначально СКС применялись при информатизации предприятий. Однако в последние годы все больше и больше стала развиваться концепция «интеллектуального здания» (smart building), «нервную систему» которого образует СКС. Таким образом, СКС входит в наши дома. Дело в том, что в области создания интеллектуальных зданий постоянно происходит что-то новое. То появляется в печати фотография особняка Билла Гейтса, в котором, по слухам, полностью реализована концепция такого здания (видимо, чем крупнее состояние хозяина здания, тем более высокие требования он предъявляет к «интеллекту» своего окружения); то холодильники в таком доме, оказывается, скоро смогут сами заказывать продукты питания при оскудении съестных припасов (концепция silent commerce).
Информационные технологии развиваются, появляются все новые и новые их приложения, но СКС - нервная система сетей масштаба здания и комплекса зданий - продолжает строиться по незыблемым принципам структуризации, универсальности и избыточности. Это и хорошо, ведь должно же в нашей информационноэлектронной жизни быть чтото долговременное, надежное и стабильное.