Волокно — ближе к конечному пользователю

Джон Струхар

Новая архитектура “оптоволокно до телекоммуникационного корпуса” (Fiber-To the-Telecom Enclosure — FTTE) позволяет в полной мере задействовать высокую пропускную способность оптических каналов связи.

Ежегодно менеджеры по информационным технологиям (ИТ) приобретают для своих корпоративных приложений все более сложное сетевое оборудование, обеспечивающее передачу голоса, видео и данных. А индустрии структурированных кабельных систем (СКС) приходится постоянно решать задачи по созданию новых скоростных и экономичных кабельных решений для такого оборудования.

Несколько подкомитетов в рамках комитета TR-42 Ассоциации телекоммуникационной промышленности США (Telecommunications Industry Association — TIA) откликнулись на эту потребность индустрии, занявшись разработкой стандартов, поддерживающих новую архитектуру FTTE, которая обеспечивает прокладку оптоволоконных кабелей как можно ближе к пользовательским рабочим местам и повышение производительности СКС.

Эволюция СКС

Ратифицированный в 1991 г. стандарт TIA-568 на телекоммуникационные кабельные системы коммерческих зданий впервые систематизировал подход к инсталляции и управлению кабельной проводкой зданий. В те времена оптоволоконный кабель в корпоративных приложениях почти не использовался, поэтому названный стандарт был разработан с учетом практических ограничений медных кабелей. Он ориентировал проектировщиков на архитектуру типа “иерархическая звезда” и на максимальную протяженность горизонтальной подсистемы, равную 100 м.

В 1995 г. ассоциация TIA выпу-стила стандарт TSB-72, содержащий рекомендации по использованию оптоволоконных кабелей и перемещению электронного оборудования из телекоммуникационной комнаты (Telecommunications Room — TR) в аппаратную комнату (Equipment Room — ER). Этот стандарт стал базовым для реализации полностью оптоволоконной архитектуры, или архитектуры “оптоволокно до рабочего места” (Fiber-To-The-Desk — FTTD). В 2001 г. стандарт TSB-72 вошел в текущую версию стандарта TIA-568 — TIA/EIA-568-B.

До настоящего времени внедрение систем FTTD шло весьма медленно, и более вероятным сегодня представляется постепенный переход на оптоволокно. В связи с этим следует отметить два принятых в 2005 г. стандарта — TIA/EIA-569-B и 568-B.1 Addendum 5. Они сформировали базовые рекомендации по использованию телекоммуникационных корпусов (Telecommunications Enclosure — ТЕ) и подготовили почву для новой архитектуры СКС. Согласно данной архитектуре, оптоволокно подводится к рабочим местам пользователей гораздо ближе, чем ранее (в традиционной архитектуре), но при этом в полной мере используются и преимущества передачи данных по медному кабелю.

ТЕ и новые требования

Между специалистами по СКС и ИТ-менеджерами много общего. Начнем с того, что их пользователи постоянно требуют более широкой полосы пропускания и улучшения рабочих характери-стик каналов связи. Сами же специалисты по СКС и ИТ хотят максимально полно окупить свои инвестиции, как можно дольше используя существующее электронное оборудование. Они стремятся переходить на новые технологии поэтапно, путем последовательных усовершенствований, и считают, что модернизация кабельной системы должна производиться с минимальными простоями в работе. Наконец, и тем и другим необходим более простой и эффективный способ выполнения процедур перемещения, изменения и добавления сетевых устройств. И сегодня есть возможность экономичного решения этих задач с помощью единой архитектуры кабельной системы.

В соответствии с принципами FTTE оптоволоконная магистраль проходит из ER, через стояк здания и TR прямо в TE, инсталлированный в доступном месте. Реализация этой архитектуры основана на стандарте TIA/EIA-569-B, определяющем кабельные трассы и места размещения корпусов, и на стандарте TIA/EIA-568-B.1 Addendum 5, описывающем требования по подключению ТЕ.

В архитектуре FTTE допускается использование между ТЕ и рабочей областью любых сред передачи данных, будь то неэкранированный кабель на основе медных витых пар (UTP), оптоволокно (многомодовое или одномодовое) или даже радиоканал — если в ТЕ или около него инсталлирована беспроводная точка доступа.

“Иерархическая звезда” и FTTE

Чтобы облегчить специалистам сравнение архитектуры FTTE с традиционной архитектурой “иерархическая звезда”, секция оптических ЛВС (Fiber Optics LAN Section — FOLS) ассоциации TIA включила два варианта новой архитектуры в последнюю версию своей модели затрат для СКС зданий. Эта модель позволяет сравнить варианты архитектуры FTTE путем выбора демонстрационного сценария или посредством индивидуальной настройки параметров модели с учетом особенностей инсталляции. Кроме того, пользователи могут модифицировать модель затрат, задав свои собственные параметры и затраты. Приводимые ниже данные о стоимости и производительности архитектур основаны на модели FOLS.

В традиционной схеме “иерархическая звезда” 1-Гбит/с оптические магистральные порты коммутатора Ethernet ядра сети служат для подключения TR, а “медные” 1-Гбит/с магистральные порты — для подсоединения серверов. В TR обычно устанавливаются коммутаторы для рабочих групп с 24 медными портами 10/100 Ethernet. Каждый такой коммутатор оснащается еще и двумя гигабитовыми uplink-портами, использующими модульные оптические трансиверы GBIC. При этом предполагается, что на рабочих станциях установлены типовые сетевые адаптеры с “медными” портами.

На участке от ER до TR используется стандартное 50/125-мкм многомодовое оптоволокно с коэффициентом широкополосности 500 МГц * км на обеих рабочих длинах волн (850 и 1310 нм). Для соединений между TR и рабочими областями используются кабели UTP категории 6. Описанная конфигурация сегодня типична для сетей большинства предприятий.

В сетевой инфраструктуре FTTE, как и в “иерархической звезде”, коммутаторы Ethernet уровня ядра оснащены оптическими магистральными портами 1 Гбит/с и “медными” серверными портами 1 Гбит/с. Разработаны схемы архитектуры FTTE с низкой и высокой плотностью соединений. В первом случае в каждом TE размещается один или два недорогих 8-портовых мини-коммутатора Ethernet (с восемью 10/100-Мбит/с “медными” портами и одним 1-Гбит/с оптическим uplink-портом). Во втором случае применяются 24- или 48-портовые коммутаторы, которые имеют один гигабитовый uplink-порт в расчете на 12 пользовательских портов 100Base-TX. Такое относительно высокое соотношение между числом магистральных портов и числом портов рабочей области обеспечивает выделение каждому пользователю более высокой, чем обычно, полосы пропускания.

FTTE и производительность

Важным преимуществом архитектуры FTTE является ее высокая производительность. Как низкоплотные, так и высокоплотные схемы FTTE обеспечивают пользователей широкой полосой пропускания. Многие предприятия обычно задействуют 32-портовые коммутаторы всего с одним оптическим 1-Гбит/с uplink-портом (для подключения к аппаратной комнате), и поэтому каждой рабочей станции “достается” в среднем полоса пропускания, примерно равная 31 Мбит/с (такое число получается, если 1 Гбит/с поделить на 32 порта). Даже если 32-портовый коммутатор оборудовать двумя оптическими uplink-портами 1 Гбит/с, то каждой рабочей станции в среднем будет доступна полоса всего 62 Мбит/с. В любом случае пропускной способности магистрального канала связи недостаточно для передачи суммарного трафика всех рабочих станций, отправляющих данные на максимально возможной скорости 100 Мбит/с (100 Мбит/с * 32 порта = 3,2 Гбит/с, а доступная полоса пропускания составляет всего 1 или 2 Гбит/с).

Низкоплотная схема архитектуры FTTE обеспечивает для рабочей области самую высокую производительность, поскольку 8-портовый мини-коммутатор никогда не становится в ней блокирующим элементом. Действительно, если все восемь портов работают на скорости 100 Мбит/с, гигабитовая магистраль остается недозагруженной на 200 Мбит/с. При использовании высокоплотной схемы FTTE производительность несколько снижается, зато снижаются и затраты на инсталляцию.

FTTE и экономия средств

По сравнению с “иерархической звездой” схемы FTTE обещают значительную экономию средств. Как показывают оценки по модели FOLS, при использовании низкоплотной схемы FTTE суммарная экономия затрат (стоимость активного оборудования, оптоволоконного и медного кабелей, соединительных элементов, обустройства TR, а также оплата труда инсталляторов) в расчете на один порт может составить более 198 долл. В результате для “модельного” здания (восемь этажей с пользовательскими портами) получаем экономию 85 тыс. долл. Кроме того, низкоплотная схема по сравнению с любой другой обеспечивает наивысшую производительность.

Высокоплотная система архитектуры FTTE позволяет сэкономить еще больше — свыше 272 долл. в расчете на один порт (стоимость порта на 41% меньше по сравнению со стоимостью порта в сети “иерархическая звезда”). Для “модельного” здания суммарная экономия — 117 700 долл. Чтобы получить более точные оценки затрат для своих инсталляций, секция FOLS рекомендует специалистам индивидуально настроить модель затрат с указанием собственных значений исходных параметров.

Выбор конструкции TE

ТЕ является “сердцем” архитектуры FTTE, поэтому выбирать его следует с особой тщательностью. Соответствующие продукты уже выпускают несколько производителей, и мы надеемся, что по мере все более широкого признания преимуществ архитектуры FTTE таких производителей станет больше.

Чтобы вмещать все необходимое активное оборудование, кабели и соединительные элементы, корпус ТЕ должен иметь достаточный объем, для измерения которого обычно используется единица высоты стоечного пространства — юнит (U). Более предпочтительной является конструкция ТЕ с откидной рамой, обеспечивающей более удобный доступ к тыльной стороне коммутационной панели. Важно, чтобы в ТЕ были удобные средства организации кабелей. Также важным с точки зрения эстетики и срока службы корпусов является соблюдение требований документов UL 186 к аксессуарам для коммуникационных каналов связи и EIA-310 к долговечности покрытия корпусов. Ряд производителей также предоставляют пленумный экран, монтируемый к тыльной части рамы корпуса и образующий противопожарный проем, который изолирует внутреннее пространство корпуса от пленумных областей.

Некоторые корпуса ТЕ имеют общую раму для установки оборудования высотой до 14 U и могут монтироваться у потолка или на стену. Если TE такой конструкции монтируется в потолочном пространстве, его плоская крышка, прикрывающая переднюю часть корпуса, будет гармонировать с потолочными плитами.

Хотя потребность в охлаждающих вентиляторах возникает в офисной среде не так уж часто, место и крепежные приспособления для них в корпусе должны быть предусмотрены. Кроме того, желательно, чтобы настенные конструкции были оснащены удобными стеклянными дверями, которые обеспечивают визуальную индикацию статуса активного оборудования; сплошные же алюминиевые или стальные двери больше подходят для таких объектов, как школы, где требуется обеспечение дополнительных мер безопасности.

Технология подачи электропитания по кабелю Ethernet (Power over Ethernet — PoE), первоначально разработанная для подачи электропитания на IP-телефоны с централизованного источника электропитания, сегодня способна поддерживать и другие типы маломощных устройств, таких, как беспроводные точки доступа и IP-видеокамеры. Хотя, согласно общепринятому мнению, технология PoE не совместима с оптоволоконными каналами связи, в реализациях архитектуры FTTE оптоволокно и PoE могут прекрасно сосуществовать друг с другом.

Рынки для FTTE

После принятия стандартов на реализацию TE, интерес к архитектуре FTTE стал расти ускоренными темпами. Одной из компаний, развернувших ряд инфраструктур FTTE на объектах своих клиентов, является RTKL Associates (www.rtkl.com) со штаб-квартирой в Балтиморе, шт. Мэриленд (США).

Свой выбор схемы FTTE клиенты RTKL обычно мотивируют возможностью максимально использовать имеющееся у них пленумное пространство. В рамках одного из своих проектов RTKL разработала кабельную систему для нового 12-этажного здания штаб-квартиры своего клиента, площадь каждого этажа здания — 2500 кв. м. Это полностью интегрированная система, поддерживающая не только IP-телефонию, но и технологию PoE. С целью ускорения проектирования новой системы RTKL использовала модель для оценки затрат, разработанную FOLS.

Благодаря применению TE компания RTKL смогла снизить приходящуюся на один этаж здания площадь TR до 1 кв. м. Корпус ТЕ представляет собой монтируемое в пленумном пространстве потолка устройство размером 0,6 * 1,2 * 0,25 м, c блоком электропитания и охлаждающим вентилятором. Чтобы придать корпусу более эстетичный вид, к его откидной двери прикрепляется потолочная плитка. Сначала в качестве среды передачи данных горизонтальной подсистемы в проекте будет использоваться кабель UTP категории 6, а на магистрали — многомодовое волокно, оптимизированное для работы с 850-нм лазером, однако в будущем клиент планирует заменить горизонтальный кабель категории 6 многомодовым волокном, оптимизированным для работы с 850-нм лазером, а многомодовое волокно магистрали — одномодовым.

Компания RTKL рекомендовала для данного проекта архитектуру FTTE, потому что она предоставляет заказчику простое и вместе с тем эффективное решение для интеграции голоса, данных и видео. По мнению экспертов компании, для ее клиента FTTE обеспечивает более высокую гибкость при выполнении модернизаций кабельной проводки, позволяя выполнять их ближе к рабочей области. .