Cesta k desaťnásobnému zvýšeniu prenosovej rýchlosti štruktúrovaných kabeláží

Schválením druhého dodatku k medzinárodnej norme ISO/IEC 11801 vývoj štruktúrovaných kabeláží vstúpil do novej etapy. Systémy kabeláží výkonnostnej kategórie Cat.6A schopné prenášať 10 Gigabit Ethernet sú známe už najmenej tri roky, avšak komponenty Cat.6A sa stávajú skutočnosťou až teraz. Cieľom príspevku je poskytnúť informácie potrebné na správnu orientáciu na trhu štruktúrovaných kabeláží a odlíšenie falzifikátov od skutočných systémov a komponentov Cat.6A.

Vývoj v oblasti štruktúrovanej kabeláže

Rok 2002

Tri výkonnostné kategórie podľa šírky prenosového pásma
Medzinárodná norma ISO/IEC 11801 z roku 2002 rozdelila štruktúrované kabeláže do troch výkonnostných kategórií: Cat.5E, Cat.6 a Cat.7. Kategória Cat.5E bola navrhnutá tak, aby spĺňala požiadavky všetkých vtedy existujúcich štandardizovaných protokolov vrátane Gigabit Ethernet. Cat.6 a Cat.7 boli pripravené pre nové vysokorýchlostné protokoly budúcnosti. A keďže si vyššia prenosová rýchlosť vyžaduje väčšiu šírku prenosového pásma, zvolila sa za základ kategorizácie kabeláží práve šírka prenosového pásma, a to 100 MHz pre Cat.5E, 250 MHz pre Cat.6, 600 MHz pre Cat.7 (situácia v roku 2002 na obr. 1).

Obr. 1: Vývoj v oblasti štruktúrovanej kabeláže

Rok 2006

Prenosová rýchlosť ako nové kritérium výkonnosti kabeláží
Výskumné práce na novom protokole 10 Gigabit Ethernet zakrátko ukázali, že šírka pásma ako kritérium výkonnosti kabeláže nepostačuje. Objavil sa nový, dovtedy nepoznaný fenomén vo forme presluchov medzi susediacimi dátovými káblami vo zväzku či blízkymi portami v patch paneloch a zásuvkách, ktorý dostal názov Alien Crosstalk. Ak kabeláž nespĺňa požiadavky aj pri tomto novom parametri, prenos dát pri vysokých prenosových rýchlostiach zlyháva – a to aj napriek dostatočnej šírke prenosového pásma. Preto sa pre 10 Gigabit Ethernet a rýchlosti nad 1 Gbit/s musela v roku 2006 zaviesť úplne nová kategória Cat.6A so šírkou pásma 500 MHz a definovanou maximálnou hodnotou Alien Crosstalk. Od tejto chvíle sa Cat.6 a Cat.7 ocitli v slepej uličke a stali sa v praxi nepoužiteľnými, pretože chýbajúce kritérium pre Alien Crosstalk ich výkonnostne postavilo na úroveň Cat.5E. Okrem novej Cat.6A ostala teda z pôvodne zavedených kategórií využiteľná len kategória Cat.5E, keďže presluchy medzi susednými preno­sovými prvkami sa pri rýchlostiach do 1 Gbit/s ešte neprejavujú. Na základe týchto skutočností prestala byť kritériom výkonnosti kabeláže šírka prenosového pásma a nahradila ju prenosová rýchlosť (situácia v roku 2006 na obr. 1).

Systémy Cat.6A
V norme pre 10 Gigabit Ethernet sa zadefinovali základné požiadavky na prenosový kanál, čo stačilo výrobcom štruktúrovaných kabeláží na to, aby mohli priniesť na trh systémy Cat.6A s takýmito vlastnosťami či obmedzeniami:

• výkonnostná kategória Cat.6A sa garantuje len na systém ako celok,
• v systéme sa musia použiť výlučne tie komponenty, z ktorých výrobca zostavil prenosový kanál a dal ho certifikovať v skúšobných laboratóriách,
• ak sa komponenty použijú v inej konfigurácii, ako je uvedená na certifikáte, alebo sa kombinujú s komponentmi z iného systému Cat.6A, neexistujú žiadne záruky na prenosové vlastnosti ani výkonnostnú kategóriu kabeláže, ktorá takto vznikne.

Jednotlivé inštalačné káble, patch panely, zásuvky a patch káble, z ktorých sú systémy Cat.6A zostavené, nemajú vlastnosti, na základe ktorých by sa mohli označovať ako komponenty Cat.6A. Preto renomovaní výrobcovia systémov Cat.6A používajú pre jednotlivé stavebné prvky len názvy odvodené od obchodného mena systému, ktorý naznačuje prenosovú rýchlosť, napríklad 10 GPlus, Real 10 či 10 Giga. Na druhej strane mnoho dodávateľov označuje tieto stavebné prvky ako komponenty Cat.6A, čím vytvárajú chaos na trhu a uvádzajú zákazníkov do omylu.

Pre všetkých výrobcov netienených kabeláží znamenalo zavedenie kategórie Cat.6A nevyhnutnosť vyvinúť nové a dokonalejšie systémy. Len tým najlepším sa však podarilo nájsť technicky elegantné a jednoducho inštalovateľné riešenie. Naopak, výrobcovia kvalitných tienených kabeláží vôbec nemuseli vyvíjať nové portfólio produktov. Merania totiž preukázali nečakané skryté rezervy existujúcich produktov v šírke frekvenčného pásma a v odolnosti proti vplyvu Alien Crosstalk. Takto vznikli a certifikovali sa kabelážne systémy Cat.6A, zostavené z už dovtedy vyrábaných tienených komponentov Cat.6, resp. Cat.7. Išlo o nespochybniteľný dôkaz významu a dôležitosti tienenia na elimináciu elektromagnetických vplyvov akéhokoľvek druhu vrátane Alien Crosstalk. Takto sa v praxi demonštrovala nadčasovosť skutočne kvalitných produktov, ktoré majú v sebe „zabudované“ potrebné vlastnosti skôr, než ich odhalí a zadefinuje medzinárodná normalizácia.

Rok 2010

Komponenty Cat.6A
Ako sme už uviedli, medzinárodná norma z roku 2006 umožnila vznik systémov Cat.6A napriek tomu, že vlastnosťami jednotlivých komponentov sa v tomto štádiu ešte nezaoberala. Trvalo ďalšie tri roky, kým normalizačné komisie našli kritériá prenosových parametrov jednotlivých komponentov Cat.6A a kým stanovili skúšobné metódy na ich testovanie a certifikáciu. Tento proces sa ukončil v septembri 2009 odsúhlasením druhého dodatku k norme ISO/IEC 11801. Publikovanie novej normy sa očakáva v 2. štvrťroku 2010.

Pre komponenty Cat.6A je najdôležitejšou charakteristikou ich interoperabilita. Znamená to, že každý prenosový kanál vytvorený z komponentov Cat.6A rozličnými výrobcami s rozličnými značkami je zaručene kabeláž výkonnostnej kategórie Cat.6A.

Dve cesty realizácie štruktúrovaných kabeláží Cat.6A
V súčasnosti stojíme na prahu novej etapy, keď kabeláže výkonnostnej kategórie Cat.6A bude možné zrealizovať dvoma spôsobmi (situácia v roku 2010 na obr. 1), a to:

• inštalovaním uceleného systému Cat.6A,
• inštalovaním interoperabilných komponentov Cat.6A.

Obe možnosti sú rovnocenné a obe majú oporu aj v medzinárodných normách.

Úloha certifikátov pri systémoch a komponentoch Cat.6A
Výkonnostná kategória Cat.6A sa garantuje pre systémy a komponenty Cat.6A len v prípade, že systémy aj komponenty zodpovedajú normám, o ktorých sme sa zmienili. Súlad s normami však nemožno potvrdiť inak ako testami a meraniami, ktoré sa dajú realizovať len v špecializovaných skúšobných laboratóriách. Odlíšiť falzifikáty od skutočných systémov a komponentov Cat.6A je zákazník schopný len na základe certifikátov z týchto nezávislých skúšobných laboratórií. Preto by malo byť samozrejmé, že ich dodávateľ striktne vyžaduje. Pri systéme Cat.6A ide o jeden certifikát na celý prenosový kanál a pri komponentoch Cat.6A sa každý z nich certifikuje samostatne alebo prípadne v skupinách rovnakého produktového radu (obr. 2).

Obr. 2: Certifikácia systémov a komponentov Cat.6A

Na zistenie, či ide o systém Cat.6A, stavebný prvok systému Cat.6A, alebo o skutočný komponent Cat.6A, sú dôležité aj texty uvedené v certifikátoch. V tab. 1 sa uvádzajú základné potrebné informácie, ktoré by mali tejto identifikácii pomôcť.

Tab.1 Informácie potrebné na rozlíšenie stavebného prvku systému Cat.6A od skutočného komponentu Cat.6A

Poznámka:
Komponenty a systémy Cat.6A certifikované len podľa americkej národnej normy (posledný stĺpec tabuľky) nevyhovujú medzinárodnej norme z dôvodu nižších požiadaviek. Napríklad NEXT @ 500 MHz zaostáva za medzinárodnou normou pri systémových riešeniach o 1,8 dB a pri komponentoch dokonca o 3 dB.

Úloha certifikačných meraní inštalovanej kabeláže Cat.6A
Certifikačné merania inštalovanej kabeláže prenosnými meracími prístrojmi (testermi) sú určené len na overenie kvality inštalačných prác a odhalenie prípadných chýb. V žiadnom prípade nenahrádzajú certifikát systému Cat.6A, resp. certifikáty komponentov Cat.6A z nezávislých skúšobných laboratórií. Na certifikačné meranie inštalovanej kabeláže Cat.6A je nevyhnutné použiť testery triedy presnosti IIIe alebo IV s generátorom frekvencií minimálne 500 MHz.

Ak ide o ucelený systém Cat.6A, musí sa vždy merať ako kanál (Channel) pri použití patch káblov z daného systému. V prípade kabeláží realizovaných na interoperabilných komponentoch Cat.6A si možno vybrať z dvoch možností, a to merať ako kanál (postup ako v prípade systému Cat.6A ) alebo merať ako pevnú linku (Permanent Link). Druhá možnosť má hlavnú výhodu v tom, že v čase realizácie rozvodov ešte nemusí byť definovaný konkrétny typ patch káblov alebo ich dodávateľ (čo sa vo väčšine prípadov ani nedá zabezpečiť). Výkonnostná kategória Cat.6A sa totiž garantuje pre všetky patch káble Cat.6A, a to bez potreby akéhokoľvek dodatočného overovania alebo meraní.

Všetky meracie prístroje uvádzajú okrem medzinárodnej normy aj národnú normu TIA/EIA platnú pre USA. Tá vychádza v princípe z netienených riešení, v dôsledku čoho sú tu požiadavky na prenosové charakteristiky komponentov a systémov nižšie. Preto pri certifikačnom meraní inštalovanej kabeláže treba na testeroch zvoliť vždy medzinárodnú normu ISO/IEC 11801 (tab. 2).

Tab. 2: Nastavenia certifikačných meraní inštalovanej kabeláže testermi vyhovujúcimi daným kritériám

*) v závislosti od použitého testera

Výnimku tvoria:

• inštalácie realizované v USA,
• inštalácie realizované v krajine, ktorej národná norma vychádza z TIA/EIA-568,
• inštalácie v sídle, pobočke alebo dcérskej spoločnosti firmy z USA na území iného štátu.

V tab. 2 sú uvedené potrebné nastavenia certifikačných meraní inštalovanej kabeláže testermi vyhovujúcimi daným kritériám.

Analýza a kritické zhodnotenie trhov

Príčiny pštrosej politiky
Hoci je už takmer tri roky zrejmé, že Cat.6 skončila v slepej uličke, na mnohých trhoch je táto kabeláž stále bestsellerom. Argumenty o vyššej spoľahlivosti prenosu Gigabit Ethernet pri použití Cat.6 namiesto Cat.5E sú zavádzajúce, keďže prenosová rýchlosť 1 Gbit/s je pri Cat.5E garantovaná v norme a už šírka pásma 100 MHz sa zvolila s 20-percentnou rezervou.

Menej náročnému zákazníkovi má zmysel ponúknuť riešenie Cat.5E, používateľovi s potrebou nadčasovej a vysokovýkonnej kabeláže však treba inštalovať Cat.6A. Odpoveď na to, prečo sa na mnohých trhoch deje ešte stále niečo úplne iné, môže poskytnúť analýza situácie v štyroch vybraných krajinách – v Argentíne, Česku, na Slovensku a v Maďarsku. Zaostávanie v aplikovaní kabeláží kategórie Cat.6A je úmerné podielu netienených kabeláží na trhu, čo možno vnímať aj ako zámerné brzdenie rozvoja zo strany niektorých zástancov netienených riešení.

Z ďalších zistených faktorov, ktoré bránia rýchlejšiemu presadeniu Cat.6A kabeláží, možno spomenúť:

• početnú prevahu a agresívnejší marketing výrobcov, ktorí dosiaľ nemajú riešenie Cat.6A (tzv. followers bez vlastnej vývojovej základne, snažiaci sa kopírovať a napodobňovať originálne produkty),
• komerčný záujem (aj popredných) výrobcov čo najdlhšie profitovať z predaja Cat.6 portfólia, a tak lepšie zhodnotiť technologické zariadenia a investície z minulosti,
• absenciu kvalifikovaných informácií o produkte pri predaji cez moderné distribučné kanály (internetový obchod, veľkosklady, obchodné reťazce),
• veľké tendre a centralizované nákupy pre štátnu správu a nadnárodné korporácie vypisované zo zotrvačnosti na základe zastaraných interných predpisov na budovanie kabelážnej infraštruktúry organizácie,
• nezáujem či nepochopenie potreby častejšej aktualizácie vedomostí zo strany projektantov štruktúrovaných kabelážnych systémov,
• zištný a krátkozraký prístup niektorých inštalačných firiem k zákazníkovi v štýle: Dnes nainštalovať kabeláž Cat.6 znamená, že po niekoľkých rokoch budeme mať šancu opäť inštalovať – tentoraz Cat.6A.

Na základe analýzy spomenutých trhov sa zistilo, že s výnimkou Slovenska, kde je výrazná dominancia tienených kabeláží, došlo k najväčšiemu posunu smerom k uplatňovaniu Cat.6A riešení v Českej republike, a to najmä zásluhou zapojenia konzultantských firiem do výberu budov pre svojich klientov s dôrazom na kvalitnú a nadčasovú IT infraštruktúru obsadzovaných priestorov. Spojencami sa stali aj mnohí systémoví integrátori a IT firmy. Uvedomili si, že ak zotrvajú na platforme Cat.5E a Cat.6, dovolia, aby ich z biznisu postupne vytláčali silnoprúdové inštalačné firmy, ktoré bez problémov zvládajú túto jednoduchú montáž aj bez ich pomoci.

Zavádzanie zákazníkov
V novembri 2009 sme uskutočnili detailnú analýzu všetkých produktov s označením Cat.6A ponúkaných na slovenskom a českom trhu. Výsledky za jednotlivé krajiny sú prezentované na obr. 3. Je zarážajúce, že viac než 90 % analyzovaných produktov patrilo v oboch krajinách medzi falzifikáty či stavebné prvky systémov vydávané za komponenty Cat.6A. Z toho vyplýva, že zákazník môže počítať s viac než 90-percentnou pravdepodobnosťou omylu!!!

Obr. 3: Analýza produktov s označením Cat.6A ponúkaných na slovenskom a českom trhu

Komponenty systému Cat.6A nie sú komponenty Cat.6A!
Zmeny v poznaní a medzinárodnej normalizácii za ostatné roky možno zhrnúť do týchto bodov:

• na stanovenie požiadaviek na prenosovú cestu (kabeláž) sa z hľadiska normalizácie stal rozhodujúcim prenosový protokol,
• Ethernet dominuje a určuje smer ďalšieho vývoja v LAN komunikáciách,
• kritériom výkonnosti kabeláží prestala byť šírka prenosového pásma – nahradila ju maximálna prenosová rýchlosť,
• v reálnom živote majú opodstatnenie len Cat.5E (na prenosy do 1 Gbit/s) a Cat.6A (na prenosy do 10 Gbit/s),
• Cat.6 a Cat.7 sú „zombie“ kategóriami, ktoré sú výkonnostne na rovnakej úrovni ako Cat.5E (prenosy garantované len do 1 Gbit/s),
• od roku 2006 možno realizovať kabeláže výkonnostnej kategórie Cat.6A formou ucelených systémov Cat.6A,
• niektoré kvalitné tienené komponenty Cat.6 a Cat.7 našli využitie ako stavebné prvky systémov Cat.6A,
• od roku 2009 môžu existovať komponenty Cat.6A a ich základnou vlastnosťou je interoperabilita,
• riešenia realizované ako ucelený systém Cat.6A a riešenia postavené na komponentoch Cat.6A sú rovnocenné a obe majú oporu v medzinárodných normách.

Dušan Vanek, Michal Sobolič, Pavel Neveselý, Pavel Vacek, László Döbrössy, César Emilio Mangiaterra a Leonardo Fuhr

Autori pôsobia v spoločnosti KRUGEL EXIM; D. Vanek a M. Sobolič zastupujú Slovenskú republiku, P. Neveselý a P. Vacek Českú republiku, L. Döbrössy Maďarskú republiku a C. E. Mangiaterra a L. Fuhr Argentínu.

Recenzoval: Ing. Rastislav Valach

Obrázky: KRUGEL EXIM

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.