Rys.1 Przesłuch, tłumienie i
ARC dla 3 kategorii skrętek
UTP: 5e i 6

Rys.2 Przekłamanie na
łączu Ethernet 100Base-4T
wskutek różnicy opóźnień
(Skew) wnoszonych przez
skrętki w tym samym kablu
4-parowym UTP

Między piątą a szóstą...

1 marca 2001

,

Andrzej Janikowski

Między kategoriami 5 a 6 okablowania UTP jest 5e (enhanced). Ta kategoria przyjęła się w zasadzie we wszystkich nowych
okablowaniach Ethernetu 1000 Mb/s. Dlaczego?

Między kategoriami 5 a 6 okablowania UTP jest 5e (enhanced). Ta kategoria przyjęła się w zasadzie we wszystkich nowych okablowaniach
Ethernetu 1000 Mb/s. Dlaczego?

Świat sieci komputerowych przytłacza różnorodnością, której źródeł należy szukać w niejednorodności tego środowiska. Nawet ekspertom trudno
się czasem przedrzeć przez gąszcz protokołów i technologii, a nic nie wskazuje na to, żeby miało być lepiej.

Sieci informatyczne są zwykle kojarzone z przełącznikami, routerami wieloprotokołowymi czy serwerami. Oczywiście nie bez przyczyny - to dosyć
kosztowne elementy sieciowej układanki. Tańsze są koncentratory i karty sieciowe. Niemniej i one mają wpływ na budżet sieciowy
przedsiębiorstwa, zwłaszcza kiedy sieć liczy 600 czy 1000 komputerów. Niejako w tle tego obrazu, niewidoczne dla niewprawnego oka, funkcjonuje
okablowanie.

Dziwne, ale prawdziwe

Trudno uwierzyć, ale to stanowiące tylko 10 proc. sieciowego budżetu okablowanie jest przyczyną ponad połowy awarii systemu informatycznego.
Sztukę wyboru dobrego systemu okablowania można porównać do umiejętności wyboru akcji na giełdzie - obydwie inwestycje są długoterminowe
i wymagają rzetelnej wiedzy. Wystarczy spojrzeć na rysunek 5, ażeby pozbyć się wszelkich wątpliwości co do wagi problemu.

Dzisiaj producenci okablowania strukturalnego dają na swój produkt 15- i 20-letnią gwarancję. Przeciętne urządzenie sieciowe znika z sieci
przedsiębiorstwa o wiele szybciej.

Optymalizacja prac nad zmianami topologii sieci czy wprowadzaniem nowych urządzeń jest procesem żmudnym i rzadko w pełni udanym. Gdy
administrator sieciowy ma do dyspozycji kilkadziesiąt tysięcy gniazd, jego praca bez odpowiedniego oprogramowania nie może dać
zadowalających wyników. Różne instytucje chętnie przystają na coraz lepsze systemy okablowania, ale zapominają o wyposażeniu programowym,
czuwającym nad takim okablowaniem.

Dlaczego warto przyjrzeć się kategorii 5e?

Konwergencja IP i telefonii, upowszechnianie wysokiej przepływności lub aplikacji multimedialnych to tylko niektóre czynniki mające wpływ na
wybór infrastruktury kablowej zapewniającej przesyłanie głosu, danych i obrazów ruchomych. Inwestowanie w okablowanie - miedziane,
światłowodowe lub hybrydowe - zależy od potrzeb firmy, jej profilu, lokalizacji czy otaczającego ją środowiska.

Systemy kablowe ewoluują pod wpływem rosnących przepływności. Zmieniają się normy, ażeby było można sprostać nowym wymaganiom.
ISO/IEC 81801 nie bez powodów zdefiniowała kiedyś wiele wymagań, oznaczając je jako FFS (For Further Study). Bardzo potrzebne są już
wielkości, takie jak np. Delay skew czy PSNEXT. W mniejszym lub większym stopniu wpływają one na wydajność i jakość łączy kablowych. Na
przyspieszenie wielu prac miał niewątpliwie wpływ Ethernet 1 i 10 Gb/s.

Okablowanie kat. 5e warto poznać z kilku przyczyn. Przede wszystkim jest ono tylko nieco droższe od okablowania kat. 5, a może (teoretycznie)
zapewnić pasmo dochodzące nawet do 350 MHz. Po drugie, kable kat. 6 są głównie przeznaczone dla sieci o przepływności przekraczającej 1 Gb/s,
a na dodatek ich instalowanie jest o 40 proc. droższe niż kat. 5. Kable UTP kat. 5e umożliwiają funkcjonowanie sieci protokołu 1000Base-T z
większym marginesem bezpieczeństwa niż kat. 5 i sprawdziły się praktycznie we wszystkich infrastrukturach głos-dane-obraz.

Kilka niezbędnych pojęć

Wędrówka po świecie kabli wymaga pewnych punktów odniesienia. Są nimi coraz liczniejsze parametry elektryczne, dzięki
którym można oszacowanie jakość okablowania. Do takich ważnych punktów zalicza się:

- ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio) - parametr wyliczany, określający pośrednio jakość kabla przy określonej
częstotliwości. Jeśli ACR jest mniejszy od 0, to odbiornik nie zdekoduje sygnału - szum zostanie zinterpretowany jako
sygnał użyteczny. Prosty sposób wyliczania ACR obrazuje rysunek 1;

- Delay skew - różnica czasu między parą przenoszącą sygnały najwolniej a parą przesyłającą je najszybciej, wyrażana w
nanosekundach. Skutki nadmiernej wartości tej różnicy obrazuje rysunek 2. Skew jest też czasami nazywany, bez
wyraźnego powodu, przesunięciem fazowym. Jeśli opóźnienie jednostkowe najlepszej pary wyniesie na przykład 5,1
ns/m, a najgorszej 5,3 ns/m, to dla kabla o długości 90 m skew = (5,3 - 5,1) ns/m x 90 m = 18 ns. Ta różnica ma bardzo
duży wpływ na jakość szybkich transmisji przeprowadzanych przy użyciu kabli wieloparowych, zwłaszcza ethernetowych
1000 Mb/s;

- ELFEXT (Equal Level Far-End Crosstalk) - przesłuch zdalny między dwiema parami, zbliżony do FEXT, ale mierzony w odniesieniu do sygnału
źródłowego. Widać to wyraźnie na rysunku 3. ELFEXT, wywodzący się z FEXT12 i tłumienności pary nr 1, oznacza się symbolem ELFEXT12-1. W
taki sposób otrzymuje się 24 kombinacje: ELFEXT12-1, ELFEXT12-2, ELFEXT21-1 itd.;
- FEXT (Far-End Crosstalk) - przesłuch zdalny między dwiema lub kilkoma skrętkami w tym samym kablu. Badania przeprowadza się kolejno, nie
zaś jednocześnie. W odróżnieniu od NEXT jest on mierzony po przeciwnej stronie kabla, przy odbiorniku. Na rysunku 3 przesłuch FEXT został
zilustrowany wraz z ELFEX i NEXT. Są to parametry szczególnie ważne dla Gigabit Ethernetu. FEXT jest wyrażany w dB. W kablu czteroparowym ma
on 12 kombinacji: FEXT12, FEXT13, FEXT14, FEXT24 itd. FEXT24 oznacza FEXT między 2 a 4 parą skrętek, przy czym transmisja przebiega parą 2,
a jej skutki są badane w parze nr 4;

- NEXT (Near-End Crosstalk) - przesłuch zbliżny między dwiema parami skrętek w tym samym kablu. Wartość tego
przesłuchu (w dB) określa stopień sprzężenia między badanymi parami. Pomiar NEXT jest przeprowadzany po stronie
nadajnika linii, co widać na rysunku 3. NEXT występuje też pod nazwą PPNEXT (Pair-to-Pair NEXT);

- PSFEXT (Power Sum FEXT) - przesłuch zdalny FEXT skumulowany w jednej parze skrętek, charakteryzujący wpływ na nią
trzech pozostałych par. PSFEXT wraz z innymi zakłóceniami został pokazany na rysunku 5;

- PSNEXT (Power Sum NEXT) - przesłuch NEXT skumulowany w jednej parze, odzwierciedlający wpływ na nią trzech
pozostałych par skrętek. Na poglądowym rysunku 5 NEXT kumuluje się w dolnej, czwartej parze;

- Return loss - współczynnik odbicia sygnałów, nazywany echem lub echami, zobrazowany schematycznie na rysunku 4.
Każda nieregularność w łączu - wada, wtyk i gniazdo, inne niedopasowanie impedancyjne - powoduje odbicie transmitowanego impulsu, czyli
wygenerowanie w miejscu niedopasowania szkodliwej fali zwrotnej, zniekształcającej przez pewien czas wszystkie

impulsy

przenoszące

Tabela 1. UTP kategorii 5,
5e i6 wg TIA/EI-568A i
569B

Rys.3 NEXT, FEXT i ELFEXT

Rys.4 Retur loss nazywamy
też echami

Rys.5 Źródła zakłóceń
podczas jednoczesnej
transmisji na czterech
parach skrętek UTP -
Ethernet 1000Base-T

Rys.6 Wpływ układu
scalonego DSP (ASIC) na
iloraz sygnał/szum

Tabela 2. Parametry kabli
czteroparowych UTP
kategorii 5e

informacje określoną parą. Wartość Return loss definiuje się jako iloraz sygnału odbitego do transmitowanego. Jest to
ważny i trudny parametr. Return loss to w istocie kwintesencja sporej część teorii stanów nieustalonych: miejsca
niedopasowania impedancyjnego A, B i C (na wymienionym rysunku 4) stają się źródłami fal zwrotnych. Fala
wygenerowana na przykład w miejscu C generuje w kierunku nadajnika falę zwrotną, która trafiając po drodze do A i B
spowoduje z kolei odbicia w przeciwną stronę itp.;

Wybór kabli kat. 5e zależy od wielu czynników. Za najważniejsze trzeba przyjąć wartości parametrów: ACR, Return loss,
ELFLEX i Delay skew. Dzięki nim można skutecznie oszacować wydajność kabla. Różnica cen okablowania kat. 6 i 5e też
może mieć pewien wpływ na wybór. Ale rzeczywistą mnogość problemów, jakie trzeba rozwikłać, ażeby łącze przenosiło
informacje bez przekłamań, pokazuje rysunek 5. Można go jeszcze „wzbogacić” ikoną tłumienia, które wprawdzie nie jest
zakłóceniem, ale jego skutki bywają groźniejsze od zakłóceń.

Parę nie nużących uwag normalizacyjnych

W zestawie parametrów kategorii 5e znalazły się wymagania zdefiniowane w Category 5 - kategorii 5, New Category 5 oraz nowe, tylko dla 5e.
Można przyjąć, że niektóre parametry kategorii 5e zostały lepiej określone niż New Category 5. I tak NEXT jest o 41 proc. korzystniejszy (30,1 dB
przy 100 MHz), ELFEXT o 5 proc., a Return loss o 6 proc. W wymaganiach dla kategorii 5e i nowej kategorii 5 tłumienie przy 100 MHz wynosi 24.
Wszystkie formy wymagań kategorii 5 wyszczególniają takie samo pasmo 1-100 MHz i długość maksymalną - 100 m. Ostrzejsze są też kryteria
dopasowania impedancyjnego.

IEEE 802.3ab specyfikuje te same parametry kabli dla Gigabit Ethernetu jak kat. 5, ale określa także dodatkowe
parametry, które zwiększają prawdopodobieństwo poprawnego działania. Kategoria 5e nie jest tym samym co
wcześniejsza kategoria 5 plus. 5e pozostaje normą dla nowych instalacji, w których teraz lub w niedalekiej przyszłości
będą wymagane duże wydajności. Wspomniane dodatkowe parametry to: Propagation Delay, Delay skew, Return loss,
ELFEXT, PSELFEXT, PSNEXT i PPNEXT.

Test okablowania

W niezależnym francuskim ośrodku badawczym - C2B - testowano niedawno po trzy 90-metrowe kable czteroparowe kat.
5e, zakończone złączami RJ45. Podstawowym urządzeniem pomiarowym był tester Omniscaner Microtestu. Wyniki testów
porównaliśmy z danymi uzyskanymi w różnej postaci z laboratoriów polskich producentów lub przedstawicieli firm znanych na polskim rynku.
Warto zwrócić uwagę na istotny szczegół: jakkolwiek dla kabli skrętkowych UTP kat. 5e górna granica częstotliwości wynosi 100 MHz, to podczas
badań przesunięto ją prawie do 300 MHz.
W zasadzie wszystkie poznane kable charakteryzowały się korzystnymi parametrami. Ponad doborową stawkę - Alcatel,
AMP, Brand Rex, Molex, Panduit - wysunęła się nieco firma Quante-Pouyet (3M), której wszystkie testowane parametry
otrzymały noty dobre lub bardzo dobre (na przykład ELFEXT).

Co oprócz 5e?

Producenci nie poprzestają oczywiście na lansowaniu okablowania 5e i tylko miedzianego. Po wielu perypetiach dobiega
chyba końca proces normalizacyjny okablowania kategorii 6. Nie wiadomo, jak długo potrwa normalizacja kategorii 7,
sięgającej 600 MHz. A jak daleko zaszli producenci?

Alcatel wprowadził nową serię Lenmark kategorii 6, klasy E. Firma należy do pionierów w systemach łączy kategorii 7. Z
kolei w systemach światłowodowych Alcatel oferuje gigabitowe kable jedno- i wielomodowe Gigalite II ze złączami MT-RJ,
SC lub ST. W ofercie Alcatela są też systemy umożliwiające migrację z miedzi na światłowód.

AMP stanowi część grupy TYCO Electronics. Firma oferuje światłowodowy system okablowania Solarum i miedziane,
począwszy od nieekranowanego Momentum, a na ekranowanym, modularnym systemie AMP Communications Outlet Plus
kończąc. W ofercie AMP znajduje się także system Quantum - w wersjach ekranowanej i bez ekranu - spełniający
wymagania kategorii 6.

Avaya została niedawno wyodrębniona z Lucent Technologies i obecnie jest już firmą niezależną. W jej ofercie można
znaleźć m.in. przełączniki i systemy okablowania. Czołowym produktem jest okablowanie Systimax w wielu wersjach.

Głównym atutem Brand Rex jest system MillenniuM, w którego skład wchodzą: system okablowania miedzianego kategorii
6 CAT6Plus, system okablowania miedzianego kategorii 5e GigaPlus i systemy światłowodowe MillenniuM Fibre Systems.

Nowością w ofercie Molexa jest okablowanie PowerCat 6. Firma poszerzyła niedawno swoją ofertę kabli światłowodowych
jedno- i wielomodowych.

Na ofertę Panduita składa się dzisiaj między innymi: okablowanie kategorii 5e - CJS 5e 88T, kategorii 6 - CJS 6 88T oraz
okablowanie światłowodowe, jedno- i wielomodowe.

Quante-Pouyet, firma z ponad 100-letnią tradycją, została niedawno przejęta przez amerykańską spółkę 3M. W ofercie
ważne miejsce zajmuje system okablowania strukturalnego SCQ, a dla mniejszych firm i biur - kompaktowy system SOHO.

R&M współpracuje na zasadach umowy partnerskiej z Cisco System. Firma oferuje światłowodowy Vision System, jak
również miedziane okablowanie Star System, sprzedawane w 2 wersjach: ekranowanej i bez ekranu.

Krone poświęca wiele uwagi okablowaniu kategorii 5e, nie zapominając o kablach światłowodowych i miedzianych
kategorii 6. Głównymi systemami okablowania strukturalnego tej firmy są PremisNET i TrueNET. Są one stale
unowocześniane. Krone wprowadza też do urządzeń telekomunikacyjnych nową technologię o nazwie LSA-PLUS, która
m.in. zastąpi Wire-Wrap, czyli popularne owijanie.

Co było do okazania...

Tematyka okablowania jest tyle skomplikowana, co ciekawa. W każdym razie w tak krótkim artykule nie można jej
ogarnąć. Ale warto zaprezentować chociaż niewielki fragment tej ogromnej mozaiki sieciowej. Tym razem nie trzeba było udowadniać wyższość
jednego okablowania nad innym - wszystkie produkty opisane w tabeli 2 mają wiele mocnych stron. Quod erat demonstrandum...

Komentarze (0)

Prenumerata: Networld , Computerworld , CIO , PC World

Redakcja Regulamin Reklama

Polityka prywatności

04-204 Warszawa ul. Jordanowska 12
tel.: [phone] fax: [phone]

© copyright 2012 IDG Poland S.A.