Kategorie okablowania

Rozszerzanie klas okablowania

Podział na kategorie okablowania umożliwia rozróżnienie wymagań na pasmo przenoszenia (potrzebnych przez poszczególne elementy transmisji tworzące system okablowania) - bez odnoszenia się do oferowanych aplikacji. Stosowane systemy okablowania strukturalnego, wzorowane na amerykańskich standardach (EIA/TIA 568A, 568B), są oparte na elementach podstawowego standardu kategorii 5 (klasa D), dla kabli i komponentów operujących do częstotliwości 100 MHz.

W związku z pojawianiem się szybszego sprzętu transmisji od 1997 r. wielokrotnie podejmowano próby podwyższenia standardu kategorii 5, w rezultacie czego powstały kolejne, nowe kategorie kabli: rozszerzona kategoria 5e (enhanced) o lepszych parametrach, lecz o tym samym pasmie 100 MHz, kategoria 6 (250 MHz) oraz kategoria 7 (600 MHz). Klasyfikacje wg kategorii stopniowo ustępują miejsca międzynarodowej klasyfikacji wg klas okablowania (od A do F), o podobnych parametrach, ale lepiej charakteryzujące przydatność łączy do aplikacji.

Obecne europejskie (EN 50171) i międzynarodowe (ICO 11801) normy dotyczą wymagań na okablowania strukturalne, za pomocą których można realizować odpowiednie aplikacje, są ujęte w klasach od A do F, czyli do maksymalnej częstotliwości przekazu 600 MHz (klasa F). W odróżnieniu od kategorii nowa definicja klas okablowania określa wymagania, jakie musi spełnić kompleksowe łącze transmisyjne zbudowane z kabli oraz osprzętu transmisyjnego, niezbędne do realizacji konkretnych aplikacji.

otychczas zdefiniowany i zatwierdzony ostatecznie w 2002 r. jako obowiązujący zestaw siedmiu klas aplikacji okablowania obejmuje:

Klasa A - realizacja usług telefonicznych z pasmem częstotliwości do 100 kHz.

Klasa B - okablowanie dla aplikacji głosowych i usług terminalowych z pasmem częstotliwości do 1 MHz.

Klasa C (kategoria 3) - typowe techniki sieci lokalnych LAN wykorzystujące pasmo częstotliwości do 16 MHz.

Klasa D (kategoria 5) - dedykowana dla szybkich sieci lokalnych, obejmuje aplikacje wykorzystujące pasmo częstotliwości do 100 MHz. W rozszerzonej klasie D (dawna kategoria 5e, 1998 r.), przy zachowaniu pasma częstotliwości 100 MHz, zaostrzono wymagania na niektóre z parametrów i zdefiniowano sporo nowych (PSNEXT, PSACR, ELFEXT, PSELFEXT).

Klasa E (kategoria 6) - standard (2002 r.) stanowiący rozszerzenie normy ISO/IEC11801/TIA i obejmujący okablowanie, którego parametry testowe są określane do częstotliwości do 250 MHz (dla aplikacji wymagających pasma 200 MHz) - potrzebne do realizacji Gigabitowego Ethernetu i transmisji ATM 622 Mb/s. Dla tej klasy aplikacji stosuje się zmodyfikowane złącza RJ45 z gwarantowaną kompatybilnością wsteczną (zgodność z wcześniejszymi rozwiązaniami), dające powtarzalne parametry przy wyższych częstotliwościach pracy.

Klasa F (kategoria 7) - standard (2002 r.) dla aplikacji wykorzystujących pasmo do częstotliwości 600 MHz. Różni się ona od poprzednich klas stosowaniem kabli typu S-STP (zwykle każda para w ekranie plus ekran obejmujący cztery pary) łączonych złączami ekranowanymi, także żyłami miedzianymi o zwiększonej średnicy. Zatwierdzenie tego standardu dopiero w 2002 r. było uwarunkowane zakończeniem prac nad nowymi złączami (wybór jednego z kilku rekomendowanych typów). Dla tej klasy okablowania będzie możliwa realizacja aplikacji potrzebujących systemów transmisyjnych z szybkościami przekraczającymi nawet 1 Gb/s. Kategoria 7 nie została uwzględniona w amerykańskich normach EIA/TIA.

Na etapie uzgodnień znajduje się projekt kategorii 8 (klasa G) o częstotliwości pasma przenoszenia do 1,2 GHz do 1,4 GHz, z przeznaczeniem dla szerokopasmowych aplikacji multimedialnych. Dotąd brak oficjalnych propozycji ze strony organów standaryzujących odnośnie do typów złączy (moduł, gniazdo, wtyk, sposób instalacji) zapewniających parametry okablowania miedzianego dla klasy G.

Nowe wymagania

Brak możliwości sprawdzenia instalacji tworzonych w niekontrolowany sposób z elementów kategorii 3, 4 i 5 w zasadniczy sposób wpływał na jakość i uzyskiwanie odpowiedniej kategorii instalacji okablowania. Od 1995 r., gdy pojawiły się pierwsze przenośne przyrządy pomiarowe do sprawdzania systemów okablowania 100 MHz, przestał istnieć problem tworzenia poprawnego okablowania. Ponadto zdefiniowane nowe parametry transmisyjne kabla miedzianego pozwalają jednoznacznie klasyfikować przydatność okablowania do odpowiedniej kategorii.

Aby zakwalifikować okablowanie strukturalne do właściwej kategorii (5, 5e, 6, 7, 8) lub klasy (A-F), wszystkie elementy wchodzące w skład toru połączeniowego muszą być tej samej (lub odpowiednio wyższej kategorii). Dotyczy to nie tylko kabli przyłączeniowych, ale również złączy, paneli krosowych i skrętki czteroparowej oraz sposobu jej instalacji. Brak spełnienia wymagań odpowiedniej klasy nawet dla jednego ze stosowanych elementów w konfekcjonowaniu pełnego łącza powoduje automatycznie obniżenie kategorii do klasy najgorszego elementu używanego w sieci.

Rozszerzone wymagania dla okablowania wyższych kategorii (powyżej 5) objęły następujące zalecenia:

• parametry pracy wyższych klas okablowania muszą być lepsze niż dotychczasowe parametry klasy D (kategoria 5);
• do oznaczania kolejnych klas zastosowano sekwencyjny system nazewnictwa (kategoria 5, 6, 7; klasa D, E, F);
• każde nowe okablowanie musi spełniać istniejące warunki okablowania klasy D (kategoria 5);
• nowe okablowanie powinno zapewniać wsteczną zgodność w stosunku do dotychczas stosowanych złączy o konstrukcji modułowej (RJ45);
• współpracujące ze sobą w ramach jednej instalacji, elementy kategorii 5 i 6 muszą zapewniać parametry pracy przynajmniej na poziomie kategorii 5;
• powinna być zapewniona możliwość zbudowania topologii sieci o długości minimum 100 m (przy użyciu najwyżej 4 złączy);
• częstotliwość, przy której charakterystyczny parametr ACR wynosi zero, powinna zostać zwiększona o 25% w celu zaadaptowania możliwości cyfrowych modułów elektronicznych typu DSP (Digital Signal Procesor).

Wzrost przepływności

W ciągu ostatniej dekady szybkość przesyłania danych w kablach miedzianych zwiększała się stopniowo, osiągając kolejno: 10 Mb/s, 100 Mb/s i 1000 Mb/s, a obecnie osiąga się szybkości 10 Gb/s w lokalnych torach miedzianych i światłowodowych oraz 40 Gb/s we włóknach technologii DWDM. Wzrost wydajności systemów okablowania miedzianego do przepływności 1 Gb/s (Ethernet) w poszczególnych klasach okablowania strukturalnego jest jedynie pośrednio związany z szerokością pasma przenoszenia w kablu wieloparowym zawierającym dwie lub cztery pary skrętek.

Pasmo przenoszenia medium miedzianego jest definiowane i mierzone w określonych przedziałach częstotliwości, niezależnie od dostarczanych za pomocą tego okablowania aplikacji. W systemach okablowania dedykowanych różnym aplikacjom o podwyższonej przepływności zakresy mierzonych częstotliwości wynoszą odpowiednio: 1-100 MHz (klasa D, kategoria 5), 1-250 MHz (klasa E, kategoria 6) i 1-600 MHz (klasa F, kategoria 7). Mimo że pasmo przenoszenia ma wpływ na szybkość przesyłania danych w konkretnym systemie okablowania, zależności te są bardziej skomplikowane, niż pozornie się to wydaje.

Przykładowo, dla systemu okablowania kategorii 5 (klasa D) w mierzonym zakresie 1-100 MHz, użytkowa wartość pasma przenoszenia, przy której parametr ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio) nie spada poniżej 8-10 dB, wynosi ok. 80 MHz. W takim pasmie można jednak przesyłać sygnały cyfrowe z przepływnością 100 Mb/s (standard Ethernet 100Base-TX) lub 155 Mb/s (standard 155 ATM), a nawet w pewnych okolicznościach można osiągać przepływność 1 Gb/s (standard Ethernet 1000Base-T) w sieciach LAN. Uzyskana praktycznie przepływność binarna zależy od przyjętego sposobu kodowania, w jakim są prezentowane dane w konkretnym medium transmisyjnym kabla miedzianego. Im bardziej skomplikowany jest system kodowania danych w medium transportowym, tym mniejsze są potrzebne szerokości pasma w miedzianym torze kablowym, a jednocześnie rosną wymagania w stosunku do istotnego parametru ACR - uwzględniającego wzajemny poziom sygnału do szumu w funkcji częstotliwości.

Do poprowadzenia dupleksowej transmisji o maksymalnej przepływności 1 Gb/s przez okablowanie miedziane są potrzebne cztery pary przewodów oraz znaczna poprawa współczynnika SNR (Signal to Noise Ratio), aby uzyskać odpowiedni wskaśnik niezawodności BER (Bit Error Rate) podczas transmisji informacji przez sieć.