LAN-кабели — что нужно потребителю?

LAN-кабели и даже их отдалённые аналоги и прототипы в СССР не разрабатывались и соответственно не производились. Более того, отечественная кабельная промышленность длительное время под разными предлогами игнорировала данное направление. Справедливости ради отметим, что этому в немалой степени способствовали не только сама техническая новизна этого высокотехнологического продукта и отсутствие задела, но и жёсткий дефицит средств, выделяемых на НИОКР.
Первоначально потребности народного хозяйства в LAN-кабелях удовлетворялись за счёт импорта. Само собой разумеется, что при объёмах потребления, исчисляемых в закупочных ценах в десятки миллионов долларов, и наличии в стране хорошо развитой кабельной промышленности ориентация только на зарубежные поставки не могла продолжаться вечно. Для этого имеются все предпосылки:
• в стране после завершения болезненного перехода от директивной экономики на рыночные рельсы наступила относительная экономическая стабилизация;
• намного более доступными стали технологии, разработанные в промышленно развитых государствах;
• кроме собственно оборудования появилась возможность непосредственного получения лицензий на производство и ноу-хау разработчиков.
Немаловажное значение имеет также возросшая конкуренция последних лет. В результате отечественные предприятия уже не могли оставаться в стороне. На сегодняшний день с их стороны всё чаще высказываются намерения завоевать свою долю рынка и серьёзно потеснить с него импортных поставщиков.

ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Под LAN-кабелями обычно понимается довольно многочисленная группа изделий. В её состав включаются оптические и симметричные кабели, которые дополнительно делятся на шнуровые и линейные. Последние, кроме того, могут быть горизонтальными и магистральными (многопарными). Имеются также изделия специального назначения, применяемые, например, в различных шнуровых адаптерах, в оборудовании интерактивного управления, а также оптической трассировки и идентификации соединений. В условиях подобного разнообразия и необходимости серьёзных капитальных затрат на технологическое оборудование и постановки производства декларация о намерениях должна дополняться хорошо проработанным и тщательно выверенным бизнес-планом. Одним из главных разделов этого документа становится обоснование ассортимента продукции, намеченной к выпуску. В свою очередь, он диктуется потребностями массовой практики реализации проектов информационно-вычислительных и инженерных систем различного назначения.
В дальнейшем ограничимся рассмотрением только симметричных LAN-кабелей. Их оптические варианты при всей важности решаемых с их помощью задач имеют второстепенное значение (объёмы оборотов в этом сегменте объективно оказываются примерно в пять раз меньше).
Все те изделия, которые можно отнести к LAN-кабелям в широком смысле этого термина, находят использование в очень большом количестве самых разнообразных областей за пределами собственно локальных вычислительных сетей и СКС. Таковыми являются:
• центры обработки данных;
• системы пожарной и охранной сигнализации;
• многочисленные системы управления инженерным обеспечением современного здания;
• оконечные участки сетей доступа (последний метр последней мили);
• разнообразные системы промышленной автоматизации.

Столь высокая популярность продукции данной разновидности, в т.ч. и в смежных областях применения, обусловлена следующими факторами:
• естественным стремлением их потребителей к минимизации номенклатуры кабельных изделий на фоне резкого увеличения количества различных разнородных компьютерных и телекоммуникационных устройств, нуждающихся в проводных каналах связи;
• хорошей совместимостью с коммутационным оборудованием в сочетании с удобством выполнения монтажа;
• изначальной ориентацией на использование внутри здания с учётом всех существующих и в ряде случаев перспективных норм, в т.ч. противопожарных.

ОЦЕНКА ОБЪЁМОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ LAN-КАБЕЛЕЙ

Полноценное общепризнанное исследование российского рынка LAN-кабелей на сегодняшний день неизвестно. Тем не менее наличие даже тех отрывочных данных, имеющихся в распоряжении автора, позволяет выполнять оценку объёмов российского рынка с градациями по отдельным видам продукции.
Полная ёмкость российского рынка СКС может быть в первом приближении принята равной 3 миллионам портов в год. С учётом среднестатистического расхода кабеля на один порт в 45 м (данное значение включает в себя неизбежные 10-процентные технологические отходы, обусловленные конечной длиной заводской упаковки) выходим на цифру примерно в 150 тысяч километров.
Горизонтальный кабель из-за своей высокой технико-экономической эффективности в массовом масштабе используется в других областях, непосредственно не относящихся к технике ЛВС и СКС. При этом объёмы его потребления там примерно вдвое превышают указанную выше цифру.
Кроме собственно горизонтальной подсистемы СКС в обязательном порядке следует учесть также её магистральную часть. Перед выполнением оценки объёмов необходимо сделать определённые предварительные замечания. В контексте рассматриваемой проблемы учитывается тот факт, что схемы производства СКС могут быть разбиты на две основные группы, которые условно допустимо назвать европейской и американской.
С системной точки зрения кабельные системы, реализованные в соответствии с такими подходами, значительно отличаются только той частью магистральной подсистемы, которая обслуживает функционирование телефонной сети предприятия. За океаном она строится на классических многопарных кабелях с привлечением коммутационного оборудования с соединителями типа 110 или таких его функциональных аналогов, как BIX, KATT, 210, и некоторых других (таблица).

В Европе производители тяготеют к применению двухпарных вариантов панелей с розетками модульных разъёмов RJ45 и соответственно к применению на магистральном уровне информационных кабельных систем четырёхпарных горизонтальных кабелей. Их замена на многоэлементные изделия (группа четырёхпарных кабелей, скреплённых в единое целое общей оболочкой или обмоточной лентой) качественно не меняет данную картину.
Отечественный рынок СКС, несмотря на географическую близость России к Европе, сформировался под влиянием американских подходов. Поэтому магистральная часть СКС требует применения многопарных кабелей.
При построении СКС ожидаемые длины горизонтальной и симметричной магистральной линии оказываются довольно близкими (40 и 45 м соответственно). Горизонтальные линии из соображения обеспечения универсальности всегда строятся по четырёхпарной схеме, тогда как на магистрали используется двухпарная схема их организации. Плюс к этому вероятность появления в проекте СКС магистральных линий составляет примерно 15%. Приведённых данных достаточно для выполнения несложных прикидочных расчётов. Их результаты свидетельствуют о том, что объёмы потребления наиболее популярного 25-парного магистрального кабеля категории 3 могут быть довольно точно оценены величиной примерно в 70 раз меньшей по сравнению с расходом горизонтального кабеля.

КАК ОБСТОЯТ ДЕЛА В ЦОД

Ещё одной значимой областью применения горизонтальных кабелей являются центры обработки данных (ЦОД). На сегодняшний день первичное формирование рынка этих технических объектов в нашей стране завершено и поэтому можно не ожидать его большой волатильности как по объёмам, так и по составу применяемой элементной базы.
В силу целого ряда факторов, в т.ч. отсутствия известной системы «человек — машина» с её принципиально малым быстродействием за счёт ограничения первого звена, каналы внутренней связи ЦОД отличаются очень высоким быстродействием. Действующая в настоящее время редакция основного профильного стандарта ANSI/TIA-942 разрешает использовать при построении СКС на данных объектах симметричные кабели всех категорий. Тем не менее из-за типовых в настоящее время скоростей передачи в 10 Гбит/с необходимо применять категорию 6а.
Обычное для офисных систем построение СКС «на вырост», т.е. применение для их создания элементной базы, изначально рассчитанной на более высокие скорости (например, новейшей категории 7а), в настоящее время может считаться преждевременным. Это определяется тем, что осознание необходимости использования медножильных решений для поддержки скорости в 40 и тем более 100 Гбит/с ещё не стало повсеместным фактом и продвигается главным образом европейскими компаниями. Определённое значение имеет также несколько меньший срок службы ЦОД, который оценивается нормативными документами не более чем в 7—10 лет.

МНОГОПАРНЫЕ КАБЕЛИ

Одним из часто возникающих на практике вопросов является выбор конструкции (в первую очередь категории и количества цепей передачи) намеченного к производству многопарного кабеля. На окончательное решение оказывает влияние целый комплекс внешних обстоятельств.
LAN-кабель не только используется для реализации физического уровня локальных сетей, но и широко применяется при построении оконечного участка сети доступа по весьма популярной на практике и экономически наиболее выгодной комбинированной схеме: оптический кабель до подъезда (подвала, чердака), далее симметричные кабели по квартирам. Со ссылкой на европейский опыт можно прогнозировать, что данная схема будет применяться по меньшей мере в половине домовладений, оставляя вторую половину чисто оптическим решениям в рамках реализации концепции «волокно до квартиры».
Основное достоинство от использования многопарного кабеля в последнем случае заключается в экономии на инсталляционных работах, т.к. за один цикл протяжки прокладывается сразу шесть четырёхпарных линий. В данной области применения действительно нужна категория 5е (именно 5е, а не устаревшая ещё в конце прошлого века 5, которую пытаются поставлять клиенту некоторые отечественные производители). Необходимость выбора в пользу именно этой категории обусловлена потребностью передачи по сети сигналов сетевых интерфейсов Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с. Последний в наиболее массовом двухпарном исполнении требует 100-мегагерцовой полосы в сочетании с обязательной сертификацией изделия по модели Power Sum.
При построении СКС гораздо более востребованы многопарные изделия категории 3, которые используются для передачи телефонных сигналов в магистральных подсистемах. Для подобного применения они функционально избыточны, но категории 1 и 2 современные редакции профильных стандартов просто не предусматривают. Причина отказа от них состоит в том, что их применение не даёт значимого для практики ценового выигрыша в процессе реализации проекта. Использовать для построения магистральной части СКС более дорогой кабель категории 5е экономически нецелесообразно. Это обосновывается тем, что сигналы высокоскоростной сетевой аппаратуры из соображений обеспечения гальванической развязки передаются с использованием оптических каналов связи.
Системный интегратор, реализующий проект построения СКС, требует от поставщика системного решения, т.е. линейных кабелей в комплексе с коммутационным оборудованием и шнуровыми изделиями различных видов. На построенную СКС целесообразно предоставить системную гарантию от её производителя.
Производство коммутационного оборудования в нашей стране отсутствует. В силу этого отечественные системные интеграторы обращаются к российским заводам только в тех ситуациях, когда кабельная система сдаётся её заказчику без гарантийной поддержки от её производителя.
Фактически это означает следующее: производящее предприятие изготавливает ту категорию, которую потребляют его основные клиенты. Многопарным симметричным кабелем отечественного производства в основном пользуются связисты, строящие сети доступа.
Соответственно, у основной массы отечественных заводов, которые очень мало работают с компьютерными компаниями, наибольшее количество запросов касательно многопарного кабеля естественным образом относится к категории 5е в 25-парном варианте. Только потому, что отечественный рынок СКС с организационно-технической точки зрения всегда был построен на подходах, принятых на североамериканском континенте. На нём господствуют кабельные системы, концепция которых была разработана и воплощена в жизнь производителями из США. Этот факт определяет его потребность в 25-, 50- и 100-парной продукции, причём доминирующую роль играет именно первая разновидность кабельных изделий.

А ГДЕ МЕСТО КАТЕГОРИИ 6?

Симметричные кабели категории 6 были разработаны ещё в конце 90-х гг. прошлого столетия для поддержки т.н. двухпарных сетевых интерфейсов 1G Ethernet. Первоначально эта продукция рассматривалась как естественный преемник кабелей категории 5е, который занимал в этот момент времени доминирующее положение в практике реализации проектов. Тем не менее, несмотря на прогнозы многочисленных специалистов, вытеснение категории 5е не произошло. В основе этого в первую очередь лежали успехи микроэлектроники, которые позволили эффективно подстраивать характеристики приёмника под конкретный тракт передачи и уверенно выделять линейный сигнал сетевого интерфейса из шумов. Кроме того, тот резерв вычислительной производительности, который имеют управляющие контролеры сетевых интерфейсов, созданных в конце 90-х гг., был направлен на реализацию четырёхканальной схемы параллельной передачи. Совокупность этих факторов позволила им уверенно работать по 100-мегагерцевым трактам категории 5е.
Тем не менее наработки, сделанные в процессе создания техники категории 6, не пропали и были использованы в потенциально очень перспективной области потребления ЛАН-кабелей, которой являются системы управления и автоматизации технологических процессов на промышленных предприятиях. Современные промышленные сети на верхнем и среднем уровнях ускоренными темпами переводятся с полевых шин (их около полутора десятков разных, совершенно не совместимых между собой моделей) на технологию Ethernet из соображения получения т.н. прозрачного предприятия. Использование такого подхода не означает полного отказа от полевых шин, по крайней мере на новых или капитально модернизируемых предприятиях, просто их жизненный ареал ограничивается очень жёстко применением на самых нижних уровнях систем промышленной автоматизации. В сетях промышленного назначения из-за необходимости защиты от воздействия вредных факторов окружающей среды (влага, пыль, агрессивные газы и т.д.) установка коммутационного оборудования часто производится в герметичной оболочке. Её применение сопровождается использованием многоконнекторных (от четырёх- до шестиконнекторных) схем построения тракта. Повышенный уровень шума, создаваемый дополнительными соединителями, компенсируется применением изначально более качественной элементной базы, т.е. кабеля категории 6, т.к. на 5е многоконнекторные схемы уже не позволяют получить нужное качество передачи данных.

КАКУЮ ТЕХНИКУ ЦЕЛЕСООБРАЗНО ПРОИЗВОДИТЬ

Известное правило гласит: преимущества определённого решения зачастую являются прямыми продолжениями его недостатков. Применительно к рассматриваемой теме приложение этого правила можно переформулировать в форме на первый взгляд не связанного с ним вопроса: насколько целесообразно начинать производство новейших типов кабельных изделий высоких категорий? Преимуществами такого подхода становятся отсутствие затрат времени и экономия ресурсов на освоение техники категории 5е с её пропускной способностью не свыше 1 Гбит/с. Актуальность такой постановки вопроса обусловлена тем, что подобная техника серийно выпускается уже на протяжении свыше десятка лет и даже с учётом известного консерватизма кабельной техники в определённой степени может считаться морально устаревшей.
Естественными кандидатами на роль массового продукта следующего поколения стали кабели категорий 6 и 6а. Предпосылкой их успешного внедрения может рассматриваться наличие серийно выпускаемой коммутационной техники, соответствующей им по параметрам.
Одной из главных предпосылок коммерческого успеха предприятия является то, какой объём выпускаемой им продукции будет реализован на протяжении достаточно длительного срока (не менее нормативного срока возврата инвестиций). Само собой разумеется, что старшие категории кабелей обладают заметно лучшими пользовательскими параметрами (меньшим затуханием, увеличенным NEXT и FEXT во всех довольно многочисленных вариантах и т.д.). При этом они, однако, оказываются более материалоёмкими, неизбежно дают больший процент брака, т.е. обходятся потребителю дороже.
Переход с одного типа продукции на другой вполне возможен, но нежелателен. Перенастройка оборудования и освоение выпуска занимают много времени и неизбежно снижают объёмы отгрузки, что прямо влияет на рентабельность производства.
В настоящий момент решение задачи выбора существенно упрощается тем, что существует очень чёткое разделение областей применения кабелей различных категорий.
Рядовой пользователь ЛВС не в состоянии эффективно воспринимать информацию, поступающую к нему со скоростью выше нескольких десятков Мбит/с. Из-за ограниченной площади экрана дисплея видеоконференции, которые требуют более широкополосного канала, не получили того распространения, который ожидался от них ещё в середине 90-х гг. Отсюда однозначно следует, что основным типом симметричного кабеля информационной системы офисного назначения на сегодняшний день и в обозримой перспективе останется категория 5е.
Кабели категории 6 с технической точки зрения имеют нишевый характер применения и наиболее перспективны в сетях промышленного назначения. Определённые перспективы они имеют также в больших проектах, где выбор данной категории обусловлен скорее имиджевыми соображениями заказчика. Сети промышленного назначения пока в России не получили широкого распространения, имиджевые проекты у ведущих производителей СКС, которые контролируют третью часть рынка, занимают примерно 20% от объёма поставок. Совокупность этих факторов даёт верхнюю оценку суммарного расхода кабелей категории 6 на уровне не более 10—15% от общих объёмов потребления линейных изделий категории 5е.
Кабели категории 6а целесообразно использовать только в ЦОД, рынок кабельных систем которых даже в пределе не превысит 1/3 от объёмов офисных СКС. При этом следует учитывать, что медножильные решения в этой области имеют равное значение с оптическими. Отсюда вытекает, что даже в обозримой перспективе следует ожидать объёмов потребления на уровне 5—7% от кабелей категории 5е.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суммарные объёмы LAN-кабелей в пересчёте на наиболее распространённый четырёхпарный горизонтальный вариант этих изделий могут быть оценены величиной заметно выше 500 тысяч км в год. Распределение потребностей этих изделий по различным группам определяется целым комплексом весьма разнородных факторов, среди которых далеко не последнее место играют сложившиеся традиции, пристрастия конкретных специалистов в определённом регионе их установки, область применения техники.
На выбор категории кабелей значительное влияние оказывают схемы построения активного сетевого оборудования.
Суммарная величина расхода четырёхпарного горизонтального кабеля в самых разнообразных проектах может быть оценена по меньшей мере в несколько сотен тысяч километров.