Adres : Kosiarzy 37 paw. 20,
02-953 Warszawa
E-mail :

Blog

27 Kwietnia 2020
News

Dowiedz się wszystkiego o certyfikacji sieci LAN

Certyfikatory sieci LAN były domyślną metodą testowania skrętki od prawie ćwierćwiecza. Zostały wprowadzone, od kiedy 10Base-T operujący na Klasie C/Kategorii 3, podniosła częstotliwość do 10 MHz. Niniejszy artykuł postara się wyjaśnić, dlaczego certyfikatory są używane do testowania sieci LAN, czym są takie testy, jakie są zalety i korzyści z certyfikowania kabli, nawet gdy klient tego nie wymaga oraz, jaka jest różnica pomiędzy certyfikatorami a innymi typami testerów sieci LAN.

Początki certyfikatorów sieci LAN

Pierwszym dostępnym urządzeniem certyfikującym był LANTech 10, wyprodukowany przez Beckman Industrial w San Diego, Kalifornia. LT-10 był pierwszym miernikiem polowym, który mierzył parametr NEXT (bliski przesłuch) kabla, żeby scharakteryzować jakość zakończenia. Był to pierwszy przypadek, gdy zaawansowane pomiary techniczne poza rezystancją, pojemnością oraz opóźnieniem, trafiły w ręce inżynierów polowych w postaci podręcznego testera sieci lan. Był to rok 1993. Z czasem firmy się zmieniały, a certyfikatory rozwijały. Beckman Industrial to teraz IDEAL Networks, z kolei LANTech-10 otworzył drogę dla LanTEK IV, który testuje do 3000 MHz, 300 razy więcej niż certyfikator, który to wszystko rozpoczął.

Podczas gdy zmieniają się produkty, powody, dla których stosujemy certyfikację, pozostają niezmienne. Wszystko zaczęło się od standardów okablowania. Dwie główne instytucje standaryzujące, które definiują specyfikacje LAN to:

  • ISO/IEC ze swoją serią standardów 11801,

  • ANSI/TIA ze swoją serią 568.

Te standardy definiują trzy typy wymogów dla komponentów, kabli i kablowania.

Czym są standardy dla poszczególnych elementów?

Standardy dla komponentów definiują wydajność wejść i wtyczek (konektorów) dla każdej z kategorii. Obecne kategorie to 3, 5e, 6, 6A, 7, 7A, 8.1 oraz 8.2. Producenci wykorzystują podane parametry przy projektowaniu i produkcji produktów. W przypadku, gdy klient kupuje wejście kategorii 6A, zakłada, że producent gwarantuje wydajność zdefiniowaną przez ISO lub TIA dla kategorii 6A.

Standardy komponentów i kabli są wykorzystywane przez producentów do ich projektowania i testowania. Trzecim standardem wymienionym powyżej — kablowanie, wskazuje nam wymagania, które sprawdzają inżynierowie polowi. Standardy kablowania definiują wydajność gotowych połączeń i kanałów, w momencie, gdy wszystkie konektory i kable są już połączone. Testy polowe są najważniejsze, ponieważ wydajność połączeń i kanałów jest kluczowa, aby urządzenia sieciowe działały poprawnie i zapewniały odpowiednią prędkość transferu.

Podczas przygotowania certyfikatora do testowania kabli, wybieramy dany standard, a także konfiguracje kabli. Dwiema podstawowymi opcjami certyfikacji okablowania komercyjnego są:

  • Połączenia chanellowe

  • Testowanie chanellowe składa się z zainstalowanych kabli oraz patchcordów, które łączą sieć z urządzeniem.

W schemacie poniżej widać gotową instalację, zwaną z kolei permanent link (PL), ukazaną kolorem zielonym oraz patchcordy w kolorze fioletowym. Test zaczyna się około 2cm od wyjścia chanellowego certyfikatora i obejmie patchcord wraz z jego adapterami, które łączą urządzenie z patch panelem. Połączenie samego urządzenia nie wchodzi w skład testu. Czarne linie oraz symbole Stop/Go wyznaczają części testowanego kabla.

Podczas testu PL tylko zainstalowane okablowanie (kolor zielony) jest testowane za pomocą specjalnych adapterów PL certyfikatora. W tym przypadku do testu włączone jest połączenie na patchpanelu i wylot obszaru roboczego oraz 2cm adaptera PL. Jest to najpopularniejszy sposób przeprowadzania testów polowych, ponieważ testowane są komponenty, za które odpowiedzialny jest instalator, a nie ich użytkownik, który mógł zmienić sieć, doprowadzając do zakrzywienia pomiarów.

Certyfikacja — testowanie okablowania w terenie

Pierwszymi dwoma elementami sieci kablowej są kable i konektory, które są weryfikowane przez producenta. Urządzenia certyfikujące LAN możemy uznać za testujące trzeci element sieci kablowej, czyli instalację tych komponentów w polu. Wiemy, że jakość kabli i konektorów zapewni nam deklarowaną wydajność, gdy je odpowiednio zainstalujemy w warunkach laboratoryjnych. Jednak instalacje polowe zdecydowanie różnią się od tych laboratoryjnych. W terenie kable mogą być wykrzywione, rozciągnięte, zmiażdżone, zainstalowane w zbyt wysokiej bądź niskiej temperaturze, poddane wpływowi wody czy niepoprawnie zakończone. Właśnie ze względu na te czynniki musimy certyfikować okablowanie w terenie, dzięki temu jakość indywidualnych komponentów zapewni jakość działania całej sieci.

Co mierzą certyfikatory?

Fundamentalnymi parametrami mierzonymi i testowanymi przez certyfikator, są straty odbiciowe oraz przesłuchy. Certyfikatory odróżniają te dwa pomiary od wszystkich innych dostępnych testerów sieci kablowych — łącznie z kwalifikatorami.

Parametr 1 — przesłuch

Przesłuchem nazywamy pomiar sygnału, przechodzącego z jednej pary miedzianej do innej. Docelowo chcielibyśmy nie mieć żadnego tego rodzaju sygnału pomiędzy parami, jednak w rzeczywistości jest to nieuniknione. Przesłuchy są wrażliwe na częstotliwość. Nawet najmniejsze zakłócenia w transmisji sprawiają, że ich poziom będzie wysoki. Przesłuchy występują wzdłuż całego kabla, jednak najbardziej wyraźna jest przy konektorach, ponieważ jego fizyczna konstrukcja (skręcenie) jest rozmieszczona. Certyfikatory mierzą kilka rodzajów przesłuchów:


  • Przesłuchy na bliższym zakończeniu (NEXT): Sygnał jest wpuszczany i mierzony na obu końcach kabla, pomiędzy każdą z 4 par miedzianych, co skutkuje dwoma wynikam: NEXT na bliższym końcu i NEXT na dalszym końcu. 6 wyników dla każdego zakończenia. Parametr NEXT jest kluczowy przy określaniu jakości w wykonaniu instalacji.
  • Przesłuchy na dalszym końcu (FEXT): Sygnał jest wpuszczany do kabla i mierzony na drugim końcu. FEXT nie jest raportowany bezpośrednio, tylko używany w obliczeniach dla innego parametru ACR-F (Stosunek tłumienia do przesłuchu na dalszym końcu).
  • Powersum NEXT: Wartość obliczana dla skumulowania połączenia każdej z trzech par miedzianych kabla na czwartą.
  • Obcy przesłuch: Zamiast mierzyć sygnał dwóch sprzężonych par z jednej na drugą w tym samym kablu, obcy przesłuch mierzy sygnał z jednego kabla na drugi. Obce przesłuchy stają się problematyczny przy częstotliwościach większych niż 300 MHz, ale są za to całkowicie eliminowane przy zastosowaniu zbrojenia.

W jakiejkolwiek formie przesłuchy są niepożądane, ponieważ stwarzają zakłócenia pomiędzy kanałami Ethernetowymi nadajnika i odbiornika. Są one wstanie operować przy pewnym poziomie przesłuchów, ale przy przekroczeniu dopuszczalnego progu, możliwe jest gubienie bitów oraz znaczne straty na przepustowości połączenia.

Najczęstszą przyczyną powstawania przesłuchów jest nadmierne rozkręcenie się par miedzianych przy zakończeniu, słaba jakość konektorów lub nieprzystosowanie kabli/konektorów do częstotliwości, jaką są testowane.

Parametr 2 — straty odbiciowe

Straty odbiciowe to pomiar sygnału odbitego od okablowania, który wraca do transmitującego urządzenia jak echo. Wysokie poziomy strat odbiciowych mogą wytworzyć silne echa, które zakłócają transmisję sygnału w jednym kierunku, ale także redukują efektywną długość połączenia kablowego. Jakakolwiek odbijana moc od kablowania jest wycięta od zamierzonego sygnału, co znaczy, że jest jej sumarycznie mniej, aby dotrzeć po długim kablu.

Najczęstszą przyczyną występowania nadmiernych strat odbiciowych są wtyczki od różnych producentów, które nie są ze sobą kompatybilne. Często zbyt wielka liczba konektorów na kanałach, słaby kontakt pomiędzy nimi, bądź pomiędzy kablem przewodzącym przez złe zakończenie, przyczyniają się do ich powstania.

Jaki sprzęt do pomiarów wybrać?

Pomiary wykonywane przez certyfikator opisane powyżej, są precyzyjnie zdefiniowane przez standardy ISO i TIA. Ponadto, nie są wykonywane przez żaden inny tester. Niestety te pomiary nie należą do najtańszych.

Certyfikatory mierzą sygnał z około 80 dB stratą od sygnału referencyjnego. Używając przesłuchów jako przykładu:

jeżeli 1 volt jest wpuszczony na parę 1,2 i mierzony na parze 3,6, to

80 dB straty = 0,001 volta

Sprzęt potrzebny do pomiarów tego rodzaju sygnałów w przedziale od 100 kHz do 3 000 MHz jest niezwykle trudny do zaprojektowania i drogi w produkcji. Instrumenty laboratoryjne, które naśladuje certyfikator w warunkach polowych, nazywają się analizatorami sieci wektorowej (VNA).

Koszt typowego VNA wacha się pomiędzy 50 a 60 tysiącami dolarów, przy czym mogą być podłączone tylko do dwóch par miedzianych kabla LAN jednocześnie. Stąd potrzebny jest przełącznik RF za dodatkowe 30-40 tysięcy dolarów, co daje nam łączny koszt laboratoryjnego systemu do mierzenia sieci LAN na poziomie 80-100 tysięcy dolarów. Ponadto, czas, który, w jakim VNA wykonuje pomiar, wynosi 20 minut. Polowy przenośny certyfikator przeprowadza te same testy, co system laboratoryjny, w sekundy, a nie minuty za cząstkę tej ceny.

Powyżej przykład niezaliczonego pomiaru NEXT – wszystkie pary powinny znajdować się pod czerwoną linią wyznaczającą wartość progową.

Powyżej przykład niezaliczonego pomiaru strat odbiciowych – wszystkie pary powinny znajdować się pod czerwoną linią wyznaczającą wartość progową.

Jak rozpoznać wydajność aktualną i reklamowaną?

Poza wykrywaniem wad w komponentach, czy fachowością wykonania instalacji, kolejną ważną funkcją certyfikatorów jest stwierdzenie rzeczywistej wydajności zainstalowanego systemu okablowania. Ze względu na to, że okablowanie LAN nie jest funkcją bezpieczeństwa, większość jurysdykcji rządowych nie wymaga testowania przez stronę trzecią, w celu upewnienia się, że produkty zapewniają poziomy wydajności zaprezentowane na opakowaniu bądź broszurze informacyjnej. Nie możemy zakładać, że kable, czy konektory kategorii 5e, 6 czy 6A oznaczone znaną nam marką, zagwarantują nam wydajność tych komponentów na określonym poziomie.

Obecnie na rynku znajdują się produkty fałszywie oznakowane z oceną wyższą niż faktyczna i instalator nigdy się o tym dokładnie nie przekona bez uprzedniej certyfikacji. Znaczna większość zainstalowanego okablowania nie jest certyfikowana i producenci, którzy celowo zawyżają kategorię własnego produktu, wykorzystują to względem klientów, którzy nie są w stanie zakupić własnego certyfikatora, żeby zmierzyć 100% ich instalacji.

W celu upewnienia się, że zakupione komponenty spełniają żądane wymagania, należy wybierać renomowanych producentów, lub testować instalacje przy użyciu certyfikatora, aby udowodnić, że spełniają określone standardy.

Powyższe ikony standaryzacyjne są zdefiniowane przez serie standardów ISO 11801 oraz TIA 568 i określają wydajność konektorów. Jednak użycie tych symboli, nie gwarantuje spełnianych parametrów.

Wzmianka o pojęciu Klasy i Kategorii ISO/IEC stosuje pojęcie „Klasy”, a ANSI/TIA „Kategorii” do określenia wydajności całej instalacji. Natomiast obie organizacje używają pojęcia „Kategorii” do określania jakości poszczególnych komponentów. Dlatego instalacja Klasy EA ISO/IEC jest zbudowana z komponentów Kategorii 6A.

Wybierając marki premium, nie eliminujemy całkowicie ryzyka, ponieważ są one często podrabiane przez nieuczciwych producentów, chcących wykorzystać reputację znanych konkurentów. Znane jest wiele przypadków, gdy instalatorzy testujący instalacje wykonaną wyłącznie z komponentów premium, odkrywają, że 100% połączeń jest błędna i po odesłaniu ich do ewaluacji do producenta, otrzymują informację, że komponenty są podrobione. Gdyby nie proces certyfikacji, nie wiedzieliby, że podrobione produkty zostały zainstalowane.

Przepustowość kontra certyfikacja

Częstym pytaniem, które pojawia się podczas certyfikacji, brzmi: „W jaki sposób łącze może jednocześnie nie przejść certyfikacji, jednak dalej przesyłać dane?”. Żeby dobrze odpowiedzieć na to pytanie, niezbędne jest zrozumienie różnicy między wymaganiami dla wydajności dla różnych prędkości przesyłu danych a wymaganiami dla wydajności kategorii kabli. Najlepszym punktem, aby zacząć, są wymagania dla częstotliwości dla obydwu, a także różnica pomiędzy częstotliwością a prędkością przesyłu.

Prędkość przesyłu to ilość danych, która została fizycznie przesłana przez kabel lub sieć, mierzona w megabitach na sekundę (Mb/s). Prędkość przesyłu jest podstawą do określania szybkości Ethernetu i funkcją sygnałowania częstotliwości oraz typu kodowania wykorzystanego przy tworzeniu bitów.

Najczęściej dostępnymi prędkościami danych dla skrętki są 10, 100, 1000 (1G), 10G. Prędkości na poziomie 25G oraz 40G są dość relatywnie nowe i ograniczone maksymalną długością do 30m, w porównaniu do 100m dla pozostałych prędkości.

Typ Ethernet

Klasa/Kategoria

Częstotliwość kabla

Prędkość przesyłu

Liczba par w użyciu

Długość połączenia

10Base-T

C/3

10MHz

10Mb/s

2

100 m

10Base-T

C/3

10MHz

10Mb/s

2

100 m

1000Base-T

D/5E

100MHz

1,000Mb/s

4

100 m

1000Base-TX

E/6

250MHz

1,000Mb/s

2

100 m

10GBase-T

EA/6A

500MHz

10,000 Mb/s

4

100 m

25GBase-T

EA/FA/6A

1,250MHz

25,000Mb/s

4

15m

40GBase-T

I/8.1orII/8.2

2,000MHz

40,000Mb/s

4

30m

Częstotliwością kabla nazywamy tę częstotliwość, z jaką jest poddawany testowi certyfikacyjnemu. Różnicą pomiędzy częstotliwością kabla a prędkością danych jest odkodowanie używane przy tworzeniu bitów danych a liczbą par miedzianych wykorzystywaną przy ich transmisji.

Zauważmy, że rozbieżności pomiędzy częstotliwością kabla a prędkością przesyłu dla różnych typów sieci Ethernet 1000Base-T lub 1G Ethernet jest obecnie najczęściej stosowany i wymaga on tylko okablowania Klasy D do operacji. Jednak większość używa do jego przesyłu sieci zbudowanej z komponentów klasy 6 lub nawet 6A, która certyfikowana jest przy użyciu od 250 do 500 MHz. Więc, kiedy testujemy sieć z 5-krotnie wyższą częstotliwością, niż jest to wymagane, kabel może nie przejść testu certyfikacyjnego dla klasy E/EA, ale wciąż przesył 1000Base-T może działać doskonale, ze względu na dużą rozbieżność między wymaganiami testowanymi a minimalnymi.

Najczęstszym powodem różnicy w klasach zainstalowanego okablowania oraz prędkości przesyłu danych jest wykorzystanie komponentów z myślą o przyszłości. Obecnie koszt przełącznicy przystosowanej do transmisji 10G wynosi nawet do kilku tysięcy złotych, podczas gdy dla 1G jest to kilkadziesiąt. 10G jest wciąż kosztowne dla użytkowania powszechnego i ogranicza się głównie do data center, jednak różnica cenowa pomiędzy Klasą E, a EA jest na tyle niewielka, że wiele organizacji stawia na lepsze okablowanie, z perspektywą pozwalającą na przejście na 10G, kiedy sama technologia będzie tańsza. Więc nawet jeżeli słabej jakości sieć EA pozwala na transmisję 1G dzisiaj, infrastruktura musi być zaprojektowana i przetestowana, aby wspierać przyszłe zastosowania, kiedy firmy będą gotowe z nich korzystać.

Porównanie: certyfikacja a kwalifikacja

Standardy pełnią istotną rolę dla certyfikacji. Wymagania testów i dokładności dla urządzeń certyfikujących są rozwijane równolegle z wymaganiami wydajności dla okablowania.

Kwalifikacja kabli nie posiada zdefiniowanych wymagań odnośnie testów, osiągów czy dokładności. Jest to pozostawione producentom testerów, którzy mogą decydować, jakie dokładnie parametry chcą mierzyć, jak dokładne ma być ich urządzenie, a także, jaki obrać system raportowania wyników. Problemem z nieustandaryzowanym testowaniem jest to, że wyniki dwóch marek nie mogą być porównywane. Dlatego żaden większy producent kabli czy konektorów nie zaakceptuje testów wykonanych kwalifikatorem w przypadku programów gwarancyjnych bądź certyfikacyjnych.

Podczas zakupu testera, niejasne może się wydawać, czym jest prawdziwy certyfikator czy kwalifikator. Czasami materiały marketingowe celowo ukrywają różnicę pomiędzy dwoma typami testerów. Wszystkie certyfikaty muszą spełniać określone kryteria. Poszukiwanie terminów kluczowych zdecydowanie pomaga odróżnić je od kwalifikatorów, takie jak:

  • spełnianie wymagań dokładności ISO/ICE 61935 oraz TIA,

  • potwierdzona dokładność ETL Level III/IIIe/IV,

  • parametry mierzone takie jak: NEXT, PSNEXT, Straty Odbiciowe, Straty Wtrąceniowe, ACR-F,

  • zasięg częstotliwości co najmniej 500 MHz.

Ostatnim wskaźnikiem jest cena. Nie da się uniknąć wysokich kosztów przy certyfikacji. Musimy zawsze być wyczuleni, jeżeli ktoś próbuje nam wmówić, że sprzedaje certyfikator za kilkanaście tysięcy złotych. Właśnie z tego powodu wielu dystrybutorów wynajmuje takie mierniki dla klientów, którzy regularnie nie wykorzystują certyfikacji. Wynajmować należy, tylko od renomowanych producentów. Ponadto, należy się upewnić, czy dane urządzenie posiada ważny certyfikat kalibracji i aktualne oprogramowanie. Ostatnie, czego byśmy sobie życzyli to dowiedzieć się po skończeniu większej instalacji, że tester nie został skalibrowany na czas.

Certyfikatory to najlepsze urządzenia gwarantujące zgodność instalacji ze standardami zdefiniowanymi przez ISO/IEC oraz ANSI/TIA. Znajdą wadliwe komponenty, źródła błędów instalacji oraz zapewnią oryginalność produktów, zwalczając podejrzenie podrobienia. Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej, skontaktuj się z naszymi specjalistami.

Od ponad 30 lat INTERLAB jest niezawodnym partnerem dla setek polskich firm i instytucji publicznych.Nasza specjalność to aparatura kontrolno-pomiarowa na potrzeby telekomunikacji, jak również instrumenty naukowo-badawcze dla uczelni.

Nasz serwis - podobnie jak wiele innych stron WWW - wykorzystuje pliki cookies. Korzystanie z witryny oznacza zgodę na ich zapis lub odczyt zgodnie z ustawieniami przeglądarki. Zobacz politykę prywatności