Будущее – за структурированными сетями

Широкое распространение технологии Ethernet в промышленной среде повлекло за собой переход к структурированным ка­бельным сетям. В статье кратко описана разработанная компанией HARTING новая технология монтажа, которая отличается гибкостью, малыми трудозатратами и воз­можностью применения в сетях с высокой скоростью передачи данных.

Когда началось внедрение технологии Ethernet в промышленную среду, стало оче­видным, что существовавшие в тот период ка­бельные сети уже не могли поддерживать воз­росшие скорости передачи данных. Раньше всех эту проблему ощутили в вычислитель­ных центрах и офисах, т.е. в отраслях, свя­занных с передачей больших объемов инфор­мации. Высокоскоростные протоколы Ether­net, соответствующие стандарту IEEE802.3, уже представляли собой основу многих част­ных сетей передачи данных. В результате на­зрела необходимость пересмотра всей концеп­ции построения кабельных сетей и определе­ния путей их дальнейшей модернизации. При этом одним из основных был вопрос: смогут ли промышленные кабельные сети, построен­ные на распространенных в то время принци­пах, удовлетворить растущие потребности пользователей?

Ранее кабельные сети строились, как пра­вило, с учетом следующих положений:

• сеть прокладывалась, когда все оборудова­ние было установлено на свои места. В слу­чае изменения количества или расположе­ния оборудования кабельная сеть также изменялась, а проложенные кабели заме­нялись новыми
• максимальная скорость передачи данных по сети составляла 100 Мбит/с, для обес­печения которой достаточно было исполь­зовать 4-жильный медный кабель и 4-кон­тактные соединители
• кабели и соединители были рассчитаны на применение в сетях категории не выше 5, их конструкция позволяла быстро и просто монтировать сеть на месте ее эксплуатации. Постепенно на рынке появлялось все боль­ше промышленного оборудования, для обмена данными с которым использовалась техноло­гия GigabitEthernet. Это вступало в противо­речие с вышеперечисленными требованиями к кабельным сетям, так как в GigabitEthernetиспользуется полнодуплексный режим пере­дачи данных, для которого необходимы 8-про­водные линии связи.

К современным сетям предъявляются тре­бования высокой степени совместимости со стандартизованной технологией Ethernet. Пользователи хотят иметь кабельную сеть, компоненты которой обеспечивают простую и быструю интеграцию в информационную ма­гистраль. Поэтому более 15 лет назад было предложено прокладывать сети, не зависящие от используемого протокола передачи данных, с тем, чтобы эти работы выполнялись до уста­новки оборудования и, желательно, на этапе строительства зданий. Такие кабельные сети были названы структурированными. И хотя этот термин относится, скорее, к инфраструк­туре зданий, а стандарты ISO/IEC 24702 и EN 50173-3 (рис. 1) первоначально отражали возможность использования этих сетей в про­мышленной среде, присущие им преимуще­ства обеспечили широкое распространение структурированных сетей и в других отраслях.

Рис. 1. Стандарты ISO/IEC 11801 и EN 50173

Преимущества структурированных ка­бельных сетей:

• универсальность: возможность использова­ния для передачи информации любого вида (видео, аудио, мультимедиа и др.)
• перспективная конструкция: возможность применения новых технологий передачи данных (1 Гбит и 10 Гбит Ethernet)
• большой срок службы, рассчитанный на несколько поколений устройств
• высокая степень совместимости с новым оборудованием, простая и быстрая интег­рация оборудования в сеть
• возможность монтажа кабельной сети из заранее смонтированных и проверенных на предприятии сегментов.

СТРУКТУРИРОВАННАЯ КАБЕЛЬНАЯ СЕТЬ: НОВЫЕ РЕШЕНИЯ

Для успешной эксплуатации структуриро­ванной кабельной сети в производственной среде необходимы новые решения. Следует иметь в виду, что кабельная сеть в условиях производства должна отличаться высокой на­дежностью, а соединители – удовлетворять жестким требованиям класса IP 65/67 по устойчивости к воздействию окружающей сре­ды. Для передачи данных со скоростью 1 Гбит/с (а в будущем – и 10 Гбит/с) необходи­мо использовать 8-жильные кабели и 8-кон­тактные соединители с характеристиками, со­ответствующими категории 6_A (класс Е_А) при полосе частот 500 МГц. Существующая в на­стоящее время и многократно испытанная тех­нология соединений должна поставляться вместе с изделием и в дальнейшем адаптироваться к промышленной среде. Кабельная сеть долж­на быть универсальной и обеспечивать воз­можность модификации в соответствии с тре­бованиями пользователей.

При адаптации кабельной сети к производ­ственной среде следует учесть, что кроме со­единителя RJ45 в промышленном оборудова­нии широко применяется соединитель M12.

4-контактный соединитель с D-кодировани­ем, исключающим ошибки при стыковке ответных частей, уже не соответствует требо­ваниям, отвечающим высокоскоростным про­токолам связи, таким как 1 Гбит Ethernet, и должен быть заменен 8-контактным соедини­телем M12. В расчете на перспективу компа­ния HARTING при разработке соединителей ориентировалась на скорость передачи 10 Гбит/с, что соответствует, по крайней мере, классу Е_А или категории 6_A с возможностью пе­редачи сигналов в полосе частот до 500 МГц. С учетом упомянутых выше новых требований компания разработала новую технологию со­единений Ha-VIS preLink, предназначенную для применения в структурированных кабель­ных сетях. Она содержит все компоненты, не­обходимые для монтажа структурированной ка­бельной сети согласно стандарту ISO/IEC 24702, а именно:

• 8-жильный гибкий кабель, пригодный для промышленной сети со скоростью передачи данных 1 и 10 Гбит/с

технологию Ha-VIS preLink подключения кабеля к соединителям RJ45 с классом за­щиты от воздействия окружающей среды IP 20, а также к соединителям PushPull, Han 3A и M12 с классом защиты IP 65/67 (рис. 2)

• распределительное оборудование (в 19­дюймовом корпусе или монтируемое на DIN-рейку)
• коммутационные шнуры с классом защиты от воздействия окружающей среды от IP 20 до IP 65/67
• инструменты и дополнительные приспособ­ления.

Компоненты сети при использовании различных типов кабелей

Рис. 2. Подключение кабеля к соединителям по технологии Ha-VIS preLink

Важная роль в обеспечении связи между ав­томатизированным промышленным оборудо­ванием и традиционными сетями передачи данных отведена модулям соединителей M12. Впервые пользователи, работающие в про­изводственной среде, получают рассчитанную на длительную эксплуатацию кабельную сеть со скоростями передачи данных от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с и возможностью выбора типа со­единителей: RJ45, PushPull или M12 (табли­ца). В любое время можно осуществить про­стую и экономичную модернизацию сети без изменения расположения кабелей, уже прове­ренных в эксплуатации. Универсальная технология Ha-VIS preLink также позволяет легко и просто заменять соединители M12 на RJ45 и обратно.

Преимущества технологии Ha–VIS preLink:

• возможность применения как в производ­ственной, так и офисной средах
• возможность передачи данных со скоро­стью от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с
• возможность выбора типа соединителя: RJ45 или M12
• простой и экономичный монтаж
• повышенная надежность благодаря исполь­зованию заранее смонтированных и прове­ренных кабельных сегментов
• открытость и гибкость, возможность мо­дернизации сети в соответствии с потребно­стями клиентов
• большой срок службы.