Первый шаг в любом проекте IoT
Проекты Интернета вещей (IoT) и промышленного Интернета вещей (IIoT) могут быть весьма сложными. Последнее, о чем вам хочется беспокоиться, это то, сможет ли ваша кабельная система справиться с той нагрузкой, которую вы на неё взвалите. Независимо от того, работаете ли вы над интеллектуальным зданием, производственным предприятием, системой наблюдения или чем-то другим, ваш первый шаг к успеху — убедиться, что ваше кабельное хозяйство готово к внедрению как информационных технологий (ИТ), так и операционных технологий (ОТ). ). Давайте посмотрим, как решить эту задачу, которая лежит в фундаменте и обеспечит успех вашего следующего проекта IoT.
Интернет вещей меняет подход к тестированию и обеспечению качества структурированных кабельных систем
В зависимости от иерархической структуры и технологических целей в проекте IoT могут использоваться совершенно разные аппаратные и программные средства, а также стратегии развертывания. При этом цель любого IoT-проекта всегда будет оставаться неизменной: автоматизация процессов, повышение эффективности и достижение бизнес-целей. Но для того, чтобы воплотить любой из этих тезисов, необходима основа. Этой основой для подключения к Интернету вещей служит кабельная система.
До появления IoT, IIoT и интеллектуальных систем зданий обеспечить готовность кабельного хозяйства к выполнению большинства задач было относительно просто. Достаточно провести сертификационные тесты, чтобы убедиться, что кабели могут поддерживать 10Base-T, 100Base-T или гигабитные скорости для использования в передаче данных клиент-сервер и вот оно - счастье.
Однако в наши дни предприятия используют кабельные системы для более широкого спектра вариантов использования. Причём, как в части передачи данных, таких как потоковая передача в реальном времени, так и для дополнительных задач, таких как питание через Ethernet (PoE). Кроме того, новые кабельные технологии и стандарты, в том числе однопарный Ethernet (SPE), вызывают необходимость в различных и более глубоких типах тестирования для обеспечения правильной работы критически важных для бизнеса сервисов IoT. Таким образом, важно понимать, что установщики кабельных систем и/или сетевые администраторы должны предпринять дополнительные шаги, чтобы гарантировать своим клиентам/работодателям, что кабельная система будет полностью поддерживать современные технологии «умного здания» и IoT.
До появления IoT, IIoT и интеллектуальных систем зданий обеспечить готовность кабельного хозяйства к выполнению большинства задач было относительно просто. Достаточно провести сертификационные тесты, чтобы убедиться, что кабели могут поддерживать 10Base-T, 100Base-T или гигабитные скорости для использования в передаче данных клиент-сервер и вот оно - счастье.
Однако в наши дни предприятия используют кабельные системы для более широкого спектра вариантов использования. Причём, как в части передачи данных, таких как потоковая передача в реальном времени, так и для дополнительных задач, таких как питание через Ethernet (PoE). Кроме того, новые кабельные технологии и стандарты, в том числе однопарный Ethernet (SPE), вызывают необходимость в различных и более глубоких типах тестирования для обеспечения правильной работы критически важных для бизнеса сервисов IoT. Таким образом, важно понимать, что установщики кабельных систем и/или сетевые администраторы должны предпринять дополнительные шаги, чтобы гарантировать своим клиентам/работодателям, что кабельная система будет полностью поддерживать современные технологии «умного здания» и IoT.
Понять, что требуется от сети и кабелей
Собственно, всё всегда начинается с постановки задачи. Выполнить чётко сформулированное гораздо проще, чем принести «то, чего на белом свете вообще не может быть». Самое важное, что нужно понять с точки зрения кабелей, — это то, что вы планируете им соединить. Звучит смешно, но смысл имеется, поскольку требования оконечных устройств диктуют, в свою очередь, требования к кабелю. Как уже упоминалось, это особенно верно при работе с устройствами IoT, которые могут сильно различаться с точки зрения того, что им требуется от сети. В целом IoT должен учитывать три ключевые области с точки зрения сетевых кабелей: скорость, мощность PoE и расстояние.
Скорость связана с потребностями в пропускной способности и допустимой задержке, которые требуются устройствам IoT для их надлежащего функционирования. Мощность — это то, будут ли конечные точки IoT получать достаточное для работы питание по кабелю с использованием технологий Power over Ethernet (PoE) и какие уровни напряжения им требуются. Наконец, расстояние относится к максимальной длине кабелей, которые необходимо проложить для соединения всех компонентов.
Для стандартных кабельных проектов методы тестирования относительно просты. Но когда мы говорим об IoT, нужно учитывать гораздо больше моментов и тонкостей. Например, для некоторых проектов Интернета вещей, таких как камеры наблюдения сверхвысокой четкости, может потребоваться многогигабитная скорость Ethernet и обеспечение выходной мощности POE++. Таким образом, кабели, используемые для этого проекта Интернета вещей, должны соответствовать или превосходить стандарты скорости и пропускной способности по сравнению с менее критичными проектами. Если мультигигабитные скорости являются частью проекта IoT или интеллектуального здания, знайте, что время, затрачиваемое на выполнение сертификационных тестов для высоких скоростей на медном кабеле, может сильно различаться в зависимости от оборудования, используемого для тестирования.
Например, многие тестеры используют тесты коэффициента частоты битовых ошибок (BERT), чтобы гарантировать, что кабель будет работать на многогигабитных скоростях. Однако для получения значимых результатов BERT занимает значительное время — до часа. AEM, с другой стороны, использует тест на базе отношения сигнал-шум (SNR), чтобы предоставить более точные результаты мультигигабитных возможностей под нагрузкой (как трафик, так и PoE), то есть в тех условиях, в котрых канал будет работать в процессе эксплуатации. Второе преимущество SNR по сравнению с BERT заключается в том, что для выполнения каждого теста требуется значительно меньше времени. Таким образом, для кабельных проектов, где необходимо выполнить сотни или тысячи мультигигабитных тестов, сэкономленные минуты на каждом кабеле выливаются в изрядную экономию времени.
Скорость связана с потребностями в пропускной способности и допустимой задержке, которые требуются устройствам IoT для их надлежащего функционирования. Мощность — это то, будут ли конечные точки IoT получать достаточное для работы питание по кабелю с использованием технологий Power over Ethernet (PoE) и какие уровни напряжения им требуются. Наконец, расстояние относится к максимальной длине кабелей, которые необходимо проложить для соединения всех компонентов.
Для стандартных кабельных проектов методы тестирования относительно просты. Но когда мы говорим об IoT, нужно учитывать гораздо больше моментов и тонкостей. Например, для некоторых проектов Интернета вещей, таких как камеры наблюдения сверхвысокой четкости, может потребоваться многогигабитная скорость Ethernet и обеспечение выходной мощности POE++. Таким образом, кабели, используемые для этого проекта Интернета вещей, должны соответствовать или превосходить стандарты скорости и пропускной способности по сравнению с менее критичными проектами. Если мультигигабитные скорости являются частью проекта IoT или интеллектуального здания, знайте, что время, затрачиваемое на выполнение сертификационных тестов для высоких скоростей на медном кабеле, может сильно различаться в зависимости от оборудования, используемого для тестирования.
Например, многие тестеры используют тесты коэффициента частоты битовых ошибок (BERT), чтобы гарантировать, что кабель будет работать на многогигабитных скоростях. Однако для получения значимых результатов BERT занимает значительное время — до часа. AEM, с другой стороны, использует тест на базе отношения сигнал-шум (SNR), чтобы предоставить более точные результаты мультигигабитных возможностей под нагрузкой (как трафик, так и PoE), то есть в тех условиях, в котрых канал будет работать в процессе эксплуатации. Второе преимущество SNR по сравнению с BERT заключается в том, что для выполнения каждого теста требуется значительно меньше времени. Таким образом, для кабельных проектов, где необходимо выполнить сотни или тысячи мультигигабитных тестов, сэкономленные минуты на каждом кабеле выливаются в изрядную экономию времени.
 |  |  |
Мультигигабитные проекты IoT, скорее всего, потребуют прокладки и тщательного тестирования кабелей категории 6A или выше, чтобы соответствовать необходимым требованиям конечного оборудования к скорости передачи. В качестве общего руководства по использованию Cat 5e, Cat 6 и Cat 6A для 2.5 и 5GBASE-T Ethernet может использоваться следующая диаграмма. Для 10GBASE-T Ethernet всегда рекомендуется кабель Cat 6A или выше:
 |
Существуют также проекты IoT, в которых конечным устройствам не требуется много энергии или скорости, а вместо этого требуются очень длинные кабели. Для проектов такого типа четырехпарные стандарты Ethernet и PoE могут с лихвой перекрыть требования по скорости и мощности РоЕ, но не могут обеспечить требования к расстоянию. Вместо этого более подходящим вариантом могут быть альтернативные стандарты Ethernet и кабелей. Например, IEEE недавно объявила о стандарте 802.3cg 10Base-T1, специально предназначенном для проектов IoT, которые требуют меньше скорости/мощности, но требуют прокладки кабелей на очень большие расстояния. 10Base-T1 может обеспечить пропускную способность до 10 Мбит/с и мощность 13 Вт при работе на расстоянии до 1000 метров.
Также, немалый интерес представляет то, что этот стандарт работает с медным кабелем с одной парой, а не с четырехпарным кабелем, который является нормой для большинства систем Ethernet. Однопарный Ethernet (SPE) также обеспечивает более низкую стоимость, более тонкие и легкие кабели. Это отличный вариант для проектов IoT, которые соответствуют этим требованиям.
Наконец, всегда помните, что для вашего проекта IoT лучшей физической средой передачи может оказаться оптоволокно. Волокно имеет несколько преимуществ по сравнению с медью, в том числе гораздо большую скорость и ограничения по расстоянию. Хотя оптоволокно, как правило, дороже в установке по сравнению с медью, имейте в виду, что долговечность оптоволоконных кабелей намного выше по сравнению с альтернативами на основе витой пары. Кроме того, правильно установленная оптоволоконная система может прослужить десятилетиями. Модернизация в плане скорости/задержки по оптоволокну может быть достигнута путем замены модульного трансивера (SFP) при использовании того же физического оптоволоконного кабеля.
То же самое не всегда можно сказать о кабельной системе на основе меди, который часто требует замены кабеля для достижения увеличения скорости и задержки. Волоконная оптика также невосприимчива к внешним факторам, которые могут быть критичными для медных кабелей. Например, оптоволокно может работать в областях с более высокой температурой и не подвержено влиянию электромагнитных помех.
Также, немалый интерес представляет то, что этот стандарт работает с медным кабелем с одной парой, а не с четырехпарным кабелем, который является нормой для большинства систем Ethernet. Однопарный Ethernet (SPE) также обеспечивает более низкую стоимость, более тонкие и легкие кабели. Это отличный вариант для проектов IoT, которые соответствуют этим требованиям.
Наконец, всегда помните, что для вашего проекта IoT лучшей физической средой передачи может оказаться оптоволокно. Волокно имеет несколько преимуществ по сравнению с медью, в том числе гораздо большую скорость и ограничения по расстоянию. Хотя оптоволокно, как правило, дороже в установке по сравнению с медью, имейте в виду, что долговечность оптоволоконных кабелей намного выше по сравнению с альтернативами на основе витой пары. Кроме того, правильно установленная оптоволоконная система может прослужить десятилетиями. Модернизация в плане скорости/задержки по оптоволокну может быть достигнута путем замены модульного трансивера (SFP) при использовании того же физического оптоволоконного кабеля.
То же самое не всегда можно сказать о кабельной системе на основе меди, который часто требует замены кабеля для достижения увеличения скорости и задержки. Волоконная оптика также невосприимчива к внешним факторам, которые могут быть критичными для медных кабелей. Например, оптоволокно может работать в областях с более высокой температурой и не подвержено влиянию электромагнитных помех.
Понять, что требуется от сети и кабелей
Общеизвестно, что новые кабельные проекты должны быть полностью сертифицированы установщиком. Тем не менее, многие проекты IoT стремятся повторно использовать уже существующие кабели. Обязательно обратите внимание, что предположение о том, что старая кабельная система заработает как должно в применение к IoT совершенно неправомочно. Это особенно верно, учитывая сильно различающиеся требования к скорости/мощности/расстоянию, присущие проектам IoT.
Чтобы избежать проблем с устранением неполадок, которые могут негативно сказаться на скорости развертывания IoT, не забудьте также тщательно сертифицировать или квалифицировать все существующие кабельные линии. Сюда входят не только кабели, соединяющие конечные точки и датчики IoT, но и все каналы восходящей связи. Помните, IoT дают значительную дополнительную нагрузку на сеть. Поэтому крайне важно протестировать физический восходящий кабель, чтобы убедиться в отсутствии дефектов, которые могут повлиять на производительность.
Еще один момент подготовки кабеля относится к устройствам IoT, которые будут подключаться через Wi-Fi. При высокоплотном развертывании беспроводного Интернета вещей могут возникать узкие места между коммутаторами уровня доступа и точками доступа Wi-Fi (WAP), к которым они подключаются. Если ваш проект IoT требует развертывания точек доступа с поддержкой WiFi 6 или WiFi 6E для обеспечения большей плотности с точки зрения беспроводной связи, то существующие кабели необходимо будет повторно протестировать и, возможно, прокладывать заново. Текущие WAP корпоративного уровня теоретически могут развивать скорость до 9,6 Гбит/с. Таким образом, восходящая(ие) линия(и) к WAP должна соответствовать этим скоростям или превышать их. Этого можно добиться, проложив несколько медных кабелей к точкам доступа, имеющим многопортовые функции. В качестве альтернативы можно использовать мультигигабитный Ethernet, если существующая кабельная система сертифицирована для работы на более высоких скоростях. Также учтите, что для новых точек доступа может потребоваться большее энергопотребление PoE по сравнению с WAP предыдущего поколения.
Чтобы избежать проблем с устранением неполадок, которые могут негативно сказаться на скорости развертывания IoT, не забудьте также тщательно сертифицировать или квалифицировать все существующие кабельные линии. Сюда входят не только кабели, соединяющие конечные точки и датчики IoT, но и все каналы восходящей связи. Помните, IoT дают значительную дополнительную нагрузку на сеть. Поэтому крайне важно протестировать физический восходящий кабель, чтобы убедиться в отсутствии дефектов, которые могут повлиять на производительность.
Еще один момент подготовки кабеля относится к устройствам IoT, которые будут подключаться через Wi-Fi. При высокоплотном развертывании беспроводного Интернета вещей могут возникать узкие места между коммутаторами уровня доступа и точками доступа Wi-Fi (WAP), к которым они подключаются. Если ваш проект IoT требует развертывания точек доступа с поддержкой WiFi 6 или WiFi 6E для обеспечения большей плотности с точки зрения беспроводной связи, то существующие кабели необходимо будет повторно протестировать и, возможно, прокладывать заново. Текущие WAP корпоративного уровня теоретически могут развивать скорость до 9,6 Гбит/с. Таким образом, восходящая(ие) линия(и) к WAP должна соответствовать этим скоростям или превышать их. Этого можно добиться, проложив несколько медных кабелей к точкам доступа, имеющим многопортовые функции. В качестве альтернативы можно использовать мультигигабитный Ethernet, если существующая кабельная система сертифицирована для работы на более высоких скоростях. Также учтите, что для новых точек доступа может потребоваться большее энергопотребление PoE по сравнению с WAP предыдущего поколения.
Выбор подходящего инструмента для тестирования кабелей IoT
Когда дело доходит до тестирования кабелей на готовность к IoT, есть две отдельные группы пользователей, которым требуются разные типы инструментов тестирования. С одной стороны, у нас есть кабельные подрядчики и сторонние системные интеграторы, которым требуются приборы для полной сертификации новых кабелей для проекта IoT. Для этой группы AEM TestPro предоставляет полные сертифицирующие тестеры кабелей, которые можно использовать для получения гарантии производителя установленных кабелей.
Если требуется полная сертификация, TestPro предлагает лучший в своем классе 6-секундный автоматический сертификационный тест, который также можно настроить для включение в тестирование дополнительных стандартов по критерию «PASS/FAIL» ANSI и TIA, которые особенно важны для кабелей IoT. Эти дополнительные тесты включены в параметры тестирования, обозначенные знаком (+) при тестировании постоянных линий и (++) при тестировании каналов каналов, и включают в себя:
Если требуется полная сертификация, TestPro предлагает лучший в своем классе 6-секундный автоматический сертификационный тест, который также можно настроить для включение в тестирование дополнительных стандартов по критерию «PASS/FAIL» ANSI и TIA, которые особенно важны для кабелей IoT. Эти дополнительные тесты включены в параметры тестирования, обозначенные знаком (+) при тестировании постоянных линий и (++) при тестировании каналов каналов, и включают в себя:
- TCL и ELCL для анализа помехоустойчивости
- Тесты на асимметрию сопротивления постоянному току для тестирования PoE при более высоких (60+ Вт) уровнях мощности
- TDR (расстояние до места повреждения) для возвратных потерь, NEXT и экрана, а также ACRN, PSACRN и импеданс.
- Тестирование скорости мультигигабитного канала на основе SNR до 10GigE.
С другой стороны, штатные сетевые администраторы, скорее всего, будут более заинтересованы в том, чтобы существующие кабели могли работать в соответствии с требованиями устанавливаемого IoT-устройства. Для этой группы Network Service Assistant (NSA) от AEM — это инструмент, который заполняет пробел между базовыми инструментами проверки/квалификационных испытаний и более дорогими инструментами для сертификации кабелей, такими как TestPro. NSA выполняет все необходимые тесты в линии, рассчитанной на мультигигабитную скорость, нагрузку PoE, проводными и беспроводными сетями, которые предлагает TestPro. С точки зрения тестирования витой пары NSA предлагает однонаправленное тестирование Certi-Lite, позволяющим убедиться, что тестируемая линия соответствует стандарту тестирования ANSI/TIA CAT5e, CAT6, CAT6A. Немаловажно и то, что цена NSA в разы меньше цены сертифицирующего тестера. Это делает NSA идеальным универсальным инструментом для администраторов, которым требуется надежное и полнофункциональное решение для тестирования кабелей IoT.