eng
Выпуск #3/2021
А.Некрасов, Н.Лиманский, Б.Попов, В.Попов
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ LAN-КАБЕЛЕЙ С МНОГОПРОВОЛОЧНЫМИ ПРОВОДНИКАМИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ LAN-КАБЕЛЕЙ С МНОГОПРОВОЛОЧНЫМИ ПРОВОДНИКАМИ
Просмотры: 1690
DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.32.36
Приводятся результаты исследования основных электрических характеристик LAN-кабелей с многопроволочными медными проводниками серийного производства АО "Самарская кабельная компания". Экспериментально установлено, что они по электрическим характеристикам практически не отличаются от аналогичных кабелей со сплошными (однопроволочными) проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е.
Приводятся результаты исследования основных электрических характеристик LAN-кабелей с многопроволочными медными проводниками серийного производства АО "Самарская кабельная компания". Экспериментально установлено, что они по электрическим характеристикам практически не отличаются от аналогичных кабелей со сплошными (однопроволочными) проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е.
Теги: flexible lan cables high-frequency electrical parameters of symmetric cables jsc samara cable company lan cables lan-кабели lan-кабели гибкие low-frequency electrical parameters of symmetric cables ао "самарская кабельная компания" высокочастотные электрические параметры симметричных кабелей низкочастотные электрические параметры симметричных кабелей
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ LAN-КАБЕЛЕЙ
с многопроволочными проводниками
А.Некрасов, начальник отдела стратегического маркетинга АО "Самарская кабельная компания",
Н.Лиманский, к.т.н., доцент ПГУТИ,
Б.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ,
В.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ / inkat@inbox.ru
УДК 679.746.52, DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.32.36
Приводятся результаты исследования основных электрических характеристик LAN-кабелей с многопроволочными медными проводниками серийного производства АО "Самарская кабельная компания". Экспериментально установлено, что они по электрическим характеристикам практически не отличаются от аналогичных кабелей со сплошными (однопроволочными) проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е.
Введение
Как показывают данные аналитиков телекомрынка, в условиях пандемии COVID-19 абонентская база сетей фиксированного широкополосного доступа (ШПД) в России растет быстрее, чем это наблюдалось в 2018–2019 годах. Сегодня в сетях ШПД операторов разного размера широко используется архитектура FTTB (волокно − до здания), согласно которой для абонентской разводки применяются симметричные LAN-кабели с медными жилами. Такие кабели являются также наиболее широко используемым видом кабельной продукции в структурированных кабельных системах (СКС).
Опыт работы реальных сетей ШПД показывает, что обязательным условием обеспечения лояльности абонентов при высокой конкуренции на рынке является высокое качество кабельной проводки. Только в этом случае более экономичная архитектура FTTB может успешно конкурировать с полностью оптическими решениями на основе FTTH (волокно до квартиры / частного дома).
Во второй половине 2019 года в АО "Самарская кабельная компания" (СКК) было возобновлено серийное производство LAN-кабелей (кабелей медных симметричных парной скрутки). Для изготовления этой продукции приобретено современное импортное высокоскоростное специализированное оборудование, обеспечивающее высокое качество кабеля. Технологический процесс изготовления высокооднородной изолированной жилы является модернизированным, совмещающим в себе несколько последовательных технологических операций: волочение, отжиг и изолирование медной жилы.
Новая экструзионная линия оснащена системой автоматического регулирования погонной емкости, диаметра и эксцентриситета изолированной жилы, а также проверки электрической прочности изоляции. Она обеспечивает допуск на толщину изоляции ±1% (0,003 мм), допуск на номинальную емкость менее 2 пФ и концентричность более 0,95.
Важной гарантией качества LAN-кабелей является применение в конструкции только качественных материалов. Для изготовления токопроводящих жил используется медная катанка производства АО "Уралэлектромедь" – одна из лучших производимых в России. Для изоляции применяется полиэтилен фирмы Borealis, обеспечивающий высокую стабильность электрических характеристик кабеля.
Отметим также, что в "СКК", которая производит телекоммуникационные кабели с 1952 года, функционирует система менеджмента качества (СМК) как средство, обеспечивающее демонстрацию своей способности постоянно поставлять кабельную продукцию, отвечающую требованиям потребителей и соответствующую законодательным требованиям и требованиям нормативной документации. Руководство компании ставит своей целью повышение удовлетворенности потребителей посредством результативного применения СМК, включая процессы улучшения. В рамках инспекционных проверок СМК подтверждено действие сертификатов соответствия систем менеджмента требованиям российских и международных стандартов: ISO 9001; ISO 14001; ГОСТ РВ 0015-002. Работа по подтверждению соответствия СМК требованиям международных стандартов позволяет подтвердить статус одного из лучших поставщиков кабельной продукции вообще и LAN-кабелей в частности.
Итоги работы АО "СКК" по выпуску LAN-кабелей типа U/UTP cat 5e 4 × 2 × 0,52 с однопроволочными медными проводниками в 2020 году и в первые месяцы 2021 года показали, что эта продукция обладает высокими и стабильными электрическими характеристиками и полностью отвечает требованиям ГОСТ Р 54429-2011 и международному стандарту ISO/IEC 11801 [1, 2].
Наряду с LAN-кабелями с однопроволочными проводниками на рынке востребованы и аналогичные по конструкции кабели с многопроволочными проводниками. Главное их преимущество − повышенная гибкость. Они обычно применяются для изготовления шнуровой продукции (патч-кордов). Спрос на такую продукцию российского рынка до последнего времени удовлетворялся преимущественно поставками из-за рубежа.
Недавно АО "СКК" освоило производство таких конструкций медножильных LAN-кабелей. Их токопроводящие жилы изготавливаются путем скрутки семи тонких медных проволок.
Настоящая статья посвящена экспериментальному исследованию тех электрических характеристик четырехпарных LAN-кабелей типа U/UTP Cat. 5e с многопроволочными проводниками, которые критичны к наличию в их конструкции таких проводников. В исследуемом кабеле проводники изготавливались путем скрутки семи медных проволок диаметром 0,2 мм – маркировка U/UTP Cat. 5e 4 × 2 × 7/0,2.
Низкочастотные электрические характеристики LAN-кабелей с многопроволочными проводниками
Рассмотрим основные низкочастотные электрические характеристики четырехпарного кабеля типа U/UTP Cat. 5e с поливинилхлоридной оболочкой производства АО "СКК". Данные параметры кабеля сильно зависят от геометрической и структурной однородности изолированных жил, в том числе и проводников. Только высокая геометрическая и структурная однородность гарантирует выполнение норм и высокую стабильность электрических характеристик кабеля.
Согласно ГОСТ Р 54429-2011 "Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия" основные низкочастотные характеристики должны иметь следующие значения:
Для анализа электрических характеристик было взято пять протоколов испытаний кабеля указанного выше типа стандартной длины 305 м.
Результаты измерений низкочастотных характеристик отдельных пар кабеля были статистически обработаны с учетом того, что они подчиняются нормальному закону распределения [3] и характеризуются статистическим средним значением и среднеквадратическим отклонением от среднего значения. Результаты статистической обработки приведены в табл.1. Буквой σ обозначено среднеквадратичное отклонение характеристики.
Сравнение результатов статистической обработки данных измерения низкочастотных характеристик, приведенных в табл.1, с параметрами аналогичного кабеля с однопроволочными проводниками показывает, что они достаточно близки. Сопротивление медных многопроволочных проводников соответствует норме и очень стабильно. Омическая и емкостная асимметрии в пять раз меньше (лучше) допустимых величин. Рабочая емкость не превышает нормативного значения. Все это говорит о высокой геометрической и структурной однородности изолированных проводников исследуемого кабеля.
Высокочастотные электрические характеристики LAN-кабелей с многопроволочными проводниками
К основным высокочастотным характеристикам LAN-кабелей относятся: коэффициент затухания (Insertion Loss) α, дБ/100 м; волновое сопротивление Zo/s, Ом; возвратные потери (Return Loss), дБ/100 м; время задержки сигнала τр, нс/100 м; максимальная разность времени задержки сигнала между любыми парами ∆tp, нс/100 м; суммарное переходное затухание на ближнем конце PS NEXT, дБ/100 м; защищенность от суммарной мощности влияния на дальнем конце PS ELFEXT, дБ/100 м.
На рис.1 показаны частотные характеристики коэффициента затухания исследуемого четырехпарного кабеля типа U/UTP Cat. 5e на длине 100 м.
Отметим, что на этом и последующих рисунках наряду с соответствующими характеристиками для всех четырех пар изображены кривые верхнего (В. пред.) и/или нижнего предельных (Н. пред.) значений.
Наиболее зависимыми от неоднородностей в кабеле являются волновое сопротивление, возвратные потери, суммарное переходное затухание на ближнем конце и защищенность от суммарной мощности влияния на дальнем конце. Рассмотрим эти характеристики.
Волновое сопротивление и возвратные потери (затухание отражения) взаимосвязаны и очень существенно зависят от степени чистоты медных проводников, от равномерности диэлектрической проницаемости изоляции, однородности геометрических характеристик по длине кабеля. На рис.2 и 3 показаны частотные характеристики соответственно волнового сопротивления и возвратных потерь исследуемого кабеля на длине 100 м.
Анализ представленных на рис.2 и 3 частотных характеристик волнового сопротивления и возвратных потерь указывает на высокую однородность исследуемого кабеля.
Относительно параметров взаимного влияния здесь необходимо отметить следующее.
Исторически для LAN-кабелей принято нормировать практически все характеристики, в том числе и характеристики взаимного влияния, на длину 100 м. В действующем ГОСТ Р 54529-2011 нормирование электрических характеристик взаимного влияния LAN-кабелей выполняется как для отдельных комбинаций цепи, так и для суммарного значения помехи при учете влияния всех цепей кабеля на каждую отдельную цепь. Суммарная помеха нормируется на 3 дБ ниже помехи для отдельных комбинаций цепей кабеля. В реальных условиях в кабеле рабочими являются все пары, поэтому наиболее целесообразно оценивать суммарное (Power Sum) значение помех.
На рис.4 приведены результаты измерений суммарного переходного затухания на ближнем конце, а на рис.5 − защищенности от суммарной мощности влияния на дальнем конце исследуемого кабеля с многопроволочными проводниками.
Анализ представленных на рис.4 и 5 результатов измерения характеристик взаимных влияний показывает, что исследуемый кабель с многопроволочными проводниками в диапазоне частот до 100 МГц полностью отвечает установленным нормам.
Заключение
Подводя итоги исследований основных электрических характеристик четырехпарных LAN-кабелей типа U/UTP Cat. 5e с многопроволочными медными проводниками, можно уверенно сделать вывод, что по этим параметрам они мало отличаются от аналогичных кабелей с однопроволочными проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е. Для обеспечения высокой надежности и гибкости этих кабелей следует уделять особое внимание качественным характеристикам технологии изготовления многопроволочных медных проводников.
ЛИТЕРАТУРА
Андреев В., Бульхин А., Попов Б., Попов В. Качество LAN-кабелей – основа надежной работы СКС и сетей ШПД // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 24−27.
Андреев В., Баннов В., Ключников В., Попов Б., Попов В. Параметры взаимных влияний LAN-кабелей в широком диапазоне частот // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 5. С. 14−19.
Шварцман В.О. Взаимные влияния в кабелях связи. М.: Связь, 1996. 416 c.
с многопроволочными проводниками
А.Некрасов, начальник отдела стратегического маркетинга АО "Самарская кабельная компания",
Н.Лиманский, к.т.н., доцент ПГУТИ,
Б.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ,
В.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ / inkat@inbox.ru
УДК 679.746.52, DOI: 10.22184/2070-8963.2021.95.3.32.36
Приводятся результаты исследования основных электрических характеристик LAN-кабелей с многопроволочными медными проводниками серийного производства АО "Самарская кабельная компания". Экспериментально установлено, что они по электрическим характеристикам практически не отличаются от аналогичных кабелей со сплошными (однопроволочными) проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е.
Введение
Как показывают данные аналитиков телекомрынка, в условиях пандемии COVID-19 абонентская база сетей фиксированного широкополосного доступа (ШПД) в России растет быстрее, чем это наблюдалось в 2018–2019 годах. Сегодня в сетях ШПД операторов разного размера широко используется архитектура FTTB (волокно − до здания), согласно которой для абонентской разводки применяются симметричные LAN-кабели с медными жилами. Такие кабели являются также наиболее широко используемым видом кабельной продукции в структурированных кабельных системах (СКС).
Опыт работы реальных сетей ШПД показывает, что обязательным условием обеспечения лояльности абонентов при высокой конкуренции на рынке является высокое качество кабельной проводки. Только в этом случае более экономичная архитектура FTTB может успешно конкурировать с полностью оптическими решениями на основе FTTH (волокно до квартиры / частного дома).
Во второй половине 2019 года в АО "Самарская кабельная компания" (СКК) было возобновлено серийное производство LAN-кабелей (кабелей медных симметричных парной скрутки). Для изготовления этой продукции приобретено современное импортное высокоскоростное специализированное оборудование, обеспечивающее высокое качество кабеля. Технологический процесс изготовления высокооднородной изолированной жилы является модернизированным, совмещающим в себе несколько последовательных технологических операций: волочение, отжиг и изолирование медной жилы.
Новая экструзионная линия оснащена системой автоматического регулирования погонной емкости, диаметра и эксцентриситета изолированной жилы, а также проверки электрической прочности изоляции. Она обеспечивает допуск на толщину изоляции ±1% (0,003 мм), допуск на номинальную емкость менее 2 пФ и концентричность более 0,95.
Важной гарантией качества LAN-кабелей является применение в конструкции только качественных материалов. Для изготовления токопроводящих жил используется медная катанка производства АО "Уралэлектромедь" – одна из лучших производимых в России. Для изоляции применяется полиэтилен фирмы Borealis, обеспечивающий высокую стабильность электрических характеристик кабеля.
Отметим также, что в "СКК", которая производит телекоммуникационные кабели с 1952 года, функционирует система менеджмента качества (СМК) как средство, обеспечивающее демонстрацию своей способности постоянно поставлять кабельную продукцию, отвечающую требованиям потребителей и соответствующую законодательным требованиям и требованиям нормативной документации. Руководство компании ставит своей целью повышение удовлетворенности потребителей посредством результативного применения СМК, включая процессы улучшения. В рамках инспекционных проверок СМК подтверждено действие сертификатов соответствия систем менеджмента требованиям российских и международных стандартов: ISO 9001; ISO 14001; ГОСТ РВ 0015-002. Работа по подтверждению соответствия СМК требованиям международных стандартов позволяет подтвердить статус одного из лучших поставщиков кабельной продукции вообще и LAN-кабелей в частности.
Итоги работы АО "СКК" по выпуску LAN-кабелей типа U/UTP cat 5e 4 × 2 × 0,52 с однопроволочными медными проводниками в 2020 году и в первые месяцы 2021 года показали, что эта продукция обладает высокими и стабильными электрическими характеристиками и полностью отвечает требованиям ГОСТ Р 54429-2011 и международному стандарту ISO/IEC 11801 [1, 2].
Наряду с LAN-кабелями с однопроволочными проводниками на рынке востребованы и аналогичные по конструкции кабели с многопроволочными проводниками. Главное их преимущество − повышенная гибкость. Они обычно применяются для изготовления шнуровой продукции (патч-кордов). Спрос на такую продукцию российского рынка до последнего времени удовлетворялся преимущественно поставками из-за рубежа.
Недавно АО "СКК" освоило производство таких конструкций медножильных LAN-кабелей. Их токопроводящие жилы изготавливаются путем скрутки семи тонких медных проволок.
Настоящая статья посвящена экспериментальному исследованию тех электрических характеристик четырехпарных LAN-кабелей типа U/UTP Cat. 5e с многопроволочными проводниками, которые критичны к наличию в их конструкции таких проводников. В исследуемом кабеле проводники изготавливались путем скрутки семи медных проволок диаметром 0,2 мм – маркировка U/UTP Cat. 5e 4 × 2 × 7/0,2.
Низкочастотные электрические характеристики LAN-кабелей с многопроволочными проводниками
Рассмотрим основные низкочастотные электрические характеристики четырехпарного кабеля типа U/UTP Cat. 5e с поливинилхлоридной оболочкой производства АО "СКК". Данные параметры кабеля сильно зависят от геометрической и структурной однородности изолированных жил, в том числе и проводников. Только высокая геометрическая и структурная однородность гарантирует выполнение норм и высокую стабильность электрических характеристик кабеля.
Согласно ГОСТ Р 54429-2011 "Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия" основные низкочастотные характеристики должны иметь следующие значения:
- электрическое сопротивление медных жил постоянному току R: не более 95 Ом/км;
- омическая асимметрия жил в рабочей паре ∆R: не более 2%;
- рабочая емкость С: не более 56 нФ/км;
- емкостная асимметрия рабочей пары E: не более 1600 пФ/км.
Для анализа электрических характеристик было взято пять протоколов испытаний кабеля указанного выше типа стандартной длины 305 м.
Результаты измерений низкочастотных характеристик отдельных пар кабеля были статистически обработаны с учетом того, что они подчиняются нормальному закону распределения [3] и характеризуются статистическим средним значением и среднеквадратическим отклонением от среднего значения. Результаты статистической обработки приведены в табл.1. Буквой σ обозначено среднеквадратичное отклонение характеристики.
Сравнение результатов статистической обработки данных измерения низкочастотных характеристик, приведенных в табл.1, с параметрами аналогичного кабеля с однопроволочными проводниками показывает, что они достаточно близки. Сопротивление медных многопроволочных проводников соответствует норме и очень стабильно. Омическая и емкостная асимметрии в пять раз меньше (лучше) допустимых величин. Рабочая емкость не превышает нормативного значения. Все это говорит о высокой геометрической и структурной однородности изолированных проводников исследуемого кабеля.
Высокочастотные электрические характеристики LAN-кабелей с многопроволочными проводниками
К основным высокочастотным характеристикам LAN-кабелей относятся: коэффициент затухания (Insertion Loss) α, дБ/100 м; волновое сопротивление Zo/s, Ом; возвратные потери (Return Loss), дБ/100 м; время задержки сигнала τр, нс/100 м; максимальная разность времени задержки сигнала между любыми парами ∆tp, нс/100 м; суммарное переходное затухание на ближнем конце PS NEXT, дБ/100 м; защищенность от суммарной мощности влияния на дальнем конце PS ELFEXT, дБ/100 м.
На рис.1 показаны частотные характеристики коэффициента затухания исследуемого четырехпарного кабеля типа U/UTP Cat. 5e на длине 100 м.
Отметим, что на этом и последующих рисунках наряду с соответствующими характеристиками для всех четырех пар изображены кривые верхнего (В. пред.) и/или нижнего предельных (Н. пред.) значений.
Наиболее зависимыми от неоднородностей в кабеле являются волновое сопротивление, возвратные потери, суммарное переходное затухание на ближнем конце и защищенность от суммарной мощности влияния на дальнем конце. Рассмотрим эти характеристики.
Волновое сопротивление и возвратные потери (затухание отражения) взаимосвязаны и очень существенно зависят от степени чистоты медных проводников, от равномерности диэлектрической проницаемости изоляции, однородности геометрических характеристик по длине кабеля. На рис.2 и 3 показаны частотные характеристики соответственно волнового сопротивления и возвратных потерь исследуемого кабеля на длине 100 м.
Анализ представленных на рис.2 и 3 частотных характеристик волнового сопротивления и возвратных потерь указывает на высокую однородность исследуемого кабеля.
Относительно параметров взаимного влияния здесь необходимо отметить следующее.
Исторически для LAN-кабелей принято нормировать практически все характеристики, в том числе и характеристики взаимного влияния, на длину 100 м. В действующем ГОСТ Р 54529-2011 нормирование электрических характеристик взаимного влияния LAN-кабелей выполняется как для отдельных комбинаций цепи, так и для суммарного значения помехи при учете влияния всех цепей кабеля на каждую отдельную цепь. Суммарная помеха нормируется на 3 дБ ниже помехи для отдельных комбинаций цепей кабеля. В реальных условиях в кабеле рабочими являются все пары, поэтому наиболее целесообразно оценивать суммарное (Power Sum) значение помех.
На рис.4 приведены результаты измерений суммарного переходного затухания на ближнем конце, а на рис.5 − защищенности от суммарной мощности влияния на дальнем конце исследуемого кабеля с многопроволочными проводниками.
Анализ представленных на рис.4 и 5 результатов измерения характеристик взаимных влияний показывает, что исследуемый кабель с многопроволочными проводниками в диапазоне частот до 100 МГц полностью отвечает установленным нормам.
Заключение
Подводя итоги исследований основных электрических характеристик четырехпарных LAN-кабелей типа U/UTP Cat. 5e с многопроволочными медными проводниками, можно уверенно сделать вывод, что по этим параметрам они мало отличаются от аналогичных кабелей с однопроволочными проводниками и полностью отвечают требованиям, предъявляемым к кабелям категории 5е. Для обеспечения высокой надежности и гибкости этих кабелей следует уделять особое внимание качественным характеристикам технологии изготовления многопроволочных медных проводников.
ЛИТЕРАТУРА
Андреев В., Бульхин А., Попов Б., Попов В. Качество LAN-кабелей – основа надежной работы СКС и сетей ШПД // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 24−27.
Андреев В., Баннов В., Ключников В., Попов Б., Попов В. Параметры взаимных влияний LAN-кабелей в широком диапазоне частот // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 5. С. 14−19.
Шварцман В.О. Взаимные влияния в кабелях связи. М.: Связь, 1996. 416 c.
Отзывы читателей
