У легкій і доступній формі описані основні параметри і конструктивні особливості кабелів для СКС. Наводяться порівняння: чим відрізняється якісний кабель від дешевого неякісного, на чому було зекономлено і до яких неприємностей це може призвести.
Ви тримаєте в руках два шматки симетричного кабелю («кручена пара») для побудови локальної мережі. Один, з маркуванням FinMark, ви купили у нас, а другий, «Super- Extra-Universal-High-Quality, Made in USA&Japan&EU» UTP 5extra, ви купили в рядах на радіоринку. Їх ціна відрізняється майже в 4 рази, а на вигляд вони майже однакові. У чому ж справа? Хто вас обдурив: ДЕПС, який необгрунтовано підняв ціну на імпортний товар або той хитрий малий з рядів, нав'язавши вам замість нормального кабелю те саме, з чого не можна зліпити кулю?
Давайте спокійно розберемося. Візьмемо ножик, розкриємо і подивимося на реальні відмінності двох зразків, а разом почитаємо в улюбленому нами Інтернеті публікації на тему «Що таке хороший кабель і як його відрізнити від поганого».
Тільки для початку давайте визначимося, навіщо власне нам потрібен кабель. Потрібен, говорите ви, щоб побудувати мережу, тобто з'єднати передавач з приймачем, активне обладнання (комутатор, маршрутизатор або щось подібне) з мережевою картою комп'ютера. Тобто основне завдання кабелю - забезпечити передачу інформації із заданою якістю. Для того, щоб це гарантувати, розумні дядьки з міжнародних стандартизуючих організацій (IEEE, IEC, ANSI, CENELEC) встановили чіткі вимоги до основних електричних і передавальних параметрів LAN-кабелів, і записали їх у стандарти IEEE 802.3, ISO/IEC 11801, EN 50173, TIA/EIA-568B, IEC 61156, EN 50288 і деякі інші. До таких параметрів відноситься опір на постійному струмі, електрична ємність, коефіцієнт загасання, перехідні загасання на ближньому і дальньому кінці, захищеність, хвильовий опір, втрати на відбиття т.ін. У чому їх зміст, а головне, чим загрожує невідповідність до них, розглянемо трохи пізніше. Поки, повірте мені на слово, всі вони пов'язані з конструктивним виконанням кабелю.
Традиційно в кабелях зв'язку в якості матеріалу провідників використовують чисту електротехнічну мідь. У кабелях для постійної прокладки (горизонтальної, вертикальної) як правило, використовуються суцільні провідники (solid wire), а в пасивних і сполучних кабелях - провідники, звиті з окремих дротів малого діаметра (stranded wire). Останні мають краще механічну міцність на вигин і розтягування, хоча й трохи більше загасання на дуже високих частотах.
Діаметр провідника, як правило, виражається в мм або в «калібрі» згідно з таблицею американського стандарту проводів AWG (American Wire Gauge). Наприклад, часто зустрічаються AWG 26 (0,4049 мм), AWG 25 (0,4547 мм), AWG 24 (0,5106 мм), AWG 23 (0,5733 мм), AWG 22 (0,6438 мм).
Матеріал і геометричні розміри провідника впливають на два найважливіших нормованих параметра кабелю - електричний опір на постійному струмі і коефіцієнт загасання. Другий параметр (Attenuation) визначає ступінь зменшення потужності сигналу при його передачі на 100 м (максимальна довжина горизонтальної ділянки) і вимірюється в дБ/100 м. Спроби ж деяких виробників заощадити на кабелі змушують їх придумувати «майже стандартні» розміри провідників. Так, деякі фірми поставляють кабелі з діаметром жил 0,48 - 0,50 мм під гаслом «це ж майже AWG 24, а вам дешевше обійдеться». Не намагайтеся обдурити фізику! З часів Ньютона це нікому не вдавалося. За рахунок цього «майже» ви отримаєте погіршення коефіцієнта загасання не менше 3 - 5 дБ/100 м.
Оскільки опір алюмінію приблизно в 2 рази, а сталі в 6 разів гірше міді, то застосування цих матеріалів різко збільшує опір і складову «втрати в металі», що істотно позначається на більш низьких частотах. А збільшення індуктивності в кабелях ССS призводить до того, що кабель починає працювати як фільтр НЧ, збільшуючи затухання на ВЧ, і до спотворення форми імпульсів (затягування «хвостів»). Все це призводить до збільшення помилок на прийомі при найбільш швидкісних додатках Ethernet.
Використання кабелів з алюмінієвими провідниками загрожує втратою їх механічної міцності на вигин. Зігніть два рази пальцями алюмінієвий дротик - і побачите, що може трапитися з вашими нещасними провідниками! У кабелях зі сталевими жилами проблема практично протилежна - вони менш гнучкі і важчі, ніж їх мідні й алюмінієві побратими.
При малих діаметрах жил у процесі виробництва значно складніше забезпечити точне накладення ізоляції на провідники. Виникає ексцентриситет (розбіжність центрів) провідника/діелектрика, що призводить до збільшення різниці взаємних ємностей, а, отже, і до збільшення взаємних впливів між парами в кабелі.
Як правило, виробник, м'яко кажучи, «кабелю низького цінового діапазону», намагається економити на всьому. Сюди ж відноситься ізоляція жил. Замість застосування якісного поліетилену високого тиску з хорошими діелектричними властивостями (великим питомим об'ємним опором) вам запропонують так званий вторинний поліетилен. Врахуйте, що в LAN-кабелях ізоляція важлива не тільки для запобігання короткому замиканню між жилами. Погана ізоляція має більший тангенс кута діелектричних втрат (tg δ) на високих частотах, а саме на ВЧ загасання визначається не стільки «втратами в металі», скільки «втратами в діелектрику».
Як правило, в кабелях з металевими жилами та ізоляцією невідомої породи хвильовий опір в діапазоні частот до 100 МГц «бовтається» від 80 до 180 Ом, а частотна характеристика втрат на відбиття «скаче» як скажений мустанг, то опускаючись нижче норми на 8-10 дБ, то підскакуючи вище на 10-12 дБ!
Ви бачите, що окремі провідники кабелю скручені в пари, а пари скручені між собою. Саме скрутка жил забезпечує мінімальний електромагнітний вплив між ланцюгами при передачі сигналів, тому скрутка окремих пар проводиться з різним кроком. Розрахунок кроку скрутки для окремих пар - досить складне інженерне завдання, що вимагає точного розрахунку, з урахуванням спектра переданих частот. До речі, через різнокрокові скрутки довжина різних пар в кабелі буде різною, а, отже, різним буде і час проходження по ним сигналів. Для обліку цього ефекту стандартами нормується параметр зміщення затримки поширення (Delay Skew). Це принципово важливо для програми 1000BASE-T, де передача і прийом ведеться одночасно по всі чотирьох парах. Природно, при виробництві дешевих кабелів ніхто не буде морочити собі голову розрахунком скруток. Тому зміщення затримки в них, як правило, не відповідає нормам, що призводить до помилок при роботі Gigabit Ethernet, причому з будь-якою швидкістю.
Скрутка сердечника кабелю (всіх ізольованих жил) забезпечує його механічну міцність і стійкість параметрів передачі при натягуванні або вигині кабелю. Некваліфіковане виробництво конструкції приведе до того, що вигнутий або натягнутий при кросуванні або прокладці в каналах кабель матиме підвищене загасання на високих частотах, яке дадуть додаткові неоднорідності.
Є ще один момент, про який забувають надекономні мережевики - це підключення кабелів. Як правило, жили кабелів підключаються до сполучного, розподільчого або кінцевого обладнання на врізних контактах (IDC). Сучасні з'єднувачі на врізних контактах, що використовуються в конекторах або в друкованих платах патч-панелей, розраховані на стандартний діаметр жил 24 AWG (0,511 мм). При установці в них жил з меншим діаметром збільшується опір контакту, зменшується його механічна міцність. За рахунок різниці опорів металів провідників (алюміній або сталь) і контакту з'єднувача (мідь) виникне достатньо сильна неузгодженість пари і з'єднувального обладнання.
Зовнішня оболонка дозволяє захистити сердечник кабелю під час його прокладки і подальшої експлуатації від усіляких механічних, теплових і хімічних впливів. Найбільш популярним матеріалом для оболонок кабелів СКС є полівінілхлорид (PVC). Такий матеріал досить технологічний, не сильно дорогий і не підтримує горіння. Останній момент принципово важливий для кабелів внутрішньої прокладки, оскільки вони переходять з приміщення в приміщення і здатні стати каналом розповсюдження пожежі по будівлі.
В принципі матеріал оболонки складається не з чистого PVC, а з композиції полімерів, пластифікаторів і хімічних добавок, що забезпечують його довговічність, стійкість до перепаду температур, постійних і динамічних вигинів, розтягування т.ін. І якщо на всьому цьому заощадити, то оболонка вашого кабелю може не витримати навіть початкової інсталяції. А якщо і витримає - радійте, є надія що остаточно розтріскається він тільки через рік!
Однак у важкодоступних місцях (наприклад, під фальшпідлогою) застосування оболонок з PVC може бути обмежене, оскільки при горінні вони виділяють хлор. Якщо проектом визначені спеціальні вимоги, то всередині приміщень без обмежень можуть застосовуватися кабелі з оболонкою з поліетиленових композицій, які при загорянні не поширюють вогонь, не виділяють диму і галогенів (LSZH). На поверхні таких кабелів обов'язково повинні бути посилання на стандарти з пожежної безпеки IEC 60332-1 (для горизонтальних кабелів) і IEC 60332-3 (для вертикальних кабелів). Ну і звичайно, вартість таких кабелів явно вище, ніж з оболонкою з PVC.
Дуже важливе питання, для кого ви будуєте цю мережу. Якщо для свого маленького офісу, то ви ризикуєте тільки тим, що співробітники будуть щодня скаржитися вам на нестійку роботу всіх мережевих додатків.
Отже, який же висновок? Як вчить нас великий Інтернет: потрібно брати якісний кабель, з параметрами, відповідними до ISO/IEC 11801 TIA/EIA-568B - якщо ви дійсно будуєте локальну мережу і хочете отримати як мінімум Gigabit Ethernet. А якщо вам потрібно прокласти по квартирі 5 метрів до комп'ютера або замінити зотлілий білизняний мотузок або зв'язати чимось картонні ящики в гаражі, то я вам дуже рекомендую брати дешевий кабель UTP категорії 5е.
Краще не придумаєте!
Відділ волоконно-оптичних технологій і кабельних мереж, компанія "ДЕПС"