+380 44 323 88 88
вул. Маричанська, 18,
м. Київ, Україна, 03040
Написати нам

Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»?

24 січня 2016

{multithumb}

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.

Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»?

ЗАСТОСУВАННЯ

ПРОВІДНИКИ

ІЗОЛЯЦІЯ

CКРУТКА

ПІДКЛЮЧЕННЯ

ОБОЛОНКА

ПОБУДОВА МЕРЕЖІ

ВИСНОВОК

 

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».

 

ЗАСТОСУВАННЯ

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.

 Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.1)
І якась халтура у виробництві або використання неякісних матеріалів відразу відіб'ється на параметрах передачі та кількості помилок при функціонуванні мережі. 
Ну а тепер відчуйте себе патологоанатомом і, розкривши нещасний шматок кабелю, ви побачите, що основа його конструкції - мідні жили діаметром 0,51 мм в поліетиленовій ізоляції. Все ця конструкція покрита полівінілхлоридною (рідше поліетиленовою або спеціальною негорючою) оболонкою.

 

На початок

 
 

ПРОВІДНИКИ

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.  Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.2)
Подумаєш - скажете ви - децибелом більше, децибелом менше! Все одно у мене всі ділянки коротше 100 метрів. Я ці, як їх там по батькові, децибели і не відчую! Тільки врахуйте, що Ethernet - штука хитра, якщо загасання в каналі перевищить допустиме, все одно канал буде якось працювати, але через постійні перезапити реальна швидкість обміну в каналі значно впаде. І ось це ви точно відчуєте! 
Ще один спосіб задовольнити власне зелене земноводне - купити замість мідного дешевший кабель з біметалічними жилами. Зазвичай використовуються алюмінієві або сталеві дроти, покриті тонким поверхневим шаром міді: відповідно Copper Clad Aluminium (CCA) і Copper Clad Steel (CCS).Що таке« добре »і як його відрізнити від «погано»? (рис.3)
Такі конструкції застосовуються для здешевлення кабелю в розрахунку на дію поверхневого ефекту. Він полягає в тому, що внаслідок самоіндукції на високих частотах струм протікає не рівномірно по всьому перетину провідника, а тільки по тонкому шару його зовнішньої поверхні. Причому, чим вище частота, тим тонше цей шар. Таким чином, виникає враження, що для передачі високочастотного сигналу не має значення - передавати сигнал по мідній жилі або «біметалічній». Але це стосується одночастотного сигналу несучої, а не широкосмугового сигналу в спектрі 1 - 125 МГц! Тобто, використовуючи цей «біметал», ви заздалегідь погоджуєтеся на погіршення параметрів передачі у всій нижній частині спектра аж до 50-100 МГц (залежно від товщини мідного шару), щоб втиснуться в норми на самих верхніх частотах.


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.   Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.4)
Цей ефект, пов'язаний із взаємною індукцією пар і переході енергії сигналів між ними, схожий на той, при якому ви чуєте в телефонній трубці чужу розмову. Ступінь цих впливів характеризується перехідними загасаннями на ближньому (NEXT) і дальньому кінці (FEXT). Чим більше загасає перехідна перешкода, тим вище співвідношення сигнал/шум і краща якість зв'язку. Конструктивно це забезпечується взаємним розташуванням пар відносно одна одної, тобто геометрією ізольованих жил і їх скруткою. А тепер уявіть, що буде, коли ізоляція «гуляє» по всій довжині провідника! Уявили? Тоді не дивуйтеся, якщо аналізатор кабельної мережі покаже, що згадані NEXT, FEXT та їх похідні (PS NEXT, ACR, PS ACR, ELFEXT, PS ELFEXT) сильно не дотягують до норми!

ІЗОЛЯЦІЯ

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».  Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.5)
Все це призводить до збільшення загасання сигналу саме на високих частотах, що дуже критично для високошвидкісних додатків (100BASE-T, 1000BASE-T т.ін.). Склад ізоляції також безпосередньо впливає на ємність пари, а, отже, і на такий нормований параметр, як хвильовий опір (Characteristic impedance). Цей параметр характеризує комплексний опір лінії падаючій електромагнітній хвилі і повинен знаходитися в межах 100 ± 15 Ом. Невідповідність вказаним значенням призведе до неповного узгодження лінії з активним обладнанням та мережевою картою комп'ютера, тобто зменшить реальний рівень сигналу в ланцюзі.
Для параметрів передачі дуже неприємний також нерівномірний розподіл хвильового опору по довжині кабелю. Простіше кажучи, неоднорідність ізольованих жил або за рахунок провідника або - ізоляції. У такому випадку буде перевищено допустиме значення втрат на відбиття (Return loss). Зустрічні потоки, що виникли за рахунок відбиття від неоднорідностей, збільшать перешкоди при передачі Gigabit Ethernet, а попутні потоки - практично у всіх протоколах Ethernet.


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!

СКРУТКИ

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. 
Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.6)
Якість скрутки, разом з однаковими розмірами провідників і однорідністю діелектрика, безпосередньо пов'язані із перешкодозахищеністю неекранованих кабелів типу UTP. Стороннє джерело перешкод (активне обладнання, інший кабель, електродвигун т.ін.) буде наводити в провідниках ЕРС однакової величини і, в результаті відсутності різниці потенціалів в ланцюзі не буде протікати струм перешкод. Параметр, який показує співвідношення потужності, переданої по парі і випромінюваної в простір, називається загасання зв'язку (Coupling attenuation). У тому кабелі, який ви купили на ринку, він напевно не буде відповідати нормам, тобто на мережу будуть сильні електромагнітні впливи іззовні.


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.

ПІДКЛЮЧЕННЯ

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.
  Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.7)
Така неоднорідність додатково збільшить відбиття сигналу, що зменшить його потужність (за рахунок зворотного потоку) і збільшить кількість помилок (за рахунок зустрічного потоку зі зрушенням по фазі). Крім того, провідник зі зменшеним діаметром просто буде механічно погано триматися в таких контактах. Невже вас влаштує передчасний знос комутаційних шнурів? 
І ще одна неприємність, пов'язана з підключенням біметалевих провідників до з'єднувача, може на вас чекати при прокладці кабелів між будівлями (Campus lines), в підвалах, на горищах. В умовах вологого середовища різнорідні метали жил кабелю і врізного контакту почнуть утворювати гальванічні пари - стрімко почнеться корозія, утворюючи діелектричну плівку і ще більше збільшуючи опору контакту. І тоді ваші очі будуть радувати контакти приємного зеленого кольору!

ОБОЛОНКА

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.   Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.8)
А ось для прокладки кабелю за межами приміщень оболонка з полівінілхлориду не дуже підходить через підвищену вологопроникність. У цих випадках рекомендується покриття із світлостабілізованого (стійкого до дії ультрафіолетових променів) поліетилену (РЕ). Цей матеріал досить добре переносить механічні (вигин, стискування, розтягування, стирання поверхні) і кліматичні (холод, тепло, перепади температур) впливи. І знову ж будьте пильні: не все те поліетилен, що чорне! Негладка, шорстка, пориста, нетверда поверхня, а також нечіткий і неоднорідний чорний колір говорять про те, що цей контрабандний товар робили в кращому випадку в Одесі на Малій Арнаутській.

ПОБУДОВА МЕРЕЖІ

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. 
Що таке «добре» і як його відрізнити від «погано»? (рис.9)
Якщо ж для клієнтів, то вам доведеться сильно викручуватися, щоб довести працездатність такої мережі. Перші труднощі у вас виникнуть з тестуванням СКС. Як правило, в пам'ять польових тестерів і мережевих аналізатор зашивається інформація про стандартні параметри кабелів і вимоги стандартів до характеристик мереж. Вам доведеться здорово помучитися, щоб змусити тестер сказати вам «Pass» (Пройшов), хоча б за деякими параметрами.
Що таке« добре »і як його відрізнити від «погано»? (рис.10)
По-друге, така СКС ніколи не буде сертифікована, оскільки за принципом «зворотної сумісності» пропускна здатність мережі визначається параметрами найбільш вузькосмугового компонента. І навіть якщо ви застосовуєте якісне сполучне і активне обладнання, загальна пропускна здатність мережі буде явно низькою. Найсмішніше, що при невеликій протяжності горизонтальної ділянки така мережа абияк працювати буде, але швидкість обміну... Загалом, вам буде соромно дивитися в очі цьому клієнтові.
А вже яким «незлим тихим словом» пом'яне вас клієнт через пару років... Спочатку, через прискорене старіння неякісних матеріалів, почнуть все частіше виникати дрібні проблеми, типу проблем з патч-кордами. А потім, коли через 3-4 роки всі його сусіди матимуть лінії з невеликими горизонтальними ділянками (до 50-60 м), будуть шукати активне обладнання, щоб перейти на технологію зі швидкістю передачі на порядок вище (10GBASE-T) без заміни кабелю, то він буде шукати працівників, які познімали б у нього весь кабель і віднесли на найближчий смітник!

ВИСНОВОК

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"

На початок

Следите за последними новостями компании DEPS и телекоммуникационного рынка на нашем Telegram канале: Telegram

0 SELECT i.id iid, i.name, i.elements img, i.`publish_up` AS modified, c.id cid FROM `vjprf_zoo_item` i LEFT JOIN `vjprf_zoo_tag`t ON t.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category_item` ci ON ci.`item_id` = i.`id` LEFT JOIN `vjprf_zoo_category`c ON ci.`category_id`=c.`id` WHERE t.`name` IN ('') AND i.`id`<>63020 AND c.id >0 AND i.`type`='article' AND c.`parent` = 7169 GROUP BY i.`id` ORDER BY `publish_up` DESC LIMIT 0,3
Схожі матеріали
  • Каталог товарів
  • Системна інтеграція
  • Сервіс-центр
  • Послуги
  • Акції