Давид Гальперович
Основная распределительная система офисных зданий базируется на четырехпарных кабелях, в то время как аналогичные функции в жилых зданиях выполняет проводка из коаксиальных кабелей. За последнее время пропускная способность обеих кабельных систем увеличилась в десятки раз, и они стали обслуживать намного больше различных приложений.
До недавних пор по витой паре в офисе распределялись лишь компьютерные данные, а по коаксиальному кабелю в жилых домах — телевидение. Теперь по каждой из этих направляющих систем передается вся необходимая информация: данные, телевидение, голос. Кроме того, они используются для формирования инфраструктуры «интеллектуального здания», т. е. по ним пересылается информация для управления системами пожаротушения, вентиляции и кондиционирования, охраны, освещения и другого оборудования зданий.
Предметом данной статьи являются распределительные системы как для офисных зданий, так и для жилых домов с максимальной на сегодняшний день широкополоспостью.
Четырехпарная проводка для 10 гбит/с
Передача трафика со скоростью ю Гбит/с по оптическим кабелям стала возможной еще несколько лет назад. Позднее перед информационным сообществом встала задача передать такой же поток по кабелю из, витых пар. Над этой проблемой трудится множество организаций, в частности IEEE, к ее решению подключились и EIA/T1A, и ISO/IEC. Они проводят совместные исследования и продвигаются вперед быстрыми темпами. Основные потенциальные области применения новой технологии — центры обработки данных и сервисные центры. В перспективе также возможно ее использование в горизонтальной подсистеме локальной компьютерной сети.
Хотя проблема создания конкурентоспособной медной кабельной системы для поддержки скорости ю Гбит/с возникла лишь несколько лет назад, вследствие ширящегося распространения оборудования Gigabit Ethernet; в ее решении уже наметился существенный прогресс. С 2002 г. рабочая группа IEEE 802.3аn занимается стандартом ю Gigabit Ethernet (loGBaseT). В ISO/IEC с ней тесно сотрудничает рабочая группа №3 подкомитета JTC1 SC25 по кабельным системам, так что все работы по стандарту loGBaseT и по соответствующей ему медной проводке ведутся параллельно. В 2006 г. стандарты на 100BaseT и кабельную систему улучшенной Категории 6 должны выйти в свет, для чего есть все предпосылки.
Четырехпарная кабельная система бывает двух видов: экранированная и неэкранированная. В связи с тем, что в России наиболее распространена неэкранированная проводка, вначале будут рассмотрены самые широкополосные кабельные системы этого типа. Затем подробно обсуждаются последние веяния в области экранированных кабельных систем, получивших распространение в Германии и Франции.
Неэкранированные системы. Полную неэкранированную систему для поддержки скоростей loGigE пока предлагает лишь компания SYSTEMAX Solutions. В состав семейства GigaSPEED уже три года входит решение GigaSPEED XL с харакетристика-ми лучше, чем у Категории 6, а недавно добавившееся к нему решение GigaSPEED X10D позволяет передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с по линии длиной до юо м. Неэкранированные кабельные системы GigaSPEED XL и XioD способны пропускать трафик Gigabit Ethernet и ATM с темпом 1,2 Гбит/с, а решение XioD — поток 10 Гбит/с. При разработке этих кабельных систем конструкторы руководствовались «нисходящим», действительно системным, ПОДХОДОМ — ОТ ПОЛНОГО тракта к компонентам. Сначала были определены цели в виде конкретных характеристик тракта, а затем с помощью средств моделирования найдены оптимальные параметры тракта и входящих в него компонентов. SYSTIMAX Solutions проектирует, производит и испытывает весь тракт целиком как единую систему.
Как показывает накопленный опыт, модель тракта с ориентацией на определение параметров компонентов по отдельности не позволяет достоверно предсказать характеристики собранного, готового тракта. Реальные тракты отличаются друг от друга длиной горизонтального кабеля, длинами входящих в них шнуров, числом и типами соединителей, направлением включения этих соединителей (прямое и обратное) и т. д. Возможны сотни тысяч комбинаций элементов тракта, каждая из которых различается по характеристикам. Кроме того, некоторые комбинации компонентов проводки могут привести к резкому и непредсказуемому снижению характеристик в обычных условиях, вместе с общим ухудшением надежности кабельной системы.
Тракт (Channel) состоит из горизонтальных кабелей, соединительных шнуров, информационных розеток и панелей переключения. Все компоненты, входящие в GigaSPEED XL и X10D, разработаны заново. Полоса частот тракта расширена до 400 МГц — для XL и до 500 МГц — для X10D, а компоненты имеют еще большую широ-кополосность. Тракт, сконструированный в соответствии с изложенным выше системным подходом из компонентов GigaSPEED XL, значительно превосходит по характеристикам Channel ISO/IEC Класса Е, a GigaSPEED X10D — проект стандарта на «Новый Класс Е» (см. Таблицу 1).
В состав решения GigaSPEED XT, входят кабели 1071 и 1081, а в X10D — 1091. Характеристики первых двух кабелей превышают требования Категории 6, а кабель 1091 по своим параметрам приближается к Категории 7. В случае 1091 снижение уровня межкабельных помех относительно кабелей 1071 и 1081 достигается благодаря новой конструкции защитной оболочки: ее внутренняя поверхность имеет продольные ребра. Это также облегчает разделку кабеля и делает его значительно более гибким.
При изготовлении кабелей применена новая технология скрутки пар (СТАТ), созданная в SYSTIMAX Labs, научно-исследовательском подразделении компании SYSTIMAX Solutions. Кабели этих серий выпускаются с обычной, огнестойкой и LSZH-рболочкой (последняя не содержит галогенов, поэтому дымовыделение при пожаре минимально). Кабель 1091 обладает широкополосностью свыше 500 МГц и обеспечивает работоспособность приложений с темпом передачи до 10 Гбит/с в тракте длиной 100 м.
Одновременно с кабелями разрабатывались новые информационные розетки и соединительные шнуры. В GigaSPEED XL применяются розетки MGS400, а в X10D — MGS500, с необходимой полосой пропускания. Соединительные шнуры марок GS8E для XL и GS10E для X10D состоят из гибких кабелей и разъемов усовершенствованной конструкции. Согласованность шнуров, кабелей и розеток позволяет оптимизировать тракт в соответствии с заданными требованиями. Для обеспечения широкополосности тракта GigaSPEED X10D были исследованы сотни сочетаний кабелей, розеток и шнуров с применением методики модальной декомпозиции (MDM). Это позволило инженерам SYSTIMAX Labs менять комбинации кабелей и шнуров различной длины с обеспечением оптимальных параметров тракта и быть уверенными в том, что даже при сложных конфигурациях тракта его пропускная способность будет достаточной для работы самых скоростных приложений. Заметим, что розетки MGS500 и шнуры GS10E имеют новые конструкции соединителей, при создании которых применялось моделирование их электромагнитных полей. Методика моделирования CFPM позволяет значительно уменьшить переходные помехи в тракте.
Эти нововведения в конструкции кабелей, соединителей и шнуров обеспечили характеристики компонентов и всего собранного тракта с четырьмя соединителями на уровне требований улучшенной Категории 6/Нового Класса Е. При этом все компоненты сохраняют обратную совместимость с обычными компонентами Категории 6 и трактом Класса Е в традиционном исполнении, а уровень межкабельных переходных помех (ANEXT) снижается до необходимого.
Другие компании также разрабатывают неэкранированную продукцию для 10 Гбит/с. Среди них можно выделить Siemon, поскольку она выпустила кабельные системы с поддержкой 10 Гбит/с всех трех видов: экранированную, неэкранированную и волоконно-оптическую, под общим наименованием 10Gip. Неэкранированная проводка 10G6, рассчитанная на передачу потока 10 Гбит/с, содержит заново разработанное модульное соединение с рабочей полосой частот 500 МГц. Новый розеточный модуль 10G6MAX, в сочетании со шнуром 10G6, обеспечивает характеристики тракта передачи, как то требуется протоколом loGBaseT. Совместно с этим соединительным оборудованием предполагается использование горизонтального кабеля 10G6 UTP. В документации указывается полоса пропускания кабеля 550 МГц, но защищенность на ближнем конце (ACR) у этого кабеля имеет положительное значение только до 400 МГц.
Компания Krone также представила кабель улучшенной Категории 6 для поддержки протокола 10GBaseT на расстояние до 100 м. Этот кабель был выпущен на заводе Krone в США, Во время испытаний по кабелю передавался поток 21 Гбит/с, благодаря его повышенной защищенности от внешних помех.
Экранированные системы. Наиболее перспективной для поддержки 10 Гбит/с представляется дважды экранированная проводка, когда каждая витая пара имеет индивидуальный экран из фольги, а весь сердечник кабеля защищен медной оплеткой. По-видимому, дальше всех в этом направлении продвинулась компания AMP Netconnect. Ее экранированная кабельная система не только содержит весь спектр необходимых компонентов, но и прошла тестирование в сертификационной лаборатории DELTA (Дания). Испытаниям подверглись следующие пробросы (Permanent Link, no стандарту ISO/IEC 11801:2002):
а) кабель PiMP Compact + панель Кат. 6 РСВ + модульное гнездо SL;
б) кабель PiMP Compact + панель Кат. 6 РСВ + розетка Кат. 6 DIN (AMPTWIST);
в) кабель PiMP 600 МГц + панель Кат. 6 РСВ + розетка Кат. 6 DIN (AMPTWIST);
г) кабель PiMP 600 МГц + панель АСО Plus со вставкой Кат. 6 + розетка АСО Plus со вставкой Кат. 6;
д) кабель PiMP 600 МГц + панель АСО Plus со вставкой Кат. 7 + розетка АСО Plus со вставкой Кат. 7.
В условиях, приближенных к реальной прокладке кабельной системы, были проведены измерения характеристик передачи и межкабельных помех (Alien Crosstalk) в диапазоне частот от 1 до 625 МГц и подтверждено их соответствие требованиям документа ISO/IEC JTC i/25 N981.
Полностью экранированную кабельную систему 10Gip с собственным соединителем TERA представила компания Siemon. Рабочая полоса этой проводки составляет 1200 МГц, что позволяет использовать ее и для передачи телевизионных сигналов. Горизонтальная подсистема состоит из розетки TERA, кабеля S/FTP (аналогичного кабелю PiMP 1200 МГц) и панели переключений с гнездами TERA. По такой кабельной системе могут функционировать все типы современных сетей: компьютерные, телефонные и телевизионные, а также сети управления зданием. Особый интерес, на мой взгляд, ирсдставляст использование подобных кабельных систем в жилых домах. Новый стандарт ISO/I ЕС 15018 предусматривает три вида домовой слаботочной проводки:
1. информационная и телекоммуникационная (т. е. компьютерная и телефонная);
2. широкополосная (в основном, для телевидения);
3. контрольная, командная и коммуникационная (для систем управления).
Четырехпарный соединитель TERA этим стандартом рекомендован к применению во всех трех видах домовой проводки. Наиболее целесообразно его использование для широкополосных приложений, в том числе для телевидения.
Требования к соединительному оборудованию Категории 7, базирующемуся на разъеме TERA, описаны в стандарте IEC 61076-3-104. Он представляет собой отличный от RJ45 соединитель, стандартизованный на международном уровне для четырехпарной экранированной системы. Теперь к нему имеется и балун (переходник от симметричной проводки к коаксиальной), посредством которого разъем TERA можно присоединить к сети телевидения. С помощью балуна к четырехпарной экранированной сети можно подсоединить устройства (телевизоры, видеомагнитофоны и т. п.), обычно работающие только в коаксиальной сети.
Широкополосная кабельная система ELine 1200 компании Kerpen имеет весь необходимый набор кабелей, шнуров, балунов как для телевизионной, так и для компьютерной распределительных систем. Основным компонентом, определяющим широкополосность кабельной линии Kerpen ELine 1200 ЕС7, является кабель MegaLine 8. Четырехпарный, с индивидуально экранированными парами (PiMF), этот кабель имеет рабочую полосу до 1400 МГц. Его защищенность (соотношение сигнал/шум) на частоте 1400 МГц составляет 14 дБ. Ни у какого другого кабеля, описанного ранее, не было такой защищенности (ACR). Судя по приведенному значению, кабель работоспособен до частоты 1500 МГц и выше.
С целью поддержки разных функций в систему Кегреп ELine 1200 входит много различных шнуров и балунов, в расчете на различные приложения. Все шнуры на одном конце имеют разъем ЕС7, а на другом — разъем для соответствующего приложения: для телефона — RJ11, для компьютера — RJ45, для телевизора — балун и разъем типа F или МЭК. Шнур для Gigabit Ethernet с одного конца армирован четырехпарным разъемом ЕС7, а с другого — оканчивается модернизированным разъемом RJ45. характеристики которого полностью соответствуют этому высокоскоростному режиму.
В системе ELine 1200, что весьма важно, имеется набор соединительных шнуров из гибких экранированных кабелей MegaLine 726 и MegaLine 727, с рабочими полосами 900 и 600 МГц, соответственно. Без сомнения, кабельная система ELine 1200 может применяться для передачи 10 Гбит/с на расстояние до 100 м, с большим запасом по характеристикам.
Кроме ELine 1200 ЕС7, Kerpen выпускает еще две экранированные кабельные системы, полностью соответствующие требованиям 10GBaseT: ELine 600 GG45 (Класс F/Категория 7) и ELine 500 RJ45S (Класс Е/расптиренная Категория 6).
Коаксиальная распределительная сеть
За последнее время в России появилось множество гибридных волоконно-коаксиальных сетей (HFC). Эти сети обладают огромной широкополосностью: полоса пропускания доходит до 1500 МГц, а в распределительном сегменте достигает 2500 МГц. Современные гибридные сети отличаются тщательным проектированием магистральной части, но недостаточной проработкой внутридомовой разводки. Эти и понятно: строящие сети компании уделяют повышенное внимание магистрали, а разводку делают, как правило, уже операторы сетей.
Относительно новой тенденцией в развитии этого направления является гибридная есть с пассивным коаксиальным сегментом. По таким коаксиальным сетям распределяются сигналы телефона, телевидения и Internet. Любопытная метаморфоза произошла в последнее время с одним из основных приложений для гибридных сетей. Вначале подобные сети сплошь ориентировались на развитие местной телефонии, но глобальное наступление мобильной связи в корне подорвало это направление, имевшее целью «второй телефон» в семье.
В данном разделе рассматривается домовая коаксиальная разводка с акцентом на распределение трафика Internet. Заметим, что число пользователей «кабельного Internet» в США и Канаде составляет 25% от общего числа подключенных к сети. Это говорит о наличии хорошо развитой инфраструктуры кабельных сетей, которые уже давно служат не только для трансляции телевидения. Выделение ТВ-каналов на подобной сети не обсуждается, так как этой проблеме посвящены специализированные издания по кабельному телевидению.
Переход на топологию «звезда». Техника информационной проводки в жилых домах претерпевает в настоящее время коренные изменения. Если недавно наиболее распространенной топологией была «шина», то теперь на первый план постепенно выходит «звезда». Еще лет 10—15 назад только телефоны подключались отдельными парами проводов, а телевизоры и компьютеры присоединялись по «шинной» топологии. В последние годы и телевизоры, и тем более компьютеры все чаще и чаще включают по «звездообразной» схеме, когда оконечные устройства подсоединяются отдельными кабелями. Сначала на эту топологию перешли компьютерные сети, а теперь переходят и телевизионные. В статье автора «Мультимедийные кабельные системы» (см. майский номер «Журнала сетевых решений/LAN за 2003 г.) изложено промежуточное решение, когда компьютеры подключены по схеме «звезда», а телевизоры присоединяются к общей «шине».
На Рисунке 1 показана коаксиальная домовая система распределения, построенная по схеме «куста» («иерархической звезды»), где от усилителя + разветвителя кабели «ветками» («лучами») расходятся по квартирам. В каждой квартире устанавливается развет-витель, от которого новые «ветки» (новые «лучи») в свою очередь протягиваются к розеткам (второй уровень). При необходимости распределить информацию внутри отдельного помещения устанавливают дополнительные раз-ветвители (это будет уже третий уровень).
С переходом на топологию «звезды» потребление медных кабелей для домовой проводки значительно увеличилось. По времени это совпало с уменьшением потребности в подобных кабелях для внешних сетей, так как там они заменяются на оптические. Возможно, что именно последнее обстоятельство и привело к распространению «звездообразной» схемы в домовых информационных сетях. Вследствие быстрой замены электрических кабелей на магистральных линиях на оптические на кабельные заводы для производства медных кабелей некоторое время испытывали нехватку заказов. С широким же распространением «звездообразной» проводки в домовых распределительных сетях вероятность подобного дефицита заказов кабельных заводах уменьшилась. За прошедшее время характеристики распределительных коаксиальных кабелей резко улучшились, а сами они стали значительно дешевле.
Доступ в Internet. Большинство современных устройств для доступа в Internet по коаксиальным сетям соответствует спецификации для службы передачи данных по коаксиальным кабелям (Data Over Cable Service Interface Specification, DOCSIS). У этого стандарта имеются две основны версии: DOCSIS 1.0 и DOCSIS 2.0, для которых опубликованы Рекомендации Международного Союза Электросвязи UTI j.112 и j.122. Все ведущие производители оборудования (Cisco, 3Com, Bay Network, Ericsson, Motorola) выпускают кабельные модемы, соответствующие стандарту DOCSIS. Применительно к российским сетям более подходит версия этого стандарта Euro DOCSIS, так как она согласуется с используемым в России частотным планом.
Для доступа в Internet по домовой коаксиальной сети нужны кабельные модемы, причем у абонента находится индивидуальный модем, а у провайдера — станция кабельных модемов (CMTS). Коаксиальные кабели, CMTS и абонентский модем образуют систему подключения пользователя к Internet. Для доступа в Internet и пользования другими интерактивными услугами в сети необходимо организовать восходящий поток (upstream), от абонента к головной станции. Кроме того, желательно, чтобы компьютеры были объединены в локальную сеть Ethernet, так как подача столь мощного потока к единственному пользователю экономически невыгодна.
Частотный диапазон кабельной сети разбивается следующим образом. Частотная полоса 47-600 МГц выделяется под нисходящий поток (downstream), часто называемый «прямым каналом»: по нему передается основной трафик телевещания. Полоса 600— 862 МГц, предназначается для интерактивных услуг, требующих обратной связи с абонентом. Под восходящий поток (upstream), часто называемый «обратный канал», отводится полоса 5—42 МГц, он служит для передачи трафика от абонента. Разделение нисходящего и восходящего потоков (для формирования прямых и обратных каналов) осуществляется с помощью кабельных модемов. Управление всей системой происходит с головной станции кабельных модемов CMTS, расположенной у провайдера Internet.
Разветвители и розетки. Коаксиальные разветвите-ли используются как для всего дома, так и на этажах. Согласно получившей распространение в настоящее время схеме (см. Рисунок 1) на каждом этаже устанавливают разветвитель (splitter) на два, четыре, шесть или даже восемь отводов (на Рисунке 2 показан разветвитель компании WISI с восемью коаксиальными выходами). Подобные устройства позволяют распределить сигнал как по квартирам, так и по комнатам одной квартиры. В последнем случае телевизионный сигнал от домового усилителя лучше всего доставить до квартиры отдельным коаксиальным кабелем, как показано на Рисунке 1. При таком подключении каждая квартира на этаже фактически будет иметь индивидуальный ввод, что резко повышает качество сигнала. Особенно это важно при интерактивном режиме, так как дополнительные стыки в значительной степени ухудшают качество как прямого, так и обратного потоков.
Коаксиальные розетки бывают двух видов проходные и оконечные. Первый тип применяется при последовательном соединении, когда организуется цепочка из розеток. Второй тип используется для непосредственного подключения оконечных устройств — телевизоров, видеомагнитофонов, модемов. Такие розетки нашли широкое распространение в современных сетях кабельного телевидения, построенных по схеме «куста». Коаксиальные розетки имеют один, два или три выхода. Наиболее часто устанавливают розетки с двумя гнездами типа МЭК — для телевидения и радио. Розетки с тремя гнездами используют для приема кабельного и спутникового телевидения, а также для УКВ-радио. Впрочем, встречаются и весьма экзотические экземпляры, предназначенные не только для телеустройств, но и имеющие специальное гнездо для подсоединения кабельного модема. Подобные оконечные розетки представляют наибольший интерес для подключения к Internet, так как они позволяют подключать кабельный модем непосредственно, без использования внешнего по отношению к розетке раз-ветвителя.
Коаксиальные кабели
Ниже рассмотрены конструктивные элементы и характеристики кабелей итальянского производства. Основные параметры приведены в Таблице 2, конструкции показаны на Рисунке 3. Данные о коаксиальных кабелях других производителей опубликованы в статье автора в октябрьском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за 2000 г.
Внутрейний проводник. Для изготовления внутренних проводников применяется медная и (намного реже) сталемедная проволока. Надо заметить, что применение медной проволоки в качестве внутреннего прородника увеличивает срок службы- и обеспечивает большую гибкость кабеля при прокладке и монтаже.
Необходимость применения твердой медной и сталемедной проволоки в качестве центрального проводника вызвано следующими причинами. В разъемах типа F, широко распространенных в коаксиальных системах, центральный штырь отсутствует, а вместо него обычно используется внутренний проводник коаксиального распределительного кабеля. Таким образом достигается значительная экономия в сетях.
Электрическая изоляция. У многих изделий она выполнена из физически вспененного полиэтилена высокой плотности (PEEG). Такой вспененный газом (а не химическим способом) диэлектрик содержит до 60% воздуха и до 4°% полиэтилена, что и обеспечивает рекордно низкое затухание кабелей. Применение изоляции с высоким содержанием воздуха имеет еще одно преимущество: температурный коэффициент изменения параметров оказывается существенно меньше.
Технология физического вспенивания гарантирует четкое разделение воздушных пор в диэлектрике, что препятствует распространению влаги вдоль изоляции и обеспечивает дополнительную стабильность параметров на весь срок службы. В кабелях CAVEL на изоляцию наносят тонкий слой полиизобутилена (технология Р1В), что препятствует проникновению влаги в диэлектрик. Сочетание вспененной газом изоляции и технологии PIB замедляет старение под воздействием основных внешних факторов — температуры и влажности.
Физически вспененный диэлектрик по прочности не уступает сплошному полиэтилену, ранее использовавшемуся для изоляции коаксиальных радиочастотных кабелей. В результате такие кабели весьма устойчивы к механическим нагрузкам, ударным повреждениям, многократным изгибам с минимальным радиусом, оставаясь при этом достаточно гибкими. При их деформации (кручении, изгибах, протягивании) частотная характеристика (параметр SRL — структурные возвратные потери) не меняется. Обратим внимание на еще одну особенность кабелей с физически вспененным диэлектриком: они значительно легче изделий со сплошной изоляцией — большая ценность для монтажников и эксплуатирующего персонала. Наиболее распространенная конструкция с физически вспененной изоляцией показана на Рисунке 3.1.
Компания Bieffe применяет технологию химического вспенивания диэлектрика. В то же время она использует специальное покрытие внутреннего проводника в целях предотвращения отслоения изоляции. С наружной стороны пористый диэлектрик также имеет специальный (черный) защитный слой, применение которого позволяет стабилизировать параметры кабеля. Как первый, так и второй технологические приемы, разработанные компанией Bicffc, запатентованы. Соответствующая конструкция представлена на Рисунке 3.2.
Внешний проводник. В большинстве кабелей применяются двухслойные внешние проводники: либо алюминиевая фольга и оплетка медной луженой проволокой, либо медная фольга и оплетка голой медной проволокой. Алюминиевая проволока, широко применяемая в американских и китайских кабелях, данными компаниями для изготовления оплетки не используется. В случае повышенных требований по экранировке в ряде конструкций применяется двойная оплетка. Фольга (как алюминиевая, так и медная) для прочности и гибкости ламинируется полимерной пленкой.
Описанное строение внешнего проводника, при его хорошей гибкости, позволяет достичь высоких показателей эффективности экранирования. Значения этого параметра, согласно фирменным каталогам, лежат в пределах от 75 до 90 дБ, в зависимости от плотности (коэффициента покрытия) оплетки. Для оплетки плотностью 30—55% характерна эффективность экранирования от 75 до 80 дБ; для достижения более высокого экранирования (от 85 до 90 дБ) плотность оплетки должна составлять 75-95%. Заметим, что оплетка медной проволокой прекрасно зарекомендовала себя в производстве, ее технология хорошо отработана и является необходимым техпроцессом большинства кабельных заводов. В то же время она обеспечивает высокую гибкость кабелей, а также возможность пайки при заделке заземлителей.
Защитная оболочка. В кабелях, как правило, используются пожаробезопасные пластикаты; в некоторых конструкциях применяются малодымные, не содержащие галогенов композиции. Последние почти не выделяют ядовитый дым, находясь в открытом пламени, поскольку в своем составе не содержат галогенов. Это обстоятельство чрезвычайно важно при укладке кабелей в закрытых помещениях, особенно с высокой плотностью заселения: больницах, отелях, школах, театрах, офисных зданиях, магазинах.
Для уменьшения проникновения влаги под оболочку магистральные кабели, прокладываемые в канализации, имеют между оплеткой и защитной оболочкой слой желейного заполнителя. При образовании трещин в защитной оболочке желе затекает в появившуюся щель и поли-меризуется на воздухе, чем достигается предохранение кабеля от проникновения влаги и стабильность его характеристик в течение всего срока службы.
Температурные условия эксплуатации кабелей с разными защитными оболочками следующие: с оболочкой из поливинилхлорида (PVC) - от -30°С до +80°С; с оболочкой из безгалогенной композиции с низким дымовыделением (LSZH) - от -25°С до +80°С; с оболочкой из свётостабилизированного сажей полиэтилена — от -40°С до +8°С.
Влияние условий эксплуатации.
По условиям применения коаксиальные кабели разделяются на подвесные (воздушные), подземные и для внутренней укладки в помещениях. Подвесные часто содержат стальной трос, заделанный в оболочку во время изготовления на производстве. Подземные кабели должны обладать высокой влагоне-проницаемостью, как продольной, так и поперечной. Для достижения этого свойства применяют ряд приемов, состоящих в следующем. Обе поверхности изоляции (внутреннюю и внешнюю) покрывают слоем полимера, герметизирующим диэлектрик с двух сторон и не позволяющим влаге проникать в изоляцию. Часто пористый диэлектрик «приклеивается» к центральному проводнику с помощью слоя сплошного полиэтилена. В свою очередь, фольгированная пленка, входящая в состав экрана, также приклеивается к тому же диэлектрику, но с наружной стороны.
Для предотвращения распространения влаги вдоль изоляции применяются специальные технологические приемы для разделения (несмыкания) пор в диэлектрике. Весь комплекс мер не позволяет влаге проникать в радиочастотный тракт (внутренний проводник — электрическая изоляция — внешний проводник) кабеля и способствует сохранению стабильности его параметров при любых внешних условиях в течение многих лет.
Электрические параметры. Затухание сигнала при распространении напрямую зависит от чистоты и стабильности исходных полимеров для изготовления изоляции, а также качества проводниковых материалов, используемых при изготовлении кабелей. Этому вопросу в коаксиальных кабелях итальянского производства уделяется большое внимание. Вследствие высокой степени наполнения изоляции газом коэффициент затухания таких кабелей ниже, чем у других конструкций.
Еще недавно коэффициент затухания кабелей для широкополосных распределительных систем задавался в полосе до 2150 МГц. В новейших каталогах итальянских предприятий приводятся значения этого параметра на частотах до 2500 МГц — это свидетельствует о значительном росте частотного диапазона как эксплуатации, так и нормирования их характеристик. Основные параметры кабелей представлены в Таблице 2.
Волновое сопротивление выпускаемых в Италии коаксиальных кабелей находится в пределах 75-3 Ом (для тонких конструкций) и 75±2 Ом (для более толстых). Эффективность экранирования для аналоговых систем — от 75 до 80 дБ; для цифровых спутниковых систем (DIGITAL SAT) — от 85 до 90 дБ. Относительная скорость распространения сигнала в кабеле, в зависимости от конструкции изоляции, составляет 80— 85% от скорости света.
При передаче по коаксиальному кабелю цифровых сигналов высокое экранное затухание обеспечивает защищенность от внешних помех. Особую роль эта характеристика играет при использовании сложной амплитудно-импульсной модуляции высоких порядков. По этой причине достигнутые ранее уровни экранировки (для аналоговых сигналов — до 75 ДБ, для цифровых — до 90 дБ) перестают удовлетворять современным требованиям к спутниковым системам передачи информации.
В последнее время разработана новая серия кабелей марки CAVEL, с особо надежной экранировкой — у некоторых изделий она составляет более 110 дБ. Общий вид такого кабеля показан на Рисунке 3.3. Изменения в конструкции внешнего проводника состоят в следующем. Теперь экран стал трехслойным (фольга — оплетка — фольга), а внешний слой фольги в области перекрытия («нахлеста») закорочен путем отгибания наружу внутреннего края фольгированной пленки. Таким способом достигаются электрическая герметичность внешнего экранного слоя и затухание экранирования, превышающее на большей части частотного диапазона 5—2150 МГц величину 100-110 дБ. LAN
Список литературы
Журнал LAN №8 2005
|