Kroucená dvojlinka – typy, kategorie. Recenze.

Při výstavbě lokálních sítí různých úrovní a měřítek je hlavním spojovacím rozhraním kroucená dvoulinka. Dnes se jedná o nejrozšířenější typ komunikace mezi jednotlivými počítači a dalšími zařízeními určenými k přenosu digitálních dat. Používají jej zejména poskytovatelé internetových služeb, kteří doručují síťový provoz koncovým spotřebitelům.

Co je to kroucená dvoulinka?

Prokládání drátů v párech je vynález starý více než 150 let. Zpočátku byl tento způsob organizace komunikace používán pro telegrafní komunikaci, poté se kroucená dvoulinka na dlouhou dobu stala standardem pro analogovou telefonii. Kroucení vodičů se ukázalo jako účinné opatření proti vnějšímu elektromagnetickému rušení a zároveň chrání před vnitřním rušením. V současné době se termín „twisted pair“ používá především ve vztahu k počítačovým sítím, které se přeměnily z dvoupárových na čtyřpárové.

Každý pár je určen k přenosu jednoho signálu: buď vysílaných dat, nebo přijatých dat. V tomto případě je signál přenášen v protifázi k druhému přes jeden z vodičů páru – to nám umožňuje zbavit se většiny elektromagnetického rušení: přijímač, který přijal dva signály přes pár vodičů, odečte jeden signál od druhého. V tomto případě je užitečný signál (protože jde v protifázi) zesílen a rušení (procházející oběma vodiči v jedné fázi) je eliminováno. Každý pár vodičů je označen jednou barvou, přičemž jeden z vodičů v páru je označen plnou barvou a druhý stejnou barvou, ale přerušovanou čarou nebo pruhem.

Ke stejnému účelu (ochrana před rušením) jsou páry krouceny – to zajišťuje stejný účinek rušení na obou vodičích, bez ohledu na směr jeho zdroje.

Typy kabelů

Kabely s kroucenými páry jsou k dispozici v různých provedeních, z nichž některé mají stínění. Pro domácí a kancelářské sítě pokrývající malé oblasti, bez rušení z různých zdrojů, je povoleno použití nestíněných kabelů. Na velké vzdálenosti a v oblastech, kde může dosáhnout elektromagnetické rušení, se doporučuje položit kabely vybavené stíněním. Ochranná clona eliminuje elektromagnetické rušení jakéhokoli původu.

Po celé délce je připojen k drátu, který funguje jako svod bez izolace. Odtokový kabel spojuje stínění, pokud se odpojí v důsledku zkroucení nebo natažení kabelu. V sítích LAN pracujících rychlostí 100 nebo 1000 Mbit/s. Častěji se používají nestíněné kabely. Odborníci však připomínají, že podle schválených standardů instalace vysokorychlostní sítě 10 Gbit/s a vyšší implikuje použití kabelů s ochrannými clonami. Více si o nich můžete přečíst v tomto článku.

• UTP nebo U/UTP (kroucený pár bez ochranné obrazovky;
• FTP nebo F/UTP – kabel má ochranu ve formě jedné vnější fólie;
• STP – každý pár vodičů je opatřen stíněním a vnější strana kabelu je pokryta ochranným materiálem připomínajícím síťovinu;
• SSTP nebo S/FTP – každý pár vodičů je pokryt vrstvou materiálu – fólie, kabel je zvenčí chráněn stíněním;
• U/STP – kabel nemá společné stínění, ale každý pár je pokryt ochrannou vrstvou fólie;
• SFTP nebo SF/UTP – každý jednotlivý pár je opatřen individuální ochranou, kabel je vybaven dvěma vnějšími stíněními – fólií a měděnou síťovinou. Mezi nimi je položen drenážní vodič.

Přítomnost a typ stínění je hlavním rozdílem mezi kroucenými páry kabelů. Neumožňuje rušení zvenčí, například pokud není možné nainstalovat pár odděleně od napájecích kabelů. Výrobci mohou do označení zahrnout další hodnoty na základě konstrukčního složení kabelu, například:

• AWG (gauge) – tloušťka drátu podle amerického systému značení.
• Mono jádro – kabel je široce používán díky své nízké ceně. Používá se ke zpevnění částí kabelu, které se s největší pravděpodobností ohýbají, a k vytvoření propojovacího kabelu – části kabelu určité velikosti, která má na koncích konektory, které spojují dvě zařízení.
• Průměr – minimum – 0,4, maximum – 0,64 mm. Podle standardních požadavků na výrobu kabelů kategorie 5 a 6 se používají žíly o průměru minimálně 0,51mm nebo 24AWG.
• Počet párů – může dosáhnout tisíce. Pro počítačové systémy stačí 4párový kabel. Navíc k provozu všech párů dochází pouze v případě, že rychlost přenosu dat není vyšší než 1 Gbit/s. Při rychlosti až 100 Mbps lze položit 2párový kabel.
• Kvalita vnějších plášťů – stejně jako u ostatních kabelů je u kroucených párů spojena s podmínkami elektroinstalace, realizace, podpory a obnovy kvality technického systému.

Typy mušlí:

PVC — vyrobeno z polyvinylchloridového plastu. Určeno pro vnitřní použití.
RR – vyrobeno z termoplastického polymerního propenu. Určeno pro venkovní rozvody, odolává vysokým teplotám – až +140 stupňů Celsia.
PE – vyrobeno z termoplastického ethylenového polymeru. Pro otevřené (venkovní) použití.
FR – ohnivzdorný kabel. Funguje v podmínkách otevřeného ohně po stanovenou dobu. Moderní normy rozlišují tři typy protipožárních nátěrů, navržených na půl hodiny, 1,5 hodiny a 3 hodiny.
LS – plášť vyrobený z materiálu se sníženými emisemi kouře při spalování.
ZН – Potahový materiál s nulovým obsahem halogenů, který během spalování neuvolňuje toxické halogenové plyny.
В – kabel je obalený pancířem, které je nejčastěji vyrobeno z ocelové pásky.
С – kabel s lanem, které jej natahuje mezi budovami nebo stavbami.

K identifikaci a označení účelu materiálu pláště výrobci používají různé barvy. Pokud je tedy černá, znamená to, že se kabel nebojí vlhkosti. Materiál zpomalující hoření, normální oranžová barva. A pro vnitřní použití v obytných budovách a kancelářích je lepší vzít světle šedé síťové kabely, jsou pro to vhodné.

Pokud je výrobek označen U/UTP 4 cat.5e solid 24AWG LSZH, je dekódován následovně:

• kabel nemá stínění;
• výrobek má 4 kroucené páry, z nichž každý se skládá ze dvou vodičů;
• sestává ze čtyř párů po 2 vodičích;
• kabel kategorie 5;
• pevný typ vodiče – jednovodičový;
• průměr jádra 0,51 mm;
• Plášť je vyroben z bezhalogenového materiálu se sníženými emisemi kouře.

Z čeho může být dirigent?

Jsou vyrobeny z kovů a bimetalů, například z poměděného hliníku. První vodiče byly pouze měděné. Měď však byla drahá, a tak se objevily kroucené páry hliníku a později levnější bimetalové.

Co ale na dlouhodobý provoz ekonomických kabelů říkají odborníci? Jak se ukazuje, aby produkt sloužil dlouhou dobu a bez stížností, je stále lepší zvolit měděné vodiče.

• Vodiče vyrobené z hliníku (Al) – kov váží téměř třikrát méně než měď a stojí několikanásobně méně. A to jsou všechny výhody hliníku. Má elektrickou vodivost 1,7krát nižší než měď, takže jeho odpor je mnohem vyšší, což vede ke ztrátě signálu při položení příliš dlouhého kabelu. Hliník je amorfní materiál a v průběhu času „uniká“ za kontakty, čímž signál zcela zmizí. Navíc působením vzduchu oxiduje a kabel ztrácí svou funkci vodiče. Tento kov není tak elastický jako měď, takže při kroucení páru a jeho pokládání může být narušena celistvost.
• Poměděné hliníkové (CCA) vodiče – měď chrání hliníkový drát před oxidačními procesy, čímž se nesnižuje kvalita spoje. Tento produkt je levnější než měděný kabel, ale mluvíme o rozdílu 12-17%, protože jeho výroba je obtížnější než z jednoho kovu. Bimetalový kabel má vyšší vodivost, ale v tomto ohledu je horší než měď. A jeho hmotnost je menší než u měděného produktu. Je však třeba poznamenat, že bimetalový kabel nelze použít pro technologii Power over Ethernet. V takovém systému je zařízení napájeno kabely a odpor hliníku je vyšší než odpor mědi a k ​​pohybu stejnosměrného proudu dojde po průřezu celého jádra, jehož jádro je hliník. Dalším faktorem, který nemluví ve prospěch bimetalového kabelu, je skutečnost, že je poměrně obtížné koupit kvalitní produkt. Testování často odhalí, že výrobek nesplňuje deklarované parametry. Praxe také ukázala, že i 60–70 metrová síť využívající hliníkový kabel s měděným pláštěm se ve většině případů ukazuje jako nefunkční nebo funguje přerušovaně, a to i přes svou krátkou délku.
• Měděné vodiče (Cu) – kroucené páry z mědi jsou kvalitnější, zvyšují životnost sítě a zajišťují snížení nákladů na údržbu. Je však třeba vzít v úvahu, že měděné páry budou stát mnohem více než poměděné vodiče.

Existují dvě technologie výroby vodičů: Solid – pevné jádro vyrobené z kusu mědi a Stranded – kroucené tenké dráty. Kroucený kabel je flexibilnější a doporučuje se pro oblasti s největším pohybem, například v blízkosti pracovních oblastí. Pevný kabel je méně pružný než kroucený kabel, ale je odolnější, proto se častěji používá pro pokládku vnějších a vnitřních trvalých sítí.

Každé jádro z páru má označení průřezu odpovídající standardům AWG. Například průřez 0,13 mm² je označen jako 26 AWG. Parametr určuje tloušťku jádra bez zohlednění izolačního pláště.
Stojí za zmínku, že vodiče s větší tloušťkou mají nižší hodnocení AWG. To znamená, že kroucená dvoulinka má lepší vlastnosti, protože jádro s větším průřezem má nejnižší odpor. To znamená, že kvalita kabelu s kroucenou dvoulinkou vodiče o průřezu 22 AWG je vyšší než u kabelu s průřezem jádra 24 AWG. Ale cena produktu bude také vyšší, protože obsahuje více měděných složek.
Kabely patřící do kategorie 5e mají průřez jádra 24. A kabely vyšších kategorií 6, 7, 7a používají vodiče s průřezem 23 AWG, méně často – 22.

Klasifikace kategorií kroucených párů kabelů

Existuje sedm kategorií kabelů, číslovaných od Cat.1 do Cat.7. Toto hodnocení udává efektivní šířku pásma kabelu. Čím více kroucených párů a vyšší frekvence závitů, tím vyšší kategorie a lepší výkonnostní charakteristiky kabelů.

• Kat. 2 – takový kabel o frekvenci 1-4 MHz byl použit pro již zastaralé terminály. Skládá se ze dvou kroucených párů, které nejsou uvedeny v popisech EIA/TIA. Poskytována podpora pro přenos dat rychlostí nepřesahující 4 Mbps. Nepoužívá se pro moderní vysokorychlostní systém. Zřídka se vyskytuje v telefonních ústřednách, ale byla ukončena na počátku 2.
• Kat. 3 – kabel s frekvencí 16 MHz. Kabel se skládá ze 4 kroucených párů. Pokládá se při instalaci telefonních nebo internetových komunikačních sítí vyrobených technologií „marker ring“ a standardu Ethernet 10BASE-T. Dokáže podporovat rychlosti až 10 Mbps a s technologií Ethernet až 100 Mbps, pokud však vzdálenost nepřesáhne stovky metrů. Kabel Cat.3 se liší od Cat.1 a Cat.2 tím, že vyhovuje standardům IEEE 802.3. Dnes se nevyrábí, ale někdy se používá při pokládání telefonních linek.
• Kat. 4 – frekvence 20 MHz 4-párový kabel, jehož vodiče jsou stočeny do párů. Byl použit v sítích realizovaných pomocí technologií marker ring, 10 BASE T a T4. Jeden pár může přenášet data rychlostí nepřesahující 16 Mbps. Dá se najít ve starých sítích, ale je nepravděpodobné, že si ho budete moci koupit, protože produkt byl také ukončen Cat.5 – frekvence 100 MHz. Kabel se skládá ze 4 kroucených párů. Byl použit při výstavbě lokální sítě ve formátu 100BASE-TX a pro uložení telefonních linek. Při použití dvou párů umožňoval udržení rychlosti internetu až 100 Mbit/s.
• Kat. 5e – frekvence 100 MHz. Jedná se o vylepšenou, vylepšenou verzi 4-párového kabelu předchozí kategorie. Poskytuje přenos dat až 100 Mbps se dvěma páry a až 1000 Mbps se čtyřmi. Kabely této kategorie našly široké uplatnění při instalaci počítačových sítí. Někdy můžete najít 2-párové 5e kabely. Výrobek má své výhody – nízkou cenu a menší tloušťku.
• Kat. 6 – frekvence 250 MHz. Používá se v sítích Fast a Gigabit Ethernet. Kabel obsahuje čtyři páry kroucených vodičů a poskytuje rychlost přenosu dat až 10 Gbit/s na vzdálenost až 55 metrů. V červnu byl zahrnut do regulačních dokumentů normy.
• Kat.6a – frekvence 500 MHz. Používá se při pokládání sítí Gigabit Ethernet. Kabel má 4 páry vodičů, zajišťující přenos dat rychlostí až 10 Gbit/s. Přenosová vzdálenost dosahuje stovek metrů. Počátkem roku 2008 byla zařazena do normativních dokumentů normy ISO/IEC 11801:2002, druhá změna. Kabel Cat.6a má celkové stínění nebo je stíněn každý pár samostatně.
• Kat. 7 – frekvence 600 MHz. Kabel této specifikace je schválen pouze mezinárodní normalizační organizací ISO 11801. Přenáší data rychlostí až 10 Gbps, má celkové stínění, každý pár vodičů je také stíněný.
• Kat.7a – frekvence 1200 MHz. Na vzdálenost do 50 m přenáší data rychlostí až 40 Gbit/s na vzdálenost nejvýše 15 m se přenosová rychlost zvyšuje na 100 Gbit/s. Kabel je stíněný, stejně jako každý pár vodičů.
• Kat.8/8.1 – frekvence 1600-2000 MHz. Kabel této kategorie je stále ve vývoji, ale je již specifikován v technickém doporučení ISO/IEC TR 11801-99-1, mezinárodní normě ISO 11801 (ve třetím vydání pro Cat. 8.1) a americké normě pro Cat.8 – ANSI/TIA-568-C.2-1. Plně kompatibilní s kabely kategorie 6A. Pokud jsou kabely zakončeny standardními konektory 8P8C, lze informace přenášet rychlostí až 40 Gbps. Kabely Cat.8/8.1 mají celkové stínění nebo je každý pár vodičů stíněný.
• Kat. 8.2 – frekvence 1600-2000 MHz. Vývoj této kategorie kabelů stále pokračuje, splňuje požadavky mezinárodní normy ISO 11801, třetí vydání. Lze jej kombinovat s kabely Cat. 7A. Poskytuje přenos dat rychlostí až 40 Gbps při použití konektorů 8P8C, GG45/ARJ45 a TERA. Kabel má obecné ochranné stínění a individuální stínění jednotlivých párů vodičů.

Výhody použití kroucených párů

Při porovnávání koaxiálního kabelu a kroucené dvoulinky lze zaznamenat výhody posledně jmenovaného:

• Díky speciální struktuře lépe chrání datové toky před rušením;
• Při použití kroucené dvoulinky na velkou vzdálenost je zachována čistota signálu, zejména pokud používáte stíněný kabel s uzemněním;
• V oblastech se zvýšeným elektromagnetickým zářením se doporučuje používat kroucený pár;
• Linka s takovým kabelem přenáší současně různé signály – audio, video, telemetrii.

Aby však bylo možné využít všech výhod kroucené dvoulinky, doporučuje se vybrat si kvalitní výrobek, u kterého jsou kroky kroucení vodičů přesně vyváženy. Jednotlivé dvojice pak na sebe nebudou mít negativní dopad.

Schémata zapojení

Nejčastěji se síťové konektory nazývají RJ-45, ale správnější je nazývat je 8P8C, protože RJ je zkratka standardu RJ – standardizovaného fyzického síťového rozhraní, které popisuje konstrukční strukturu obou částí konektorů. Typ krimpovacího schématu závisí na několika faktorech – účelu kmene, vlastnostech použitých technologických řešení a standardu sítě. V některých případech se používá schéma přímého krimpování, ale někdy je vyžadována opačná – křížená metoda krimpování propojovacích kabelů. Při uspořádání místní sítě (LAN) Ethernet se nejčastěji používají schémata 568A a 568B. Jejich použití odpovídá požadavkům standardních předpisů platných pro kabelové systémy v objektech určených ke komerčnímu využití. Při použití standardních obvodů je pravděpodobnost rušení mezi vodiči jednoho páru snížena na minimum, proto je vhodné je použít pro sítě s vysokou zátěží.

Kontaktováním specialistů naší společnosti se můžete vyhnout mnoha problémům. Pomůžeme vám vybrat kvalitní a levné zařízení, provedeme kvalifikovanou instalaci SCS, instalaci video monitorovacích systémů, instalaci systémů kontroly vstupu a otestujeme SCS na splnění kategorie s ověřeným zařízením.

Požádejte o zpětné zavolání

Tento článek popisuje technologii bonded twisted pair společnosti Belden, která zlepšuje kvalitu fyzické vrstvy průmyslové sítě Ethernet.

úvod

„Connected“ je termín, který nejpřesněji popisuje moderní svět průmyslové automatizace. Vývoj v oblasti inteligentních senzorů, aktuátorů, síťových zařízení a aktivních prvků drží krok s rostoucí poptávkou vyplývající z obecného zvyšování produktivity průmyslových podniků a výrobních zařízení. Při vývoji nebo modernizaci moderního podniku je zpravidla nutné zajistit rychlý přechod na průmyslové komunikační protokoly založené na technologiích Ethernet. To zajišťuje spolehlivé a rychlé připojení všech hlavních podnikových systémů.
Ethernetové technologie pro budování sítí byly poprvé široce používány v podnikové a kancelářské sféře. Stalo se tak dávno předtím, než byl Ethernet považován za základ pro vybudování průmyslové sítě, která a priori musela fungovat v náročnějších provozních podmínkách.
To je pravděpodobně jeden z důvodů, proč se mnoho organizací při vytváření svých průmyslových ethernetových sítí automaticky snaží použít již známý a osvědčený kabel, který jim věrně sloužil v podnikové síti. Tento přístup však není optimální, protože ethernetový kabel, který je určen pro kancelářské použití, nesplňuje průmyslové požadavky. Existuje poměrně dlouhý seznam agresivních faktorů, které se v podnikovém prostředí prostě nevyskytují, ale v průmyslovém prostředí ano, jako je vliv kapalin obsahujících olej, teplotní zatížení, vliv kroucení, natahování, ohýbání atd.
Jakýkoli z těchto dopadů může způsobit výrazné snížení výkonu kabelových ethernetových sítí.
To může v konečném důsledku vést k tomu, že do výměny informací budou zahrnuty neúplné nebo jinak pozměněné údaje. Pokroky v konstrukci ethernetových kabelů však umožňují vyhnout se těmto jevům a pomáhají předcházet většině selhání sítě, ke kterým dochází na fyzické vrstvě.

Každý signál je kritický

Pro moderní podnik je jakákoli porucha v provozu sítě pro přenos dat nepřijatelnou událostí. Nedostatek komunikace může znamenat selhání různých systémů, jako jsou bezpečnostní systémy, kontrola kvality atd. Takové selhání by však mohlo vést k neplánovaným odstávkám výrobních zařízení a dalším ztrátám.
Statistiky ukazují, že počet připojených IoT zařízení po celém světě rychle roste. Předpokládá se, že do roku 2020 celosvětově vzroste na téměř 31 miliard. Tato skutečnost naznačuje, že se nyní nacházíme v přechodné fázi, kdy za kritické považujeme nejen určité podniky a odvětví, ale také každý přenos signálu IoT jako nezbytný a významný.

Nové kabelové technologie snižují riziko ztráty dat

Začněme tím, že se podíváme na návrh vodičů uvnitř pláště ethernetového kabelu. Twisted pair kabel je dnes základem téměř všech ethernetových kabelů. Jak název napovídá, kabel používá speciální konstrukci, ve které jsou dva měděné vodiče, z nichž každý tvoří samostatný obvod, stočeny po celé délce (obr. 1) při určité frekvenci.

Tento koncept byl patentován v roce 1881 Alexanderem Grahamem Bellem v reakci na zjištění, že umístění vodičů blízko sebe pomáhá snižovat účinky elektromagnetického rušení z okolního prostředí. To bylo významné zlepšení oproti tehdy dostupným návrhům kabelů, které vedly vodiče paralelně. Je zde však zvláštní vlastnost: kroucené páry umožňují potlačení elektromagnetického rušení pouze tehdy, pokud vzdálenost mezi vodiči zůstává minimální.
Jinými slovy, běžný kroucený dvoulinkový kabel je jako anténa a jak se mezera mezi vodiči zvětšuje, kabel zachycuje více šumu a elektromagnetického rušení (obr. 2).

Koncept kroucené dvoulinky byl vyvinut pro použití jako statická telefonní linka a zůstal velmi efektivní po dlouhou dobu. Teprve nedávno se omezení kroucené dvoulinky stala zjevnější. Příkladem je průmyslová aplikace. Na první pohled standardní kabel „z krabice“ může plně fungovat. Ale provozní podmínky v průmyslovém prostředí mohou být velmi odlišné. Při instalaci často dochází k případům, kdy je kabel tažen, ohýbán, kroucen a při provozu zařízení je spojitý pohyb kabelu kombinován s aktivně se pohybujícím nebo vibrujícím zařízením. U konvenční kroucené dvoulinky je prakticky nemožné udržet rovnoměrné rozestupy mezi vodiči.
Ve skutečnosti i pouhá simulace cyklu údržby ohnutím standardního krouceného párového kabelu může způsobit jeho selhání. A v průmyslovém prostředí není takové použití kabelu ničím výjimečným. To může vést k problémům s přenosem dat a objem dat se zvýší.

Vývoj od běžného krouceného páru k pájenému páru

Jak uvádí Alexander Bell ve svém patentu, jakákoliv odchylka od zavedené konstrukce vodičů při pevné vzdálenosti vede k nestabilnímu provozu kroucené dvoulinky. Vzdálenost mezi kroucenými páry vodičů by se neměla měnit, ať už během výroby, instalace nebo použití v aplikacích, kde se očekává, že se kabel během provozu ohýbá, což je v průmyslovém prostředí zcela běžné.
Pokud se odvoláváme na standard TIA 568-B, ve skutečnosti uvádí, že k poruchám během přenosu může dojít, i když je pár vodičů překroucený jen o 1/4″. Abychom to zobecnili, můžeme říci, že fyzická změna se rovná elektrické změně: pokaždé, když se kroucený pár fyzicky změní, změní se poměr párů, což přímo změní vlastnosti kabelu.
K překonání této konstrukční chyby vyvinul Belden novou technologii, která poskytuje pevnou vzdálenost mezi vodiči. Technologie se nazývá „bonded pair“. Jeho základním principem je přidat další úroveň fyzické stability, aby se eliminovaly faktory, které snižují výkon kabelu.

Spojení jednotlivých vodičů podél jejich podélné osy zajišťuje rovnoměrné rozestupy mezi vodiči v každé kroucené dvojlinkě (obr. 3). Bez ohledu na fyzickou polohu kabelu zůstává vzdálenost v páru vždy pevná a nemění se. Kromě ochrany proti elektromagnetickému rušení jsou kabely vyrobené touto technologií odolnější vůči vnitřnímu mechanickému poškození, protože mezi páry prostě nedochází k žádnému fyzickému tření. Stínění také poskytuje vynikající ochranu proti elektromagnetickému rušení; kombinované stínění fólie a opletení umožňuje potlačení nízkofrekvenčního i vysokofrekvenčního rušení. Náklady na takový kabel se však zpravidla okamžitě zvyšují ve srovnání s analogem bez obrazovky.
Technologie bonded pair také poskytuje vysokou úroveň ochrany linky proti rušení, ale za mnohem nižší cenu. V mnoha případech je dokonce možné zcela eliminovat potřebu stíněného kabelu. Specifikace ODVA například doporučuje, aby byl běžný kroucený pár kabel instalován alespoň 1,5 m od zdrojů elektromagnetického rušení, zatímco kabel s propojeným párem umožňuje totéž provést na 15 cm nebo méně.

Provoz pájeného páru při přenosu dat

Technologie bonded pair eliminuje možnost změny vzdálenosti mezi dvěma vodiči, což může vést ke změnám elektrických charakteristik vedení. To se může stát při instalaci a pokládání kabelu nebo v místech, kde je kabel vystaven neustálému nebo periodickému natahování, ohýbání, kroucení atd.
Typicky kabel prochází během výroby řadou testů a obvykle kabel v kotouči vykazuje 100% parametry. Po instalaci však bohužel nastanou problémy. Laboratorní testování proti standardním parametrům TIA 568 ukazuje změny výkonu typických konstrukcí ethernetových kabelů (obrázek 4). Vzhledem k tomu, že kabel obvykle prochází během instalace několika zkrouceními a ohyby, je navinut v kabelovém kanálu a během instalace je zkroucen v servisních smyčkách, výkon je snížen. Na rozdíl od toho si kabel Belden bonded pair zachovává své výkonnostní charakteristiky (obrázek 4).

Dalším způsobem, jak zjistit rozdíly, je porovnat impedanci kabelů při zátěžovém testování. Přizpůsobení vstupní impedance elektrické zátěže výstupní impedanci odpovídajícího zdroje signálu minimalizuje odraz signálu a zachovává výkon po celé délce vedení.
Na obr. 5 je znázorněn vztah impedance a různé faktory ovlivňující konečnou kvalitu spoje pro konvenční kabel a kabel s propojeným párem.

Mechanická ochrana elektrických parametrů kabelu

Primární výhodou dvoulinkového kabelu je jeho schopnost zachovat trvalou strukturální integritu.
Mechanické dopady na fyzickou integritu kabelu mohou způsobit související účinky na elektrický výkon, což vede ke ztrátě signálu. V konečném důsledku časté změny integrity kabelu, ke kterým může dojít během normální instalace, budou mít za následek trvalé změny elektrického výkonu. Navíc, pokud je kabel ohnutý nebo zkroucený, je vysoce pravděpodobné, že jeho elektrické vlastnosti byly poškozeny a nelze je obnovit.
Můžete nakreslit analogii s kancelářskou sponkou: pokud je jednou ohnutá nebo narovnaná, nebude možné ji vrátit do původního stavu.
Technologie Fused-Pair představuje elegantní a efektivní způsob zachování požadavků na výkon kroucené dvoulinky. Mezi oběma vodiči je vytvořeno spolehlivé pevné spojení, které zabraňuje jakékoli hrozbě případné změny vzdálenosti mezi vodiči.
I když je takový kabel násilně ohýbán, kroucen nebo tažen, zůstává vzdálenost mezi vodiči (obr. 6) pevná. To platí jak pro proces instalace, tak pro konstantní zatížení během provozu.

Kvalita komunikace v kabelové síti na bázi pájených párů byla již účinně prokázána v mnoha reálných projektech. Na podporu svých tvrzení o účinnosti však společnost Belden provedla četné laboratorní testy tohoto designu kabelu.
Bohužel neexistuje žádná standardní sada testů pro kontrolu výkonu kabelu při ohybu. Je však známo, že mnoho výrobců se omezuje na řadu jednoduchých testů, které se provádějí na kabelech krátké délky. Bohužel takové testy neodrážejí realitu a jsou vhodné pouze pro získání požadovaných výsledků.
Inženýři společnosti Belden vyvinuli řadu speciálních fyzikálních nárazových testů, aby ověřili výkon kabelů s propojenými páry, které se těsně přibližují průmyslovým provozním podmínkám. Kabel o délce 15 stop (4,57 m) je nejprve podroben tuhému ohybu (průměr 3″ – 7,62 cm), poté je podroben víceosému pohybu rychlostí 10 stop/s (3,048 m/s) po dobu 28 800 cyklů za den. Proces je nepřetržitě monitorován, zda nedochází ke zkratům, poklesům napětí po celé délce 10 kabelu a dalším problémům na celém osmi ohybech. V důsledku těchto testů nebyly pozorovány žádné fyzické nebo elektrické poruchy.
Drobné poškození vedení je při pokládání běžného krouceného párového kabelu zpravidla téměř nevyhnutelné, protože kabel je při instalaci položen v požadované infrastruktuře. Kabel s jištěnými páry je před takovými vlivy chráněn. Dokáže odolat silám při přetržení až 40 lbf/ft (54,23 N∙m), což je o 60 % více než u běžného průmyslového kabelu. Konstrukce navíc umožňuje velmi malé poloměry ohybu, o něco větší než vnější průměr, zatímco stíněné kabely mohou vykazovat oddělení párů ve smyčce, která je 8krát větší než vnější průměr.
V dnešním světě je jedno jisté, při výběru kabelů není prostor pro chybu, zvláště v průmyslovém prostředí. V sázce je osobní bezpečnost, kvalita produktů a zisky. Náklady i na jeden relativně krátký výpadek přenosu dat v podniku mohou snadno přerůst v katastrofu.

Závěr

Komerční kabel je ideální pro použití v čistých a bezpečných prostorách s kvalitní podlahou a kontrolovanými teplotami. Ale pokud jde o průmyslový podnik, kde dochází k různým vibračním zátěžím, vlhkosti, chemikáliím atd., je potřeba kabel, který je připraven odolat vlivu celé řady agresivních faktorů. Příchod kabelů průmyslové kvality výrazně zvýšil spolehlivost takových systémů. U kroucené dvoulinky, která se často používá k přenosu dat v průmyslových sítích, to však bohužel nestačí. Nedokonalost konstrukce umožňuje říci, že mechanickými vlivy může kabel výrazně zhoršit své elektrické parametry.
Aby společnost Belden tento nedostatek vyrovnala, představila novou technologii nazvanou „fused twisted pair“. Cílem je vystředit vodiče do páru a poté je opravit. Tento přístup umožňuje výrazně zvýšit jak mechanickou pevnost, tak elektrické parametry kabelu. Ve srovnání s konvenčními kroucenými páry se také zvyšuje odolnost kabelu proti rušení. Použití kabelu vytvořeného pomocí této technologie zvýší spolehlivost sítě pro přenos dat, sníží konečné náklady a zajistí maximální dobu provozuschopnosti síťové infrastruktury. ●

Autor je zaměstnancem společnosti PROSOFT
Telefon: (495) 234 0636,
E-mail: [email protected]

Pokud se vám materiál líbil, klikněte na ikonu

– pomůžete nám vědět, které články a novinky bychom měli upřednostňovat. Pokud chcete diskutovat o materiálu, neváhejte zanechat své komentáře.

: snad budou užitečné pro naše další čtenáře!