Стандарти кабелів

Кабель - це досить складний виріб, який складаються з провідників, шарів екрана й ізоляції. У деяких випадках до складу кабелю входять з’єднувачі, за допомогою яких кабелі приєднуються до обладнання. Крім цього, для забезпечення швидкої перекомутації кабелів та обладнання використовуються різні електромеханічні пристрої, які називаються кросовими секціями, кросовими коробками або шафами. В КМ застосовуються кабелі, що задовольняють визначеним стандартам і дозволяють будувати кабельну систему мережі з’єднуючи пристрої різних виробників. Сьогодні найбільш вживаними стандартами у світовій практиці є [1, 4, 17]:

- Американський стандарт EIA/TIA-568A, який був розроблений спільними зусиллями декількох організацій: ANSI, EIA/TIA і лабораторією Underwriters Labs (UL). Стандарт EIA/TIA-568 розроблений на основі попередньої версії стандарту EIA/TIA-568 і доповнень до цього стандарту TSB-36 і TSB-40A).

- Міжнародний стандарт ISO/IEC 11801.

- Європейський стандарт EN50173.

Ці стандарти близькі між собою і за багатьма позиціями, які пред'являються до кабелів. Однак є і розходження між цими стандартами, наприклад, у міжнародний стандарт 11801 і європейський EN50173 увійшли деякі типи кабелів, що відсутні в стандарті EIA/TAI-568A.

До появи стандарту EIA/TIA велику роль грав американський стандарт системи категорій кабелівUnderwriters Labs, розроблений разом з компанією Anixter. Пізніше він увійшов до стандарту EIA/TIA-568 [1, 4].

Крім цих відкритих стандартів, багато компаній у свій час розробили свої фірмові стандарти, з яких і досі має практичне значення тільки один - стандарт компанії IBM.

При стандартизації кабелів прийнято протокольно-незалежний підхід. Це означає, що в стандарті оговорюються електричні, оптичні і механічні характеристики, яким повинен задовольняти той чи інший тип кабелю чи виробу для сполучення - роз’єм, кросова панель тощо. Однак для якого протоколу призначений даний кабель, стандарт не визначає. Тому не можна придбати кабель для протоколу Ethernet чи FDDI, потрібно просто знати, які типи стандартних кабелів підтримують протоколи Ethernet і FDDI.

В ранніх версіях стандартів визначались тільки характеристики кабелів, без з’єднувачів. В останніх версіях стандартів з’явились вимоги до елементів сполучення (документи TSB-36 і TSB-40A, що потім увійшли до стандарту 568А), а також до ліній (каналів), що представляють типову зборку елементів кабельної системи, яка складається зі шнура від робочої станції до розетки, самої розетки, основного кабелю, точки переходу (наприклад, ще однієї розетки або кросового з’єднання) і шнура до активного обладнання, наприклад концентратора або комутатора.

Ми зупинимось тільки на основних вимогах до самих кабелів, не розглядаючи характеристик елементів сполучення і зібраних ліній. У стандартах кабелів обговорюються досить багато характеристик, найважливіші з яких перераховані нижче (перші дві з них уже були досить детально розглянуті).

- Загасання (Attenuation) - вимірюється в децибелах на метр для визначеного частоти або діапазону частот сигналу.

- Перехресні наведення на ближньому кінці (Near End Cross Talk, NEXT) - вимірюються в децибелах для визначеної частоти сигналу.

- Імпеданс (хвильовий опір) - це повний (активний і реактивний) опір в електричному ланцюгу. Імпеданс вимірюється в Омах і є сталою величиною для кабельних систем (наприклад, для коаксіальних кабелів, які використовуються у стандартах Ethernet, імпеданс кабелю повинний складати 50 Ом). Для неекранованої скручений пари, яка найчастіше використовується значення імпедансу - 100 і 120 Ом. В області високих частот (100-200 МГц) імпеданс залежить від частоти.

- Активний опір - це опір постійному струму в електричному ланцюгу. На відміну від імпедансу активний опір не залежить від частоти і зростає зі збільшенням довжини кабелю.

- Ємність (іноді застосовують термін „паразитна ємність”)- це властивість металевих провідників накопичувати енергію. Два електричних провідники в кабелі, розділені діелектриком, є конденсатором, здатним накопичувати заряд. Ємність є небажаною величиною, тому вона повинна бути якнайменшою. Високе значення ємності в кабелі приводить до перекручування сигналу й обмежує смугу пропущення лінії.

- Рівень зовнішнього електромагнітного випромінювання або електричний шум. Електричний шум - це небажана змінна напруга у провіднику. Електричний шум буває двох типів: фоновий та імпульсний. Електричний шум можна також розділити на низько-, середньо- і високочастотний. Джерелами фонового електричного шуму в діапазоні до 150 кГц є лінії електропередачі, телефони і лампи денного світла; у діапазоні від 150 кГц до 20 МГц -комп'ютери, принтери, ксерокси; у діапазоні від 20МГц до 1ГГц - телевізійні та радіопередавачі, мікрохвильові печі. Основними джерелами імпульсного електричного шуму є мотори, перемикачі і зварювальні агрегати. Електричний шум виміряється в мілівольтах.

- Діаметр чи площа перетину провідника. Для мідних провідників досить вживаною є американська система AWG (American Wire Gauge), що вводить деякі умовні типи провідників (наприклад 22AWG, 24AWG, 26AWG). Чим більше номер типу провідника, тим менше його діаметр. У європейських і міжнародних стандартах діаметр провідника вказується в міліметрах.

Приведений перелік характеристик далеко не повний, в ньому представлені тільки електромагнітні характеристики і його потрібно доповнити механічними та конструктивними характеристиками, що визначають тип ізоляції, конструкцію з’єднання і т. д. Крім універсальних характеристик, таких, наприклад, як загасання, що застосовуються для всіх типів кабелів, є характеристики, що застосовуються тільки до визначеного типу кабелю. Наприклад, параметр крок скрутки проводів використовується тільки для характеристики скрученої пари, а параметр NEXT застосовується тільки до багатопарних кабелів на основі скрученої пари [1, 4].

Основна увага в сучасних стандартах приділяється кабелям на основі скрученої пари та волоконно-оптичним кабелям.