eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #6/2023
Б.В.Попов, В.Б.Попов, В.В.Смирнова
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОПАРНЫХ LAN-КАБЕЛЕЙ КАТЕГОРИИ 5Е
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОПАРНЫХ LAN-КАБЕЛЕЙ КАТЕГОРИИ 5Е
Просмотры: 495
DOI: 10.22184/2070-8963.2023.114.6.24.27
Рассматриваются особенности технологии изготовления многопарных LAN-кабелей категории 5е. Даны практические рекомендации по производству многопарных кабелей, обеспечивающие выполнение норм на электрические характеристики, отвечающих требованиям категории 5е.
Рассматриваются особенности технологии изготовления многопарных LAN-кабелей категории 5е. Даны практические рекомендации по производству многопарных кабелей, обеспечивающие выполнение норм на электрические характеристики, отвечающих требованиям категории 5е.
Теги: lan-cables lan-кабели lan-кабели многопарные multi-pair lan-cables production of communication cables production of multi-pair lan-cables производство lan-кабелей многопарных производство кабелей связи
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ
ПРОИЗВОДСТВА
многопарных LAN-кабелей
категории 5е
Б.В.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ,
В.Б.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ / inkat@inbox.ru,
В.В.Смирнова, ведущий менеджер службы
стратегического развития и маркетинга
АО "Самарская кабельная компания" / smirnova@samaracable.ru
УДК 679.74, DOI: 10.22184/2070-8963.2023.114.6.24.27
Рассматриваются особенности технологии изготовления многопарных LAN-кабелей категории 5е. Даны практические рекомендации по производству многопарных кабелей, обеспечивающие выполнение норм на электрические характеристики, отвечающие требованиям категории 5е.
Введение
В настоящее время в России в структурированных кабельных системах (СКС) и на сетях фиксированного широкополосного доступа (ШПД) достаточно широко используются симметричные LAN-кабели. Сегодня наибольшая доля объема отечественного производства кабелей связи с медными жилами приходится именно на эти кабели. Подчеркнем, что активное развитие технологий Интернета вещей открывает дополнительную потребность в LAN-кабелях для передачи электропитания по витой паре по технологии РоЕ до 60 (90) Вт [1]. Сегодня наибольшим спросом пользуются 4-парные конструкции LAN-кабелей, однако в последние годы растет востребованность многопарных кабелей емкостью от десяти до ста пар [2, 3].
При изготовлении LAN-кабелей в АО "Самарская кабельная компания" основное внимание уделяется обеспечению симметрии конструкции кабельных цепей как в отношении геометрического расположения жил, так и в отношении однородности диэлектрических свойств изоляции. Оба эти фактора и определяют величину электрических характеристик передачи и взаимного влияния. Высококачественные LAN-кабели можно изготовить только на основе применения современного технологического оборудования, оснащенного системами автоматического регулирования параметров качества продукции, а также при использовании всех материалов от надежных отечественных поставщиков [4].
Для производства LAN-кабелей категории 5е типа U/UTP 4 × 2 × 20,52, предназначенных для передачи информации на скоростях до 1 Гбит/с с полосой пропускания до 100 МГц, сегодня применяется современное специализированное оборудование. Технологический процесс производства изолированной жилы для них является модернизированным, совмещающим в себе сразу несколько последовательных технологических операций: волочение, отжиг и изолирование медной жилы. Изготовление изолированной жилы для LAN-кабеля в АО "Самарская кабельная компания" осуществляется на поточной линии, в состав которой входят волочильная машина М30 и приставка отжига фирмы Niehoff, а также экструзионная линия производства фирмы Maillefer.
Экструдер линии оснащен шнеком с зоной смешивания, который обеспечивает получение абсолютно однородной расплавленной пластической массы, а также линейную производительность во всем диапазоне скоростей при всех условиях работы. Узел подогрева токопроводящей жилы обеспечивает требуемое значение адгезии изоляции к жиле. Экструзионная линия оснащена приборами контроля емкости, диаметра, эксцентриситета, проверки прочности изоляции производства компаний Zumbach и Sicora. Измерители емкости и диаметра включены в систему регулирования линии и обеспечивают заданные требования к изолированной жиле, в том числе по емкости, диаметру изолированной жилы, толщине изоляции, концентричности. Допуск на толщину изоляции составляет ±1% (0,003 мм), допуск на номинальную емкость − менее 2 пФ, концентричность − более 0,95.
Скрутка изолированных жил в пары производится на высокотехнологичном оборудовании компании Sampsistemi, позволяющем производить однонаправленную скрутку пар с откруткой с согласованными шагами. Стабильность процесса скрутки дает возможность минимизировать взаимное влияние пар между собой. А благодаря конструкции оборудования с системой тройной скрутки скорость машин достигает 6000 об/мин.
Для контроля качества выпускаемой продукции используется стационарная измерительная система AESA-9500 производства компании AESA Cortaillod. Данная система позволяет контролировать НЧ- и ВЧ-параметры LAN-кабелей в диапазоне частот до 350 МГц (категории 3, 5e, 6) до 25 пар за одно подключение.
Относительно многопарных кабелей следует сказать, что в большинстве случаев операторы связи заказывают для сетей ШПД кабели, сердечник которых формируется из 4-парных элементарных пучков. Обусловлено это тем, что для обеспечения высокой скорости передачи к абоненту уже традиционно вводится 4-парный кабель категории 5е.
Выше было отмечено, что величина и стабильность электрических характеристик в основном определяются степенью однородности кабеля. Однако обеспечить высокую однородность многопарных кабелей всегда заметно сложнее, чем малопарных. Выполнить нормы на электрические характеристики у многопарных кабелей также труднее − не случайно на рынке сегодня наряду с многопарными LAN-кабелями категории 5е широко предлагается такая кабельная продукция более низких категорий.
При освоении выпуска многопарных LAN-кабелей, отвечающих требованиям категории 5е, в "Самарской кабельной компании" был предусмотрен ряд технологических особенностей их производства. Они рассмотрены в настоящей статье с учетом современных требований потребителей.
Технологические особенности изготовления многопарных LAN-кабелей
Широко известно, что на величину параметров передачи и взаимного влияния симметричных кабелей связи оказывают влияние все технологические операции в процессе их изготовления. Особенно это касается многопарных LAN-кабелей категории 5е, в которых емкость кабеля может формироваться из 4-парных элементарных пучков, сначала путем скрутки их в групповые пучки, а затем скруткой групповых пучков в кабельный сердечник. Например, кабель емкостью 50 × 2 × 0,52 может формироваться из трех 16-парных групповых пучков, предварительно скрученных из четырех 4-парных элементарных пучков, и двух пар.
Этот сердечник заметно отличается от цилиндрической формы. В процессе скрутки такого кабельного сердечника могут возникнуть изменения геометрии расположения изолированных жил в элементарных 4-парных пучках, что приведет к ухудшению электрических характеристик кабеля. Тестирование опытных образцов кабеля с таким сердечником подтвердило опасения авторов: часть электрических характеристик оказались ниже установленных норм.
Многопарные LAN-кабели изготавливаются как неэкранированными (U/UTP), так и экранированными (F/UTP). Известно, что экран, защищая кабельные цепи от внешних электромагнитных полей, вызывает изменение электрических характеристик передачи и взаимного влияния. Анализ результатов измерений этих характеристик показал, что в экранированных кабелях, по сравнению с неэкранированными, они оказались несколько ниже. Это может возникать, например, при наложении на кабельный сердечник экрана из алюмополимерной ленты, когда он в отдельных точках по длине может деформироваться, то есть терять цилиндрическую форму. В этих точках радиус экрана отклоняется от номинального значения, за счет чего появляются конструктивные неоднородности, которые вызывают изменение частичных емкостей и индуктивностей рабочих пар, что также ухудшает электрические характеристики кабеля.
Из отмеченного выше можно сделать вывод о том, что для выполнения нормативных значений на электрические характеристики многопарных LAN-кабелей категории 5е необходимо особое внимание уделить технологии скрутки групповых пучков и кабельного сердечника, а также наложению на сердечник экрана и защитной полимерной оболочки.
Практические рекомендации к производству многопарных LAN-кабелей с учетом требований современных СКС и ШПД
Традиционные симметричные высокочастотные кабели связи разрабатывались для работы в диапазоне частот ниже 30 МГц и требования к ним по электрическим характеристикам заметно ниже, частотные характеристики волнового сопротивления и возвратных потерь вообще не нормируются. Совсем другое положение в симметричных LAN-кабелях категории 5е, применяемых в СКС и работающих в диапазоне частот до 100 МГц со скоростью передачи до 1 ГГц на длине до 100 м. У этих кабелей жестко нормируются частотные характеристики волнового сопротивления и возвратных потерь, которые характеризуют степень их однородности [5]. Таким образом, становится ясным, что к однородности симметричных LAN-кабелей предъявляются достаточно жесткие требования. И при изготовлении 4-парных LAN-кабелей категории 5е они хорошо выполняются. Многопарный сердечник скручивается из этих же 4-парных пучков. Следовательно, для получения высокооднородного многопарного кабеля необходимо при скрутке групповых пучков и сердечника, а также наложении экрана и защитной полимерной оболочки принимать технологические меры по минимизации деформирующих механических воздействий на элементарные 4-парные пучки [6].
Для минимизации деформирующих механических воздействий целесообразно формировать кабельный сердечник пучками таким образом, чтобы он был максимально близок к круглому. О важности придания кабелю круглой формы отмечается и в ГОСТ Р 54429-2011 "Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия". В этой связи в "Самарской кабельной компании" принято решение изготавливать многопарные кабели стандартных емкостей 10, 16, 25, 50 и 100 пар (эти емкости соответствуют международному стандарту ISO/IEC1180) путем формирования кабельного сердечника из 4-парных пучков таким образом, чтобы он был максимально круглым.
На рисунке показан разрез экранированного кабеля F/UTP емкостью 50 × 2 × 0,52, сердечник которого сформирован из 12 четырехпарных элементарных пучков (три пучка в первом/центральном повиве и девять пучков во втором повиве) и двух пар. Такой сердечник максимально приближен к круглой форме. Результаты измерения электрических характеристик кабеля, сердечник которого построен таким образом, показали, что они отвечают требованиям к LAN-кабелям категории 5е.
Заключение
Комплексный анализ технологических факторов производства многопарных LAN-кабелей категории 5е, влияющих на их основные характеристики передачи и взаимного влияния, позволил сделать следующие выводы:
При формировании кабельного сердечника из четырехпарных элементарных пучков необходимо обеспечивать условия производства, при которых он был бы максимально круглым.
Показано, что для выполнения нормативных значений на электрические характеристики многопарных LAN-кабелей необходимо особое внимание уделить технологии скрутки групповых пучков и кабельного сердечника, а также наложения на сердечник экрана и защитной полимерной оболочки и принимать технологические меры по минимизации деформирующих механических воздействий на элементарные 4-парные пучки.
При скрутке сердечника многопарных LAN-кабелей на крутильных машинах общей скрутки необходимо в обязательном порядке тщательно выполнять все имеющиеся регулировки.
ЛИТЕРАТУРА
Семенов А.Б. Как технология РоЕ меняет подходы к построению и эксплуатации СКС // Вестник связи. 2021. № 8. С. 24–28.
Овчинникова И.А., Шолуденко М.В. Кабели для структурированных кабельных систем (LAN-кабели) и оптические кабели: прогноз производства // Кабели и провода. 2018. № 1. С. 8–11.
Попов С., Набоких Л. BBWF-2018: фиксированный широкополосный доступ берет курс на SDN // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2018. № 8. С. 60−66.
Андреев В., Бульхин А. и др. Качество LAN-кабелей − основа надежной работы СКС и сетей ШПД // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 24–27.
Дорезюк Н.И., Попов М.Ф. Радиочастотные кабели высокой регулярности. М.: Связь, 1979. 104 с.
Бабицкий О.Ш., Лехтман Д.Я. Технология скрутки кабелей. М.: Энергия, 1978. 133 с.
ОСОБЕННОСТИ
ПРОИЗВОДСТВА
многопарных LAN-кабелей
категории 5е
Б.В.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ,
В.Б.Попов, к.т.н., профессор ПГУТИ / inkat@inbox.ru,
В.В.Смирнова, ведущий менеджер службы
стратегического развития и маркетинга
АО "Самарская кабельная компания" / smirnova@samaracable.ru
УДК 679.74, DOI: 10.22184/2070-8963.2023.114.6.24.27
Рассматриваются особенности технологии изготовления многопарных LAN-кабелей категории 5е. Даны практические рекомендации по производству многопарных кабелей, обеспечивающие выполнение норм на электрические характеристики, отвечающие требованиям категории 5е.
Введение
В настоящее время в России в структурированных кабельных системах (СКС) и на сетях фиксированного широкополосного доступа (ШПД) достаточно широко используются симметричные LAN-кабели. Сегодня наибольшая доля объема отечественного производства кабелей связи с медными жилами приходится именно на эти кабели. Подчеркнем, что активное развитие технологий Интернета вещей открывает дополнительную потребность в LAN-кабелях для передачи электропитания по витой паре по технологии РоЕ до 60 (90) Вт [1]. Сегодня наибольшим спросом пользуются 4-парные конструкции LAN-кабелей, однако в последние годы растет востребованность многопарных кабелей емкостью от десяти до ста пар [2, 3].
При изготовлении LAN-кабелей в АО "Самарская кабельная компания" основное внимание уделяется обеспечению симметрии конструкции кабельных цепей как в отношении геометрического расположения жил, так и в отношении однородности диэлектрических свойств изоляции. Оба эти фактора и определяют величину электрических характеристик передачи и взаимного влияния. Высококачественные LAN-кабели можно изготовить только на основе применения современного технологического оборудования, оснащенного системами автоматического регулирования параметров качества продукции, а также при использовании всех материалов от надежных отечественных поставщиков [4].
Для производства LAN-кабелей категории 5е типа U/UTP 4 × 2 × 20,52, предназначенных для передачи информации на скоростях до 1 Гбит/с с полосой пропускания до 100 МГц, сегодня применяется современное специализированное оборудование. Технологический процесс производства изолированной жилы для них является модернизированным, совмещающим в себе сразу несколько последовательных технологических операций: волочение, отжиг и изолирование медной жилы. Изготовление изолированной жилы для LAN-кабеля в АО "Самарская кабельная компания" осуществляется на поточной линии, в состав которой входят волочильная машина М30 и приставка отжига фирмы Niehoff, а также экструзионная линия производства фирмы Maillefer.
Экструдер линии оснащен шнеком с зоной смешивания, который обеспечивает получение абсолютно однородной расплавленной пластической массы, а также линейную производительность во всем диапазоне скоростей при всех условиях работы. Узел подогрева токопроводящей жилы обеспечивает требуемое значение адгезии изоляции к жиле. Экструзионная линия оснащена приборами контроля емкости, диаметра, эксцентриситета, проверки прочности изоляции производства компаний Zumbach и Sicora. Измерители емкости и диаметра включены в систему регулирования линии и обеспечивают заданные требования к изолированной жиле, в том числе по емкости, диаметру изолированной жилы, толщине изоляции, концентричности. Допуск на толщину изоляции составляет ±1% (0,003 мм), допуск на номинальную емкость − менее 2 пФ, концентричность − более 0,95.
Скрутка изолированных жил в пары производится на высокотехнологичном оборудовании компании Sampsistemi, позволяющем производить однонаправленную скрутку пар с откруткой с согласованными шагами. Стабильность процесса скрутки дает возможность минимизировать взаимное влияние пар между собой. А благодаря конструкции оборудования с системой тройной скрутки скорость машин достигает 6000 об/мин.
Для контроля качества выпускаемой продукции используется стационарная измерительная система AESA-9500 производства компании AESA Cortaillod. Данная система позволяет контролировать НЧ- и ВЧ-параметры LAN-кабелей в диапазоне частот до 350 МГц (категории 3, 5e, 6) до 25 пар за одно подключение.
Относительно многопарных кабелей следует сказать, что в большинстве случаев операторы связи заказывают для сетей ШПД кабели, сердечник которых формируется из 4-парных элементарных пучков. Обусловлено это тем, что для обеспечения высокой скорости передачи к абоненту уже традиционно вводится 4-парный кабель категории 5е.
Выше было отмечено, что величина и стабильность электрических характеристик в основном определяются степенью однородности кабеля. Однако обеспечить высокую однородность многопарных кабелей всегда заметно сложнее, чем малопарных. Выполнить нормы на электрические характеристики у многопарных кабелей также труднее − не случайно на рынке сегодня наряду с многопарными LAN-кабелями категории 5е широко предлагается такая кабельная продукция более низких категорий.
При освоении выпуска многопарных LAN-кабелей, отвечающих требованиям категории 5е, в "Самарской кабельной компании" был предусмотрен ряд технологических особенностей их производства. Они рассмотрены в настоящей статье с учетом современных требований потребителей.
Технологические особенности изготовления многопарных LAN-кабелей
Широко известно, что на величину параметров передачи и взаимного влияния симметричных кабелей связи оказывают влияние все технологические операции в процессе их изготовления. Особенно это касается многопарных LAN-кабелей категории 5е, в которых емкость кабеля может формироваться из 4-парных элементарных пучков, сначала путем скрутки их в групповые пучки, а затем скруткой групповых пучков в кабельный сердечник. Например, кабель емкостью 50 × 2 × 0,52 может формироваться из трех 16-парных групповых пучков, предварительно скрученных из четырех 4-парных элементарных пучков, и двух пар.
Этот сердечник заметно отличается от цилиндрической формы. В процессе скрутки такого кабельного сердечника могут возникнуть изменения геометрии расположения изолированных жил в элементарных 4-парных пучках, что приведет к ухудшению электрических характеристик кабеля. Тестирование опытных образцов кабеля с таким сердечником подтвердило опасения авторов: часть электрических характеристик оказались ниже установленных норм.
Многопарные LAN-кабели изготавливаются как неэкранированными (U/UTP), так и экранированными (F/UTP). Известно, что экран, защищая кабельные цепи от внешних электромагнитных полей, вызывает изменение электрических характеристик передачи и взаимного влияния. Анализ результатов измерений этих характеристик показал, что в экранированных кабелях, по сравнению с неэкранированными, они оказались несколько ниже. Это может возникать, например, при наложении на кабельный сердечник экрана из алюмополимерной ленты, когда он в отдельных точках по длине может деформироваться, то есть терять цилиндрическую форму. В этих точках радиус экрана отклоняется от номинального значения, за счет чего появляются конструктивные неоднородности, которые вызывают изменение частичных емкостей и индуктивностей рабочих пар, что также ухудшает электрические характеристики кабеля.
Из отмеченного выше можно сделать вывод о том, что для выполнения нормативных значений на электрические характеристики многопарных LAN-кабелей категории 5е необходимо особое внимание уделить технологии скрутки групповых пучков и кабельного сердечника, а также наложению на сердечник экрана и защитной полимерной оболочки.
Практические рекомендации к производству многопарных LAN-кабелей с учетом требований современных СКС и ШПД
Традиционные симметричные высокочастотные кабели связи разрабатывались для работы в диапазоне частот ниже 30 МГц и требования к ним по электрическим характеристикам заметно ниже, частотные характеристики волнового сопротивления и возвратных потерь вообще не нормируются. Совсем другое положение в симметричных LAN-кабелях категории 5е, применяемых в СКС и работающих в диапазоне частот до 100 МГц со скоростью передачи до 1 ГГц на длине до 100 м. У этих кабелей жестко нормируются частотные характеристики волнового сопротивления и возвратных потерь, которые характеризуют степень их однородности [5]. Таким образом, становится ясным, что к однородности симметричных LAN-кабелей предъявляются достаточно жесткие требования. И при изготовлении 4-парных LAN-кабелей категории 5е они хорошо выполняются. Многопарный сердечник скручивается из этих же 4-парных пучков. Следовательно, для получения высокооднородного многопарного кабеля необходимо при скрутке групповых пучков и сердечника, а также наложении экрана и защитной полимерной оболочки принимать технологические меры по минимизации деформирующих механических воздействий на элементарные 4-парные пучки [6].
Для минимизации деформирующих механических воздействий целесообразно формировать кабельный сердечник пучками таким образом, чтобы он был максимально близок к круглому. О важности придания кабелю круглой формы отмечается и в ГОСТ Р 54429-2011 "Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия". В этой связи в "Самарской кабельной компании" принято решение изготавливать многопарные кабели стандартных емкостей 10, 16, 25, 50 и 100 пар (эти емкости соответствуют международному стандарту ISO/IEC1180) путем формирования кабельного сердечника из 4-парных пучков таким образом, чтобы он был максимально круглым.
На рисунке показан разрез экранированного кабеля F/UTP емкостью 50 × 2 × 0,52, сердечник которого сформирован из 12 четырехпарных элементарных пучков (три пучка в первом/центральном повиве и девять пучков во втором повиве) и двух пар. Такой сердечник максимально приближен к круглой форме. Результаты измерения электрических характеристик кабеля, сердечник которого построен таким образом, показали, что они отвечают требованиям к LAN-кабелям категории 5е.
Заключение
Комплексный анализ технологических факторов производства многопарных LAN-кабелей категории 5е, влияющих на их основные характеристики передачи и взаимного влияния, позволил сделать следующие выводы:
При формировании кабельного сердечника из четырехпарных элементарных пучков необходимо обеспечивать условия производства, при которых он был бы максимально круглым.
Показано, что для выполнения нормативных значений на электрические характеристики многопарных LAN-кабелей необходимо особое внимание уделить технологии скрутки групповых пучков и кабельного сердечника, а также наложения на сердечник экрана и защитной полимерной оболочки и принимать технологические меры по минимизации деформирующих механических воздействий на элементарные 4-парные пучки.
При скрутке сердечника многопарных LAN-кабелей на крутильных машинах общей скрутки необходимо в обязательном порядке тщательно выполнять все имеющиеся регулировки.
ЛИТЕРАТУРА
Семенов А.Б. Как технология РоЕ меняет подходы к построению и эксплуатации СКС // Вестник связи. 2021. № 8. С. 24–28.
Овчинникова И.А., Шолуденко М.В. Кабели для структурированных кабельных систем (LAN-кабели) и оптические кабели: прогноз производства // Кабели и провода. 2018. № 1. С. 8–11.
Попов С., Набоких Л. BBWF-2018: фиксированный широкополосный доступ берет курс на SDN // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2018. № 8. С. 60−66.
Андреев В., Бульхин А. и др. Качество LAN-кабелей − основа надежной работы СКС и сетей ШПД // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 1. С. 24–27.
Дорезюк Н.И., Попов М.Ф. Радиочастотные кабели высокой регулярности. М.: Связь, 1979. 104 с.
Бабицкий О.Ш., Лехтман Д.Я. Технология скрутки кабелей. М.: Энергия, 1978. 133 с.
Отзывы читателей
