Каких требований необходимо придерживаться при применении многопарного кабеля (25 и более пар) на уровне главный-промежуточный кроссы при проектировании и инсталляции КС категории 5? Как проводить измерения, если многопарный кабель – PowerSum?
Далее приводится развернутый ответ на данный вопрос, включающий разделы «Магистральный кабель UTP», «Гибридный кабель и многопарные кабельные конструкции», «Модель PowerSum», «Модель Hybrid».
Магистральный кабель должен отвечать требованиям стандартов ICEA к многопарным магистральным кабелям. Кабель должен быть занесен в реестр и иметь маркировку соответствия национальным и местным строительным нормативам. На кабель должны быть нанесены метки с указанием категории рабочих характеристик. Такие метки не должны заменять маркировку класса безопасности.
Признаваемый стандартом магистральный кабель: многопарный, 24 AWG, 100 Ом UTP (категории 3, 4 или 5). Магистральные кабели UTP состоят из одножильных проводников и содержат более 4 пар (обычно количество пар кратно 25). Допускается наличие общего экрана.
Схемы цветового кодирования проводников в магистральном кабеле приведены в Приложении B. Tip-проводники обладают цветом изоляции, соответствующим цвету группы пар. Ring-проводники обладают цветом изоляции, соответствующим цвету пары.
Рабочие характеристики магистральных многопарных кабелей эквивалентны характеристикам горизонтальных кабелей за исключением того, что потери NEXT определяются на основе модели суммарной мощности (Power Sum), а не на модели наихудшего случая влияния пар друг на друга, что позволяет передавать различные возмущающие сигналы под одной оболочкой. Приложения с несовместимыми уровнями сигналов должны разделяться в отдельные группы пар.
С расширением рынка кабельной продукции, соответствующей требованиям категории 5, у конечного пользователя появляется все больше возможностей по применению многопарных кабелей. Например, такие типы кабелей, как PowerSum (кабель, соответствующий требованиям к «суммарной мощности») и Hybrid («гибридный» кабель, соответствующий требованиям к «гибридным» кабелям) легко можно найти на полках складов дистрибьюторов. Хотя их компактные размеры весьма привлекательны, однако все еще существуют недоразумения по поводу того, какими преимуществами обладают эти типы кабелей и каким образом они вписываются в типичные сценарии монтажа кабельных систем.
Назначение кабелей PowerSum и Hybrid описывают стандарты ANSI/TIA/EIA-568-A ('568-A), ISO/IEC 11801 ('11801) и CENELEC 50173 ('50173). Магистральный кабель PowerSum в общем случае состоит из UTP-проводников (неэкранированная витая пара) 100 Ом, собранных в группы из 4 или 5 пар, которые могут быть покрыты (или не покрыты) общей оболочкой, или из нескольких элементов, состоящих из 24 или 25 пар, покрытых общей сплошной оболочкой. Гибридный кабель – это конструкция из двух или более кабелей или кабельных элементов (одного и того же или разных типов или категорий), покрытых сплошной оболочкой. На Рисунке 1 изображён пример конструкции многопарного кабеля. Несмотря на то, что кабели PowerSum и Hybrid конструкционно выглядят одинаково, соответствующие электрические требования к ним весьма различны.
Рисунок 1. Типичная конструкция многопарного кабеля
Цель спецификации различных электрических требований к кабелям PowerSum и Hybrid заключается в учёте типа и уровня мощности сигнала в разных кабельных подсистемах и в определении подходящей изоляции перекрестных помех (потери NEXT) между парами и элементами, расположенными под одной оболочкой. Например, спецификации для типа Hybrid требуют дополнительной изоляции перекрестных помех между несколькими элементами (например, группами из 4-х пар) для адаптации к разным уровням энергии сигнала в различных приложениях. Спецификации PowerSum требуют дополнительной изоляции перекрестных помех между индивидуальными парами для обеспечения работы одного и того же типа приложения на нескольких парах в одном кабеле.
Кабели PowerSum предназначены для использования в магистральном сегменте между любым главным кроссом (распределитель кампуса), промежуточным кроссом (распределитель здания) и горизонтальным кроссом (этажный распределитель). Хотя величины затухания, структурных потерь при отражении (SRL) и потерь NEXT у магистральных кабелей PowerSum такие же, как и у 4-парных горизонтальных кабелей, величина потерь NEXT определяется путем суммирования мощностей всех комбинаций потерь NEXT «пара-пара». Суммирование мощностей производится с достаточным запасом для гарантирования соответствующей изоляции NEXT между парами, несущими несколько возмущающих сигналов одного и того же типа. Все стандарты каблирования – TIA, ISO/IEC и CENELEC ('568-A, '11801 и '50173) – предписывают, чтобы каждая пара в магистральном кабеле PowerSum соответствовала требованиям к предельным значениям потерь NEXT для горизонтального кабеля, определяемым правилом суммирования мощностей, основанном на следующем соотношении:
где n равно общему числу возможных комбинаций пар, включая тестируемую пару с суммарной мощностью.
На схеме (Рисунок 2) представлены 24 комбинации измерений NEXT «пара-пара», которые необходимо оценить для определения рабочих характеристик суммарной мощности для пары 1 в 25-парной конструкции магистрального кабеля PowerSum. Хотя для оценки многопарного кабеля по моделям «наихудшей пары» и «суммарной мощности» требуется одинаковое количество циклов измерений (например, 300 циклов для 25-парного кабеля), рабочие характеристики кабеля типа PowerSum определяются путем расчета общих помех NEXT, наведённых от 24 «возмущающих» пар на каждую пару с помощью представленной выше формулы. В противовес этому методу определение критериев соответствия для горизонтальных кабелей основаны на наихудших измеренных значениях NEXT между любыми двумя парами.
Рисунок 2. Метод расчета потерь NEXT PowerSum для пары 1
Так как потери NEXT кабелей PowerSum рассчитываются для нескольких возмущающих сигналов одного и того же типа, для любых двух пар требуется наличие дополнительного запаса по NEXT примерно в 6 дБ, в отличие от модели с одним возбудителем NEXT, используемой для горизонтальных кабелей. Значительное различие между NEXT кабелей Hybrid и PowerSum заключается в том, что требования к кабелю PowerSum одинаково приложимы ко всем парам, заключенным в одну оболочку, независимо от того, занимают они один и тот же кабельный подэлемент или нет. Так как каждый элемент гибридного кабеля рассматривается как отдельная горизонтальная линия, дополнительные требования к потерям NEXT для кабеля типа Hybrid налагаются только на NEXT между парами, расположенными в разных элементах.
Гибридные кабели, состоящие из двух или более элементов определенных типов горизонтального кабеля (например, 4-парный UTP 100 Ом), расположенных под одной оболочкой, могут использоваться для горизонтального каблирования в том случае, если они отвечают определенным требованиям. Такие характеристики как затухание, структурные потери при отражении (SRL) и потери NEXT каждого отдельного элемента гибридного кабеля совпадают с характеристиками, определенными для горизонтальных кабелей. Однако для обеспечения дополнительной изоляции между приложениями с сильно отличающимися уровнями сигнала, находящимися под одной оболочкой, между подэлементами кабеля необходим дополнительный запас по NEXT.
Стандарты '11801 и '50173 определяют, что потери NEXT между любыми не-волоконными (металлическими, «медными») подэлементами кабеля в конструкциях типа Hybrid должны быть меньше потерь NEXT горизонтального кабеля на величину, равную dNEXT:
где n – количество смежных не-волоконных элементов в кабеле.
Требования стандарта '568-A немного отличны – он определяет, что потери NEXT между любыми не-волоконными подэлементами кабеля в конструкциях Hybrid должны быть лучше значений потерь NEXT горизонтального кабеля на величину, равную dNEXT:
где n – общее количество не-волоконных элементов в кабеле.
Так как стандарт '568-A относится ко всем подэлементам кабеля Hybrid одинаково, независимо от того, смежны они друг с другом или нет, он определяет более жесткие требования к типу Hybrid, чем стандарты '11801 и '50173. Для выявления различий в требованиях наложим ограничения стандартов '11801 и '568-А на гипотетический 6-элементный 4-парный гибридный кабель с волоконно-оптическим центральным элементом. Конструкция кабеля, изображенная на рисунке (Рисунок 3), характерна тем, что, например, два не-волоконных элемента непосредственно примыкают к элементу, содержащему пары с 1 по 4. Для такой конструкции кабеля стандартом '11801 определен запас изоляции помех в 10.8 дБ (значение получено из выражения 6 + 10 lg (2 + 1)) сверх ограничений для 4-парного горизонтального кабеля. Спецификации стандарта '568-А для Hybrid, основанные на общем количестве не-волоконных элементов кабеля, требуют, чтобы запас изоляции между любыми двумя элементами гибридного кабеля составлял 13.8 дБ (значение получено из выражения 6 + 10 lg (6)).
Рисунок 3. Гибридный кабель «медь» / оптическое волокно
Так как влияние помех NEXT преобладает между смежными элементами, требования ISO/IEC и CENELEC считаются более приемлемыми и выполнимыми, чем существующие спецификации TIA. В любом случае, этими стандартами не предусмотрено применение многопарных кабелей PowerSum в горизонтальном сегменте или гибридных кабелей в магистральном сегменте. Тем не менее, отдельный кабель вполне может соответствовать как требованиям к кабелям типа Hybrid, так и к кабелям типа PowerSum, что позволит использовать его как в горизонтальном, так и в магистральном сегментах.
Используя термин Hybrid («гибрид») в контексте требований стандартов, важно помнить, что он относится к рабочим передающим характеристикам кабеля в гораздо большей степени, чем к его физическому исполнению. В то время как отдельные конструкции демонстрируют хорошую изоляцию помех NEXT между элементами, общее название «гибридный» совершенно не означает, что какой-либо конкретный кабель отвечает требованиям промышленных стандартов к рабочим характеристикам.
В результате несоответствия между национальными американскими и международными стандартами, рабочая группа TIA TR41.8.1 рассматривает возможности изменения требований стандарта '568-А к гибридным кабелям. К числу предложенных к рассмотрению изменений относятся: гармонизация с международными спецификациями для Hybrid, определение единой величины запаса изоляции (например, 9 дБ) между любыми двумя элементами гибридного кабеля, приложение к многопарным горизонтальным кабелям требований к кабелям типа PowerSum (возможность такого применения все еще находится в процессе исследования).
На встрече TIA TR41.8.1 в сентябре 1996 года было детально рассмотрено первое из этих предложений. В результате было принято решение выпустить бюллетень для гармонизации с требованиями к Hybrid, определенными стандартом ISO/EIC 11801.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать следующие выводы: при использовании многопарных/многоэлементных кабелей в горизонтальном сегменте должны соблюдаться требования к рабочим характеристикам для гибридного кабеля, а при использовании многопарных кабелей в магистральном сегменте должны соблюдаться требования к рабочим характеристикам для кабелей типа PowerSum для обеспечения соответствия стандартам кабельных систем.
