3.2.1. Медные кабели

Подробные сведения по применению медных кабелей можно найти в [11, 12]. В этом разделе будет уделено внимание как общим вопросам использования медных кабелей в мультисервисной сети, так и обращено внимание на ряд специфических особенностей, связанных со структурированными кабельными системами и кабельным телевидением. Классификация разновидностей медных кабелей для СД представлена на рис. 3.1.

Низкочастотные телефонные кабели выпускаются и применяются на сетях для передачи речевых сообщений и для работы аппаратуры цифровой передачи с низкими скоростями. Кабели имеют различные конструкции изоляции, оболочки, способы скрутки, емкость, диаметр жил. Так городские кабели с медными жилами в свинцовой оболочке, изготавливаемые по ГОСТ 20802-75, -отличаются тремя признаками: диаметром токопроводящих жил, числом пар, типом защитных покровов. Подробные сведения о конструкции этих кабелей представлены в [11]. У этих кабелей токопроводящие жилы изготавливаются из медной проволоки диаметром 0,4; 0,5; 0,7 мм. Жилы изолируются сплошным слоем бумажной массы или телефонной бумаги, положенной по спирали с перекрытием. Это воздушно-бумажная изоляция.

По типу защитных покровов различают четыре типа кабелей:

ТГ - в свинцовой оболочке для прокладки в кабельной канализации, по стенам зданий, для подвески;

ТБ - в свинцовой оболочке, с плоской стальной броней и защитным наружным слоем для прокладки в грунт;

ТБГ - в свинцовой оболочке, с плоской стальной броней, с противокоррозионной защитой для прокладки в помещениях, в коллекторах и тоннелях;

Низкочастотные телефонные кабели с бумажной и полиэтиленовой изоляцией с диаметром жил 0,32; 0,4; 0,5 и 0,7 мм

Кабели для абонентских

линий со скрученными парами

Низкочастотные кабели для внутри-домовой прокладки

Кабели для структурированных систем (СКС)

Коаксиальные кабели телевидения (КТВ)

Рис. 3.1. Разновидности медных кабелей

ТК - в свинцовой оболочке, с броней из круглых стальных, оцинкованных проволок с защитным наружным покрытием для прокладки под водой, в грунтах, для вертикальной прокладки. Число пар в кабелях может колебаться от 10 до 1600. Изолированные жилы скручиваются в пары с шагом не более 250 мм. При группировании пар используется повивная и пучковая скрутка. Кабели нуждаются в содержании под избыточным воздушным давлением.

Телефонные кабели с полиэтиленовой изоляцией жил в пластиковой оболочке до 1.07.2000 г. изготавливались по ГОСТ 22498-77 и предназначались для распределительных и магистральных телефонных линий ГТС при эксплуатационных температурах от -50° до +60°С. Это были кабели типа ТИП - в полиэтиленовой оболочке для прокладки в телефонной канализации, по стенам зданий и для подвески и их разновидности (ТППБ - бронированные плоскими лентами, ТППБбШп - защитный наружный шланг, ТППт - со встроенным тросом для подвески и т.д.).

Токопроводящие жилы этих кабелей изготавливались из медной проволоки диаметром 0,32; 0,4; 0,5 и 0,7 мм и изолировались сплошным полиэтиленом. Изолированные жилы скручивались шагом не более 100 мм в виде пар и четверок. Изолированные пары и четверки скручивались в сердечник с повивами или в пучки. Кабели предусматривали алюминиевый экран.

Для повышения надежности кабелей и эффективности борьбы с проникновением влаги под оболочку были разработаны герметизированные кабели с гидрофобным заполнителем типа:

ТПЭПЗ - телефонный, с полиэтиленовой изоляцией, экраном из алюминиевой фольги, гидрофобным заполнителем, в полиэтиленовой оболочке;

ТППЗПБ - аналогичный ТПЭПЗ, но бронированный ленточным слоем и в полиэтиленовым шланге и т.д.

Указанные низкочастотные кабели находятся в эксплуатации в большинстве сетей. Для развития сетей необходимо знать реальные возможности этой кабельной продукции, прежде всего характеристики передачи на частотах до 2 или даже до 10 МГц. В указанных диапазонах должна оцениваться возможность передачи высокоскоростного трафика к абонентам и от их терминалов.

При этом определяющими характеристиками являются:

- затухание медной пары на километр (а [дБ/км]) при различных температурах;

- переходное затухание между медными парами на ближний и дальний конец (Ао [дБ]; [дБ]);

- величина переходных и внешних помех; волновое сопротивление (Zb Ом);

- сопротивление шлейфа Ro [Ом/км].

Таблица 3.2. Кабели типа ТПВАД

Последние усовершенствования медных кабелей базируются на новых стандартах России ГОСТ Р 51311-99. Это кабели марки ТИП в различных модификациях (ТППэп, ТППэпЗ, ТППэлБ и т.д.). Диаметры жил кабеля 0,32; 0,4; 0,5; 0,64; 0,7 мм. Шаг скрутки пар от 100 до 50(L.,600 мм. В кабелях предусмотрена заливка гидрофобным заполнителем.

Для внутридомовой проводки в случае реализации доступа к цифровым услугам ISDN (базовый 2B+D, первичный 30B+D) требуется замена кабеля ТРИ на кабель с малым значением переходных помех. Такими кабелями являются кабели ТПВАД - для сетей абонентского доступа. Примеры этих кабелей приведены в табл. 3.2.

Область применения низкочастотных кабелей - сеть абонентского доступа:

- неэкранированные и экранированные до 200 кГц;

- только экранированные до 2048 кГц.

Конструкции этих кабелей обеспечивают переходные затухания между цепями на ближнем конце в строительной длине на частотах 0,1; 100; 200 кГц - 90, 80, 70 дБ соответственно.

Абонентские линии, как правило, неоднородны. Пары кабелей, подключаемые в распределительном шкафу и распределительных коробках к плинтам оконечных устройств, могут иметь различный диаметр жил, т.е. различные волновые сопротивления. Вдоль линии обычно располагаются несколько соединительных и разветвитель-ных муфт. Увлажненные и загрязненные плинты в распределительных шкафах, неупорядоченные кроссировки между ними приводят к увеличению проводимости между цепями на постоянном и переменном токах, что приводит к возрастанию взаимных влияний. Кроме того, контакты нестабильны на сростках жил в муфтах, окисляются, особенно при попадании влаги в кабель. Возникающая асимметрия зависит и от температуры. Все это усложняет внедрение широкополосных услуг.

Интенсивное внедрение на абонентских медных пиниях цифровой передачи, в частности по технологии xDSL, потребовало изменения взглядов на пинии связи. Традиционные кабели ТИП (ГОСТ Р 51311-99)

Таблица 3.3. Категории кабелей СКС и приложения

уже не удовлетворяют современным требованиям по скорости передачи. Поэтому в соответствии с меадународными стандартами:

- американским TIA/EIA 568;

- международным ISO/IEC 11801;

- европейским EN 50173

в России начат выпуск кабельной продукции структурированных кабельных систем (СКС). Кабели представляют собой специальные конструкции витых пар, обеспечивающих широкополосную передачу. Кабели определены по категориям и классам приложений (табл. 3.3).

Структурированные кабельные системы (Structured Cabling System, SCS) - представляют собой универсальную кабельную проводку для локальных сетей, проектируемую и устанавливаемую без привязки к конкретным приложениям, т.е. к сетям компьютерным, телефонным и др.

Центральным элементом СКС выступает кабель с витыми медными и биметаллическими парами. При формировании кабеля медные пары дополнительно скручиваются между собой и получившийся свиток помещают в изоляционную оболочку с эфаном или без экрана. Кроме кабеля в СКС входят розетки для подключения пользовательских устройств, кроссовое и распределительное оборудование. Пример общей архитектуры СКС на основе стандарта EN 50173 приведен на рис. 3.2.

Как видно из рисунка, зона медной кабельной проводки ограничена по протяженности. Прежде всего, это ограничение обусловлено затуханием пары кабеля и взаимными влияниями между парами одного кабеля.

Ниже рассмотрены примеры конструкций и характеристики кабелей СКС с экранированными витыми парами. Кабели обозначаются;

- итР (Unshielded Twisted Pair) - неэкранированная витая пара.

- STP (Shielded Twisted Pair) - экранированная витая пара.

Квартальный Домовой Этажный Терминал

распределитель распределитель распределитель Розетка

Медный кабель i-ц,Гибкий

ШОптическое /уТ\ Оптическое /уг

волокно 1500 м

Первичная кабельная сеть

волокно 500 м

Вторичная кабельная сеть зона вертикального подъема)

(волоконный кабель) 90 м (300 м)

Третичная кабельная сеть (зона горизонтального кабеля)

Общая кабельная сеть

Кабельная сеть рабочей зоны

Абонентская сеть

Рис. 3.2. Структура общей кабельной сети по стандарту EN 50173

Медный провод - ~ -

Экранирующая обмотка для четырех витых пар

Трудновоспламеняющаяся оболочка

Полиэтиленовая изоляция с пориаой оболочкой

Экранирующая фольга

Рис. 3.3. Конструкция экранированного кабеля S-STP 600/900/1000/1200 (категория 7)

Трудновоспламеняющаяся оболочка из поливинилхлорида для четырех пар медных проводов

Медный провод

Полиэтиленовая изоляция с пористой оболочкой

Витая пара

Рис. 3.4. Конструкция неэкранированного кабеля итр 300 (категория 5)

На рис. 3.3 представлен пример конструкции экранированного симметричного кабеля с экранированными витыми парами. На рис. 3.4 представлен пример конструкции симметричного кабеля без экранирующего покрытия.

Характерные отличительные признаки рассматриваемых конструкций:

- рабочий диапазон кабеля S-STP 600/900/1000/1200 до 1200 МГц;

- каждая пара экранируется фольгой;

- сопротивление шлейфа 130 Ом/км;

- асимметрия шлейфа 3%;

- сопротивление изоляции > 5000 МОмхкм;

- волновое сопротивление при 1... 100 МГц 100 Ом;

90 80 70 60 50 40 30 20 10

Ао. ао, дБ

Примечание: ао, [дБ/ЮОи]

1000

/МГц

Рис. 3.5. Примеры характеристик затухания и переходных влияний для кабеля S-STP 600/900/1000/1200

90 80 70 60 50 О 30 20 10

Ао, ао, дБ

Примечание: ао, [дБ/ЮОм]

1000

/МГц

Рис. 3.6. Примеры характеристик затухания и переходных влияний для кабеля UTP 300

- погонная емкость 43 пФ/км и т.д.;

- рабочий диапазон кабеля DTP 300 до 300 МГц;

- сопротивление шлейфа 185 Ом/км;

- асимметрия шлейфа 3%;

- сопротивление изоляции 5000 МОмхкм;

- волновое сопротивление при 1... 100 МГц 100 Ом;

- погонная емкость 45 пФ/км и т.д.

Важнейшими характеристиками кабеля СКС являются величины затухания и переходных потерь на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT), примеры которых приведены на рис. 3.5 и 3.6.