Системы передачи для симметричных кабелей

Симметричные кабели связи: что это такое?

Симметричные кабели связи бывают низко — и высокочастотные. Первые используются для создания телефонных узлов, а также в качестве вставок в линии связи воздушного типа и так далее. В свою очередь высокочастотные кабели применяются в соединительных линиях вводных устройств, а также при создании линии зоновой связи.

Конструктивные особенности симметричного кабеля

Отличаются кабели связи между собой конструктивным исполнением. Бывают комбинированные и однородные изделия. К комбинированным кабелям относятся те, что имеют в своей конструкции разные элементы, такие как четверки, пары, вспомогательные жилы и так далее. Кабели однородной структуры характеризуются однотипностью симметричных элементов.

В конструкцию симметричного кабеля входят изолированные проводники (жилы), которые могут быть скручены парно или с помощью четверочной скрутки. Благодаря такому расположению связь между жилами кабеля усиливается, а электромагнитные помехи уменьшают свое воздействие. Передаваемые сигналы в таком кабеле характеризуются широким спектром частот.

Изоляция кабелей бывает полиэтиленовой (в том числе и пористой), кордельно-бумажной или кордельно-пластмассовой, а также воздушно-бумажной.
Внешняя оболочка может быть выполнена из металла, полиэтилена или являться комбинированной. На стоимость кабеля влияет емкость его сердечника, тип оболочки, а также защитный покров.

Изоляция таких кабелей характеризуется сложной структурой и включает в себя диэлектрик и воздух. Диэлектрическим материалом является стирофлекс или специальная бумага.

Симметрические кабели связи, в отличие от оптических и коаксиальных кабелей, характеризуются наличием двух изолированных проводников, имеющих одинаковый диаметр и другие технические характеристики. При этом рабочая жила является медной. Звездные четверки созданы с помощью отдельных жил и являются основой кабельной продукции марок ТЗ и МК .

Классификация симметричных кабелей связи

В зависимости от сферы применения такая кабельная продукция делится на 2 вида:

1. Соединительные кабели (низкочастотные).
2. Зоновые кабели (высокочастотные).

По месту прокладки симметричные кабели, предназначенные для организации систем связи, делятся на городские, сельские, междугородные и зоновые.

По сфере применения различают кабели:

• телефонные (маркируются буквой Т);
• магистральные (обозначаются литерой М);
• местной связи ( КС или З).

Высокочастотный магистральный кабель

Он применяется в сетях связи, характеризующихся уплотнением канала связи высокой частоты. Если изоляция пористо-полиэтиленовая, то диаметр жил составляет 1,05 мм, а если кордельно-полистирольная, то 1,2 мм. В конструкцию сердечника кабеля может входить 7 или 4 звездные четверки. Жилы имеют разную расцветку изоляции. Примерами такой кабельной продукции считаются такие модели: МКСБ , МКСБГ , МКСАБп и так далее.

Источник

Электрические характеристики симметричных кабелей: параметры передачи

Применимость кабеля для передачи сигналов зависит от его электрических характеристик. А они, в свою очередь, определяются параметрами передачи и параметрами влияния. Параметры передачи характеризуют процесс распространения электромагнитной энергии по симметричной паре, а параметры влияния — переход электромагнитной энергии с одной симметричной пары на другую и защищенность цепей от взаимных и внешних помех.

ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ

Суть параметров передачи станет понятнее, если рассмотреть эквивалентную электрическую схему симметричной пары для однородной кабельной линии (строительной длины). Конечно, эта схема сильно упрощена. Во-первых, она асимметрична. Во-вторых, имеет сосредоточенные элементы, в то время как реальная симметричная пара представляет собой цепь с распределенными параметрами. Но поскольку длины волн в спектре передаваемого по кабельной линии сигнала много больше ее физических размеров, она с малой погрешностью может считаться цепью с сосредоточенными параметрами.

Двухпроводная линия обладает сопротивлением R, индуктивностью L, емкостью C и проводимостью изоляции G (проводимость изоляции — величина, обратная сопротивлению изоляции). Это первичные параметры передачи, их величина обусловлена конструкцией кабеля и частотой передаваемого сигнала. Так, сопротивление постоянному току зависит от температуры, материала, сечения и длины провода, а сопротивление переменному току — еще и от частоты, возрастая с увеличением последней. Данное явление известно под названием поверхностного эффекта: чем выше частота тока, тем в большей мере он вытесняется на поверхность проводника, что эквивалентно уменьшению поперечного сечения провода, поскольку его внутренняя область не задействуется.

Рост пропускной способности отразился и на локальных вычислительных сетях — повсеместное внедрение структурированных кабельных систем (СКС) сопровождается одновременным повышением скоростей передачи (см. также кабельные тестеры для сертификации СКС). Если первые симметричные кабели СКС (Категория 3, или Класс C) обеспечивали передачу сигнала на частотах до 16 МГц, то сегодня широко применяются кабели, у которых эта граница сдвинулась до 250 МГц (Категория 6, или Класс E), а разрабатываемые кабели имеют диапазон рабочих частот до 1,2 ГГц (Категория 8). За два десятилетия симметричные кабели СКС стали настолько отличаться от традиционных абонентских (до 20 кГц, Категория 2, или Класс B), что круг тестируемых параметров для сертификации кабелей и каналов СКС пришлось несколько раз менять.

Ниже кратко рассматриваются важнейшие традиционные и новые параметры скрученной пары.

Первичные параметры симметричной пары являются исходными для расчета вторичных параметров передачи (коэффициента затухания a, коэффициента фазы b и волнового сопротивления Z_c).

Коэффициент затухания a характеризует ослабление сигнала на выходе симметричной пары длиной 1 км, нагруженной на ее волновое сопротивление. Он измеряется в дБ/км и увеличивается с ростом частоты. Коэффициент фазы b характеризует фазовый сдвиг сигнала определенной частоты при распространении его по кабелю. Как и коэффициент затухания a, он нормирован относительно длины 1 км, а измеряется в рад/км.

Волновое, или характеристическое, сопротивление линии

Z_c = [(R + jwL) / (G + jwC)] 1/2

также является функцией первичных параметров линии.

При w = 0 (w = 2?f) характеристическое сопротивление Z_c = (R/G) 1/2 . А на достаточно высоких частотах, где справедливы соотношения wL >> R и wC >> G, Z_c = (L/C), становится постоянной величиной, не зависящей от частоты. Поскольку R/G >> L/C, то модуль Zc — монотонно убывающая функция от (R/G) 1/2 при w = 0 до (L / C) 1/2 на высоких частотах.

Затухание (Attenuation) — важнейший параметр симметричной пары (линии) или канала, от которого напрямую зависит качество передачи сигнала. Слишком сильное затухание на линии (в канале) приводит к резкому увеличению ошибок в передаваемом сигнале. При этом возникает необходимость его повторной передачи, что снижает пропускную способность линии связи.

Обычно затухание сигнала а — отношение мощностей или амплитуд напряжения сигнала в начале линии и точке измерения — выражают в децибелах:

где P₀ и P_x — мощности сигнала в начале линии и произвольной точке X, соответственно. Если, например, P_x = 0,1 P₀, то а = 10 дБ.

Любая двухпроводная линия связи представляет собой фильтр нижних частот. Поэтому затухание линии связи является возрастающей функцией частоты.

Затухание линии увеличивается также с температурой, что следует учитывать при проектировании. Особенно чувствительны к изменению затухания цифровые системы связи: при увеличении затухания линии всего на 1 дБ коэффициент ошибок цифрового сигнала может возрасти на один-два порядка.

Следует отметить, что термин Attenuation относится к так называемому собственному затуханию, которое характерно для однородной линии. Такой линией является строительная длина кабеля с одинаковыми конструктивными и электрическими параметрами на всем ее протяжении. Любая реальная линия связи (например, абонентская или соединительная) — это совокупность множества последовательно включенных строительных длин кабеля, при этом у них могут быть отличающиеся конструктивные и электрические параметры. Поэтому на практике линия связи неоднородна, а основные неоднородности сосредоточены в стыках строительных длин кабелей или вызваны дефектами кабелей из-за отклонений в процессе их производства, монтажа и эксплуатации.

В теории электрической связи затухание такой линии называют вносимым затуханием Insertion Loss (IL). В отличие от собственного затухания, вносимое затухание не связано жесткой зависимостью с ее длиной. Степень связи определяется степенью однородности конкретной линии.

Любая линия связи вносит задержку сигнала. Сигнал будет передан без искажений, если время задержки одинаково во всем рабочем диапазоне частот.

Искажения времени задержки в линии могут возникать вследствие резких изменений ее входного сопротивления в местах стыка или чрезмерного изгиба кабеля, из-за чего появляются отраженные сигналы. Эти эффекты особенно заметны на высоких частотах, где они могут быть вызваны отсутствием скрутки пары в месте установки соединителя. Поэтому такие соединители не используются в СКС, начиная с Категории 5. Все строже становятся и требования к однородности характеристик кабеля по всей его длине, соответствию импеданса витых пар кабеля и соединителей, способам укладки и крепления, а также к качеству монтажа кабельных окончаний.

В случае использования технологий xDSL на абонентских линиях телефонной сети неоднородности составляющих их кабелей также играют отрицательную роль. Кроме упомянутых выше видов неоднородностей они могут быть обусловлены параллельными отводами, наличие которых объясняется тем, что при отказе абонента от пользования телефонными услугами соответствующая абонентская пара распределительного кабеля не всегда отключается.

Наряду с искажениями времени задержки весьма существенное влияние на качество передачи сигнала оказывает сама величина времени задержки (Propagation Delay). Она критически важна, например, при одновременной передаче сигналов в одном направлении по нескольким параллельным парам одного кабеля. Такой способ передачи (его называют еще инверсным мультиплексированием) используется, в частности, при пространственном разделении сигналов, когда высокоскоростной сигнал передается параллельно по нескольким симметричным парам. Следует учесть, что большой разброс времени задержки (Propagation Delay Skew) пар кабеля может нарушить правильный порядок восстановления исходного высокоскоростного сигнала на приеме.

Степень неоднородности линии связи оценивается с помощью параметра Return Loss (RL), который переводится чаще всего как «возвратные потери». Пожалуй, более правильно называть этот параметр затуханием отражения или затуханием несогласованности, поскольку он представляет собой логарифмическую меру коэффициента отражения в месте стыка двух отрезков кабеля:

RL = 20 lg (1 / |p|) дБ,

где |p| — модуль коэффициента отражения, причем

|p| = |(z1 — z2) / (z1 + z2)|,

где z1 и z2 — входные сопротивления отрезков кабеля 1 и 2 в месте стыка.

Все системы связи (и, в первую очередь, цифровые) чувствительны к шумам внешних источников (люминесцентных ламп, микроволновых печей, офисного оборудования и др.), особенно если скрученная пара имеет недостаточную симметрию — в этом случае она становится приемной антенной, легко воспринимающей внешние помехи. Если помехи чрезмерны, а их источник не удается локализовать, то используют экранированные кабели или волоконно-оптические кабели.

Источник

Системы передачи для симметричных кабелей

ГОСТ Р 54429-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАБЕЛИ СВЯЗИ СИММЕТРИЧНЫЕ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Общие технические условия

Symmetrical telecommunication cables for digital communication. General specifications

Дата введения 2012-07-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП») и Закрытым акционерным обществом «Фирма «АйТи»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 046 «Кабельные изделия»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 12, 2014 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на симметричные кабели связи для цифровых систем передачи (далее — кабели), предназначенные для эксплуатации в структурированных кабельных системах по международному стандарту ИСО/МЭК 11801* [1] и в сетях широкополосного доступа в частотном диапазоне до 1000 МГц при рабочем напряжении не более 145 В переменного тока частотой 50 Гц.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Настоящий стандарт устанавливает основные требования к конструкции и техническим характеристикам кабелей, их эксплуатационные свойства и методы испытаний.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 27.403-2009 Надежность в технике. Планы испытаний для контроля вероятности безотказной работы

ГОСТ Р 53315-2009 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности

ГОСТ Р МЭК 60332-1-2-2007 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 1-2. Испытание на нераспространение горения одиночного вертикально расположенного изолированного провода или кабеля. Проведение испытания при воздействии пламенем газовой горелки мощностью 1 кВт с предварительным смешением газов

ГОСТ Р МЭК 60332-2-2-2007 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 2-2. Испытание на нераспространение горения одиночного вертикально расположенного изолированного провода или кабеля небольших размеров. Проведение испытания диффузионным пламенем

ГОСТ Р МЭК 60332-3-22-2005 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 3-22. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам проводов или кабелей. Категория А

ГОСТ Р МЭК 60332-3-23-2005 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 3-23. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам проводов или кабелей. Категория В

ГОСТ Р МЭК 60332-3-24-2005 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 3-24. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам проводов или кабелей. Категория С

ГОСТ Р МЭК 60332-3-25-2005 Испытания электрических и оптических кабелей в условиях воздействия пламени. Часть 3-25. Распространение пламени по вертикально расположенным пучкам проводов или кабелей. Категория D

ГОСТ Р МЭК 60754-1-99 Испытания материалов конструкции кабелей при горении. Определение количества выделяемых газов галогенных кислот

ГОСТ Р МЭК 60754-2-99 Испытания материалов конструкции кабелей при горении. Определение степени кислотности выделяемых газов измерением рН и удельной проводимости

ГОСТ Р МЭК 60811-1-1-98 Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей. Измерение толщины и наружных размеров. Методы определения механических свойств

ГОСТ Р МЭК 60811-1-2-2006 Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей. Часть 1-2. Методы общего применения. Методы теплового старения

ГОСТ Р МЭК 60811-1-3-2007 Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей. Часть 1-3. Методы общего применения. Методы определения плотности. Испытания на водопоглощение. Испытание на усадку

ГОСТ Р МЭК 60811-1-4-2008 Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей. Часть 1-4. Методы общего применения. Испытание при низкой температуре

ГОСТ Р МЭК 61034-2-2005 Измерение плотности дыма при горении кабелей в заданных условиях. Часть 2. Метод испытания и требования к нему

ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаро- взрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.14-75 Система стандартов безопасности труда. Кабели и кабельная арматура. Требования безопасности

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний

ГОСТ 2990-78 Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением

ГОСТ 3345-76 Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления изоляции

ГОСТ 7229-76 Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников

ГОСТ 10446-80 (ИСО 6892-84) Проволока. Метод испытания на растяжение

ГОСТ 12177-79 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки конструкции

ГОСТ 12182.5-80 Кабели, провода и шнуры. Метод проверки стойкости к растяжению

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15845-80 Изделия кабельные. Термины и определения

ГОСТ 18690-82 Кабели, провода, шнуры и кабельная арматура. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

ГОСТ 27893-88 Кабели связи. Методы испытаний

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 15845, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 пористая изоляция (gas-injected cellular dielectric): Полувоздушная изоляция из пористого материала газового вспенивания, концентрично наложенная на токопроводящую жилу.

3.2 пленко-пористая изоляция (skin-foam insulation): Изоляция, состоящая из слоя пористого диэлектрика и слоя сплошного диэлектрика.

3.3 пленко-пористо-пленочная изоляция (skin-foam-skin insulation): Изоляция, состоящая из слоя сплошного диэлектрика, слоя пористого диэлектрика и слоя сплошного диэлектрика.

3.4 металлополимерная лента (metalized tape): Полимерная лента, покрытая с одной стороны или двух сторон слоем металла.

3.5 сопротивление связи (transfer impedance); : Отношение напряжения, продольно наведенного во внутренней несимметричной цепи, образованной всеми жилами кабеля, соединенными вместе, и экраном, к току, протекающему по экрану — внешней цепи электрически короткого кабеля, или наоборот.

3.6 затухание излучения (coupling attenuation); : Разность между уровнем по мощности сигнала в симметричной цепи пары и уровнем по мощности сигнала, излученного кабелем.

3.7 затухание экранирования (screening attenuation); : Разность между уровнем по мощности сигнала в несимметричной цепи кабеля, образованной всеми жилами кабеля, соединенными вместе, и экраном, и уровнем наведенного сигнала во внешней цепи кабеля, или наоборот.

3.8 затухание асимметрии на ближнем конце (unbalance attenuation near-end); : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на ближнем конце симметричной цепи пары и уровнем помехи на ближнем конце несимметричной цепи той же пары.

3.9 затухание асимметрии на дальнем конце (unbalance attenuation far-end); : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на ближнем конце симметричной цепи пары и уровнем помехи по мощности (напряжению) на дальнем конце несимметричной цепи той же пары.

3.10 защищенность от затухания асимметрии на дальнем конце (equal level far-end unbalance attenuation); : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на дальнем конце симметричной цепи пары и уровнем помехи на дальнем конце несимметричной цепи той же пары.

3.11 переходное затухание на ближнем конце (near-end crosstalk); : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на ближнем конце влияющей пары и уровнем помехи на ближнем конце подверженной влиянию пары кабеля.

3.12 переходное затухание на дальнем конце (far-end crosstalk); : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на ближнем конце влияющей пары и уровнем помехи на дальнем конце подверженной влиянию пары кабеля.

3.13 защищенность на дальнем конце (equal level far-end crosstalk); или : Разность между уровнем по мощности (напряжению) сигнала на дальнем конце влияющей пары и уровнем помехи на дальнем конце подверженной влиянию пары кабеля.

3.14 переходное затухание суммарной мощности влияния на ближнем конце (power sum near-end crosstalk); : Переходное затухание на ближнем конце суммарной мощности влияния всех влияющих пар кабеля на подверженную влиянию пару.

3.15 защищенность от суммарной мощности влияния на дальнем конце (power sum equal level far-end crosstalk); или : Защищенность на дальнем конце от суммарной мощности влияния всех влияющих пар кабеля на подверженную влиянию пару.

3.16 переходное затухание на ближнем конце между кабелями (alien near-end crosstalk); : Переходное затухание на ближнем конце при влиянии влияющей пары одного кабеля на подверженную влиянию пару другого кабеля.

3.17 переходное затухание на дальнем конце между кабелями (alien far-end crosstalk); : Переходное затухание на дальнем конце при влиянии влияющей пары одного кабеля на подверженную влиянию пару другого кабеля.

3.18 защищенность на дальнем конце между кабелями (equal level alien far-end crosstalk); или : Защищенность на дальнем конце при влиянии влияющей пары одного кабеля на подверженную влиянию пару другого кабеля.

Источник