СКС (структурированная кабельная система)

В продаже появились кабели передачи данных новой конструкции – построенных на основе алюминиевой омедненной жилы (английский Copper Clad Aluminium Wires – CCAW). Проводник в этом кабеле состоит из двух частей (рис. 1). В центре провода находится алюминиевый сердечник, покрытый снаружи тонким слоем меди.

Технология применяется, как правило, для создания кабелей категории 5е. Главным достоинством кабеля подобного рода является его более низкая стоимость по сравнению с классическим, полностью медным вариантом. Теоретическое обоснование конструкции CCAW заключается в том, с повышением частоты передаваемого сигнала, ток все больше начинает протекать по поверхности проводника, чем по его центру. В физике это явление называется «поверхностным эффектом» (Skin-Effect). А так как поверхность жилы кабеля витая пара новой конструкции состоит из меди, то отличий от однородного медного кабеля быть не должно и кабель CCAW должен соответствовать всем требованиям, предъявляемым категорией 5е. Приведенные теоретические рассуждения соответствуют действительности, но есть некоторые подводные камни.

А подводные камни заключаются в том, что кабельная сеть состоит не только из кабелей, но и из их оконечных соединителей. Оконечными соединителями могут быть либо модульные розетки форм-фактора RJ-45, либо кроссовые плинты, предназначенные для расшивки сразу нескольких пар. По современным стандартам, в обоих случаях используются ножевые контакты типа IDC (Isolation Displacement Contact – контакт с вытеснением изоляции), показанные на рисунке 2, так как остальные способы (болтовое соединение и пайка) устарели, не соответствуют категории 5е и не применяются в создании структурированных кабельных сетей (СКС).

Принцип действия контакта IDC показан на рисунке 3. Он заключается в том, что кабельная жила в изоляции проталкивается между лезвиями ножевого контакта. При этом прорезается изоляция в зоне контакта и верхний слой проводника, в результате чего образуется газонепроницаемый промежуток А, или «холодная сварка». За счет упругой конструкции ножевого контакта, в месте холодной сварки на жилу действует прижимная сила F, которая обеспечивает надежность соединения на протяжении полного срока эксплуатации СКС – до 25 лет.

Все ножевые контакты технологии IDC рассчитаны на надежное крепление полностью медной жилы, но не жилы CCAW. Так как верхний слой неоднородного проводника прорезается контактом, никто не сможет однозначно ответить на вопрос, с каким материалом граничит нож IDC. Следовательно, газонепроницаемость контактного промежутка не может быть обеспечена. Кроме того, неопределенным становится переходное сопротивление зоны контакта, что приводит к рассогласованию линии и разъема и увеличивает потери. Так же неопределенно меняется волновое сопротивление участка кабельной сети. Но самое неприятное в этой ситуации в том, что ножевые контакты, как правило, выполняются из меди, следовательно, присутствует контакт меди и алюминия, который ненадежен в принципе.

Следует отметить, что ножевые контакты IDC спроектированы с расчетом на тепловое расширение именно медной жилы в эксплуатационном диапазоне температур (от -20º С до +70º С), но не алюминиевой, что в случае использования кабелей CCAW может привести к нарушению контакта через небольшой промежуток времени. Причем при монтаже можно добиться положительного результата, но в последствии ненадежные контакты будут постепенно выводить из строя различные сегменты сети, что в конечном итоге приведет к большим финансовым потерям из-за отключения отдельных узлов затратам времени на поиск и устранение неисправностей.

У кабелей CCAW есть еще один серьезный недостаток, это непригодность для использования в сети устройств, получающих питание по стандарту PoE (Power over Ethernet). Согласно этому стандарту, постоянный ток, через кабель передачи данных, поступает на необходимое устройство. Так как ток постоянный, то поверхностный эффект, описанный выше, на него не действует, и он протекает по всей площади сечения проводника. Так как значительную часть сечения жилы CCAW занимает алюминий, имеющий более высокое активное сопротивление, чем медь, следовательно, активное сопротивление шлейфа кабеля становится выше, что приводит к значительным потерям мощности питания на нагрев. Это может привести ко многим проблемам. Во-первых – это недостаток мощности для питания устройства PoE в дальних сегментах СКС. Во-вторых, внутри больших пучков проводов может произойти оплавление изоляции. В-третьих – как уже говорилось выше, тепловое расширение жил кабеля CCAW, смонтированного в ножевые контакты IDC, рассчитанные на работу с полностью медными проводниками, приводит в негодность контактный промежуток и выводит из строя сегмент сети.

В итоге можно сделать вывод о полной непригодности кабеля конструкции CCAW для проектирования и монтажа СКС, ввиду полного отсутствия на рынке соединителей, рассчитанных на работу с ним. Кроме того, одним из качеств хорошей СКС является ее универсальность, а кабели CCAW непригодны для использования стандарта PoE, широко используемого, например, в IP–телефонии, IP-видеонаблюдении и многих других областях. Стоимость этого кабеля CCAW, конечно, ниже, нежели полностью медного, но потери на ремонт сети и простой оборудования, в конечном итоге, значительно превысят эту экономию. У омедненного алюминиевого кабеля есть только одно неоспоримое преимущество – меньший вес, но на фоне всех описанных недостатков это выглядит очень несерьезно.

Поэтому, для профессиональной организации медного сегмента СКС может быть только одно решение – полностью медный кабель и это надо учитывать в расчете СКС.