Что значит экранированный разъем
Экранированный кабель «витая пара» против неэкранированного кабеля «витая пара». Ошибочный взгляд на рабочие характеристики
Ошибочный взгляд на рабочие характеристики
В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. Опубликованная работа “Сравнение характеристик чувствительности к помехам кабелей типа экранированная витая пара и неэкранированная витая пара при передаче данных” дает заключение, что кабельные системы на основе UTP Category 5 демонстрируют превосходные рабочие характеристики с точки зрения электромагнитной совместимости и в то же время обеспечивают конкурентноспособные цены при монтаже и эксплуатации.
Передающие характеристики витой пары
Понимание эффективных способов снижения уровней излучения и повышения невосприимчивости зависит от понимания принципов, на которых основана передача сбалансированного сигнала по паре витых проводников. Сбалансированный сигнал состоит из двух одинаковых по амплитуде и противофазных сигналов, распространяющихся по двум проводникам пары. Приемник интерпретирует сигнал, приходящий по линии передачи витая пара как разницу напряжений между двумя проводниками. В приложении к кабелю термин “баланс” означает насколько точно соответствуют друг другу проводники в одной паре. В идеально сбалансированной кабельной системе электрические наводки вызывают одинаковые шумовые сигналы в обоих проводниках пары. Вследствие того, что шумы в проводниках равны по амплитуде, но не противофазны, приемник, который обнаруживает только разницу напряжений, их игнорирует. Кроме того, при идеальных условиях, два одинаковых по амплитуде и противофазных сигнала, генерируемые передатчиком, образуют равные по напряженности и противофазные электромагнитные поля, которые являются самокомпенсирующими и дают суммарный эффект отсутствия излучения.
К сожалению в реальных ситуациях передаваемые сигналы и кабельные компоненты не бывают идеально сбалансированными. Такая разбалансированность приводит к испусканию электромагнитного излучения, энергия которого зависит от степени разбалансированности и амплитуды передаваемого сигнала. Несбалансированные токи в паре могут рассматриваться как ток, текущий в одну сторону по одному из проводников и возвращающийся обратно по другому, таким образом формируя огромную петлю. Эта часть несбалансированного тока ведет себя как контурная антенна, формирующая поле. Напряженность поля зависит от площади петли и количества проходящего по ней “нескомпенсированного” тока. Такое излучение может мешать работе беспроводных приемников, таких как телевизоры, радиоприемники и сотовые телефоны, а также устройств, использующих медный кабель для приема-передачи сигналов. Уровень излучения зависит от степени сбалансированности пары, а также от других второстепенных факторов, таких как, например, изоляционный материал кабеля. Для снижения уровня излучения энергии важно поддержание баланса пар как для кабелей UTP, так и для кабелей STP.
Невосприимчивость к шуму
В кабелях UTP и STP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического «экрана» идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму.
В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая техника. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех.
Сложное взаимозависимое соотношение существует между явлениями шумовых помех и испусканием излучения. Идеально сбалансированная кабельная система обладает бесконечно высокой невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитное излучение (в случае если передатчик и приемник также идеально сбалансированы).
Однако в реальных ситуациях, если сигнальные проводники «открыты» для несбалансированных шумовых токов, не только регистрируется шум на стороне приемника, но и несбалансированный ток создает описанный ранее эффект контурной антенны,. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная передающая STP-система будут не только испускать излучение, но будут также подвержены шумовым помехам от внешних источников. Как разработчики систем и оборудования, так и конечные пользователи во время принятия решений, касающихся кабельных систем, должны тщательно исследовать возможность возникновения этих явлений:
Инженеры и разработчики систем и оборудования
Физические характеристики кабеля UTP по сравнению с STP
В AT&T Bell Laboratories было проведено сравнительное исследование рабочих характеристик экранированного кабеля витая пара и неэкранированного кабеля витая пара с помощью двух тестовых процедур. Была исследована чувствительность кабеля к шуму при защите только с помощью экранирования (измерение вторично наведенного тока). Результаты этого теста являются индикатором проникновения шума через экран. Еще одна серия исследований была выполнена для сравнения относительных уровней помехового напряжения, наводимого на кабелях UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP в результате воздействия шума (измерение разницы напряжений).
Измерение вторично наведенного тока
Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе STP является следствием физического присутствия «экрана». Однако, любой экран, если он изготовлен и терминирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна быть правильно терминирована с обоих концов и должна поддерживать целостность экрана в каждом соединении по всей кабельной системе. При измерении вторично наведенного тока сравнивают результирующее воздействие шума, произошедшее вследствие нарушения системы заземления, с воздействием шума на хорошо заземленный кабель.
По результатам этого теста невосприимчивость экрана к шуму изменялась от граничной (10% для заземляющего отвода длиной 1 дюйм) до плохой (50% для заземляющего отвода длиной 8 дюймов) и результирующее влияние на сигнал изменялось соответствующим образом. Это замечание является очень важным, так как на практике очень часто экран заземляется с помощью заземляющего отвода.
Результаты измерений вторично наведенного тока четко демонстрируют, что любая деградация экрана может ухудшать невосприимчивость к шуму до такой степени, что начинают происходить искажения сигнала. Очевидно, что физическое наличие экрана само по себе недостаточно для обеспечения невосприимчивости к шуму. Более того, качество терминирования экрана по всей телекоммуникационной системе и качество монтажа системы заземления определяют уровень невосприимчивости к шуму. На самом деле сбалансированная линия передачи с неправильно терминированной системой экранирования может быть более подвержена шумовым помехам, чем если бы она не была экранирована вовсе.
Измерение разницы напряжений
Важным фактором при выборе кабельной продукции как для разработчиков систем и оборудования, так и для конечных пользователей является общий уровень работоспособности кабеля. Измерение разницы напряжений, основанное на измерении уровней помех, вызванных шумом, были проведены для кабелей UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP.
На основании результатов измерений инженеры Bell Labs сделали заключение, что «при соблюдении определенных правил, в реальных рабочих условиях неэкранированный кабель витая пара может достигать таких же высоких рабочих характеристик по сопротивляемости к шуму, какие присущи экранированному кабелю витая пара. Результирующие дифференциальные шумовые напряжения, измеренные в кабелях UTP Category 5 и STP были достаточно низкими для обеспечения точной передачи данных, учитывая жесткие условия эксперимента».
Выводы по результатам измерений
Результаты измерений разницы напряжений и вторично наведенного тока привели к заключению, что и UTP и STP способны обеспечивать степень невосприимчивость к электромагнитным помехам от хорошей до отличной. По определению специалистов Bell Labs степень невосприимчивости «зависит от сбалансированности системы UTP и качества экранирования системы STP. Кабели UTP для высокочастотных приложений с жестко контролируемым балансом могут обеспечивать рабочие характеристики EMC, сравнимые с такими же характеристиками кабельных систем на основе STP с хорошим экраном. И точно так же, плохо экранированная система STP или система с дефектным экраном может оказаться более уязвимой к помехам, чем хорошо сбалансированная система на основе UTP».
Измерения рабочих характеристик, проведенные AT&T развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что «сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становиться дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики EMC, а также стоимость компонентов и обслуживания системы». В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель.
Какие вилки выбрать: экранированные или неэкранированные?
Статья из серии публикаций о конструкции, использовании и перспективах вилок RJ-45
В экранированной структурированной кабельной системе все компоненты должны быть экранированными, в неэкранированной – неэкранированными. Таков принцип, описанный в стандартах на СКС. Только так можно обеспечить непрерывность экранирования по всей системе. В системах нельзя произвольно смешивать экранированные и неэкранированные компоненты. К сожалению, иногда на объектах устанавливают вперемешку экранированные и неэкранированные компоненты просто потому, что такие наименования были на складе, или потому, что закупщики оборудования оказались недостаточно компетентны. Это порочный подход. Ни одна профессиональная компания, специализирующаяся на проектировании и монтаже СКС, так поступать не станет.
Неэкранированная и экранированная 8-позиционные модульные вилки
Коммутационные шнуры – такие же компоненты системы, как любые другие. Патч-шнуры для неэкранированных систем изготавливаются из неэкранированного кабеля, на концах устанавливаются неэкранированные вилки. Шнуры для экранированных систем изготавливаются из экранированного кабеля (тип F/UTP для систем категорий 5e, 6 и иногда 6А, типы F/FTP или S/FTP для категории 6A и выше), в них используются экранированные вилки.
Всегда нужно помнить о том, что полевая заделка обычных обжимных вилок, как неэкранированных, так и неэкранированных, гарантированно обеспечивает только характеристики категории 3. Параметры категории 5е при полевой заделке обычных обжимных вилок гарантировать нельзя (см. ответ на вопрос «Для каких категорий можно использовать вилки RJ-45?»). Использование экранированных обжимных вилок, вопреки довольно распространенному мнению – не панацея и не способ улучшить параметры системы. Если в системе используется смесь экранированных и неэкранированных компонентов, это скорее ухудшит параметры системы, чем улучшит.
Совет: при изготовлении экранированных патч-шнуров очень внимательно следите за тем, чтобы при снятии оболочки с кабеля не надрезался экран. Используйте качественные инструменты для зачистки кабеля, желательно с ограничительными элементами, обрамляющими режущую кромку лезвия. Соблюдайте правила использования инструмента и не делайте им оборотов больше, чем предусмотрено инструкцией производителя.
Если при зачистке оболочки кабеля экран окажется надрезанным, он неизбежно порвется, и непрерывность экранирования будет нарушена (фрагмент инструкции по применению инструмента для зачистки кабеля Schneider Electric)
Еще один совет: следите за тем, чтобы экран выворачивался наружу проводящей (бесцветной) стороной – ею он должен будет соприкасаться с металлической частью вилки. Дренажный проводник, входящий в конструкцию многих экранированных кабелей F/UTP, должен соприкасаться с проводящей стороной экрана. Некоторые инструкции изготовителей предлагают обматывать дренажный проводник поверх вывернутого экрана, некоторые – просто укладывать проводник на проводящую сторону экрана, а в отдельных изделиях встречаются специальные клипсы или контакты для подключения к ним дренажного проводника.
Если вывернуть экран наружу цветной (непроводящей) стороной, то контакта экрана с металлической частью вилки не возникнет, экран не будет заземлен. Правильный монтаж предусматривает соприкосновение дренажного проводника с проводящей частью экрана
Неэкранированные системы устанавливают в тех случаях, когда на объекте нет сильных источников электромагнитных наводок. Подавляющее большинство систем категории 5е ставят в неэкранированном варианте – он дешевле, монтаж производится проще и быстрее, чем при использовании экранированных компонентов и кабеля, к тому же такая СКС не требует построения системы заземления. Категория 6 также часто ставится в неэкранированном варианте, особенно если это обычное офисное здание.
Совет: если на объекте предполагается ставить СКС категории 5e или 6, но при этом существует риск электромагнитных наводок на слаботочные кабели, можно рассмотреть 2 варианта: а) установить экранированную систему, качественно заделав экраны и заземлив все патч-панели на шину технологического («чистого») заземления; б) установить неэкранированную систему, но все кабели проложить в металлических трассах (в наиболее опасных с точки зрения электромагнитных наводок местах – с металлическими крышками), а сами трассы заземлить на систему защитного заземления, как того требуют Правила устройства электроустановок.
В системах категории 6А, в особенности для центров обработки данных, а также в появившихся для ЦОД системах категории 8 более популярны экранированные решения, чем неэкранированные. Хотя практически у всех фирменных изготовителей есть системы категории 6A и 8 в неэкранированном исполнении, большинство специалистов тяготеет к экранированным решениям, справедливо полагая, что они обеспечивают более стабильные характеристики и надежность работы в окружении большого количества активного оборудования, которое может служить источником электромагнитных наводок. Межкабельные наводки для близко расположенных кабелей, пролегающих в трассах плоско-параллельно, тоже никто не отменял, и экранирование – пожалуй, самый надежный способ их исключить.
В наиболее требовательных случаях для категории 6A рекомендуется использовать кабели не F/UTP, а F/FTP или S/FTP, не только с общим экраном, но и с индивидуальным экранированием пар. Хотя такая конструкция экранированных кабелей изначально была разработана для категории 7, сейчас практически все фирменные изготовители обеспечивают совместимость экранированных кабелей категорий 7/7A и экранированных компонентов категории 6A, включая вилки с контактами IDC. Индивидуальное экранирование избавляет не только от проблем с межкабельными наводками, но и вообще от любых эффектов, связанных с наводками с пары на пару, и неважно, находятся эти пары в пределах одного кабеля или разных. Вилки для таких систем, естественно, должны быть экранированными: в составе готовых фирменных шнуров соответствующей категории, либо это вилки с контактами IDC, предназначенные для полевого монтажа на месте с обеспечением требуемых характеристик.
Точно такая же ситуация наблюдается в системах категории 8.1 для центров обработки данных – оконечные компоненты для нее фактически представляют собой компоненты категории 6A, а разница в характеристиках достигается за счет меньшей длины каналов и постоянных линий в системе.
Подготовка кабеля с индивидуальным экранированием пар к заделке может отличаться у разных изготовителей, но общий принцип – сохранение контакта между экраном и металлической контактной пластиной вилки – един для всех.
С кабеля с индивидуальным экранированием пар снимается оболочка. Оплетка или внешний экран из фольги выворачивается наружу. Индивидуальные экраны срезаются на определенном расстоянии, после чего оплетка или внешний экран оборачиваются вокруг кабеля для обеспечения надежного контакта с металлической контактной пластиной вилки (фрагмент инструкции по монтажу кабелей Siemon с индивидуальным экранированием пар)
Системы категорий 7/7A могут быть только экранированными – без экрана их не выпускают. Интерфейс RJ-45 в категориях 7/7A не применяется. См. также ответ на вопрос «Для каких категорий можно использовать вилки RJ-45?». Точно такая же ситуация наблюдается в системах категории 8.2 для центров обработки данных. В отличие от категории 8.1, в системах категории 8.2 могут использоваться только разъемы TERA, GG-45 или ARJ-45, относящиеся к интерфейсам «не-RJ». Получит ли это направление дальнейшее развитие – большой вопрос.
Примеры вилок «не-RJ»-интерфейсов, разработанных для категории 7: GG45 (разработка Alcatel-Nexans) и TERA (разработка )
С учетом популярных моделей активного оборудования и применения в них портов RJ-45 для центров обработки данных наиболее вероятно продвижение категории 8.1. Категория 8.2 и «не-RJ»-интерфейсы могут вообще уйти со сцены за ненадобностью или остаться только в узко-специфических областях использования.
Что значит экранированный кабель и сфера его применения
Подписка на рассылку
Довольно часто на промышленных объектах, в производственных цехах, офисных зданиях и т. д. возникает потребность совместной прокладки кабелей различного назначения в одной траншее, лотке, кабельном канале и пр. Изоляция токопроводящих жил и оболочка кабелей не обеспечивают действенной защиты от электрических шумов и паразитарных электромагнитных излучений, возникающих благодаря токам, протекающим по кабелю, и негативно влияющих на работу оборудования. Для таких условий прокладки потребуется кабель с экранированными жилами.
Для чего нужен экранированный кабель
В зависимости от условий эксплуатации, кабели могут являться не только источниками электромагнитных волн, но и выступать в роли антенны, улавливающей наведенные излучения. Экран, входящий в конструкцию кабеля, служит для его защиты от внешних помех, создаваемых другими источниками, а также не позволяет внутреннему магнитному полю оказывать воздействие на кабели, проложенные рядом. Кроме того, экран дает возможность выполнить заземление кабеля, а при соединении отрезков кабеля с помощью муфт – исключить возникновение разности потенциалов на его оболочке. Экранированный кабель выпускается с экранами, изготовленными из электропроводящей бумаги, специальных полимерных композиций, фольгированных лент, в виде повива или оплетки из медной проволоки, а также в комбинированном варианте.
Схема экранированного кабеля
Свойства экранированного кабеля напрямую зависят от его целевого назначения, поэтому конструкция кабелей разного типа отличаются друг от друга. Для силовых кабелей с номинальным напряжением до 3 кВ экран на скрученные токопроводящие жилы обычно накладывается общий экран из фольгированного материала или оплетки из медной проволоки, а у кабелей для передачи данных, помимо общего экрана, защищенными от воздействия электромагнитных полей могут быть индивидуальные пары. Маркировка экранированных кабелей отличается от других типов кабеля наличием в буквенной аббревиатуре литеры «Э». Однако для силовых кабелей на напряжение выше 6 кВ наличие экрана в конструкции является обязательным, поэтому буква «Э» в обозначение экранированного кабеля может не вноситься.
Типы экранированных кабелей
По своему назначению, экранированный кабель с медными или алюминиевыми жилами может быть:
• силовой, рассчитанный на переменное напряжение до 220 кВ частотой до 50 Гц. В зависимости от величины напряжения, экран может накладываться непосредственно на токопроводящие жилы или после их изоляции.
• контрольный, используемый для передачи сигналов от различных датчиков к измерительным приборам. В этом случае применение экранированного кабеля требуется для защиты передаваемых сигналов от воздействия внешних электромагнитных помех.
• комбинированный, состоящий из силового и управляющего кабеля, заключенных в одну оболочку. Экранированный кабель такого типа выпускается обычно в резиновой изоляции и используется для управления и подключения к силовым сетям различных передвижных механизмов. Экран служит для защиты управляющих сигналов от помех, создаваемых питающими токопроводящими жилами, передающими переменное напряжение до 10 кВ.
• сигнально-блокировочный, предназначенный для прокладки в условиях, требующих повышенной защиты о воздействия внешних электромагнитных излучений. Широко используется в охранной и противопожарной сигнализации.
• передачи информации, применяемый в цифровой телефонной связи и компьютерных коммуникациях. Как и все другие виды кабельной продукции, кабель экранированный для структурированных систем связи, выпускается для внешней и внутренней прокладки.
Компания «Кабель.РФ ® » является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку экранированного кабеля по выгодным ценам.
Виды коннекторов RJ их строение и отличия
Вместе с развитием технологий и появлением огромного количества различного оборудования возникла необходимость в создании единого универсального интерфейса для организации соединения между устройствами. Лучше всего с этой задачей смогли справится именно коннекторы на базе нескольких токопроводящих контактов, способные одновременно передавать информационные электрические импульсы по нескольким каналам. В то же время, практичное и простое строение коннекторов RJ позволило производить их совсем не дорого и использовать повсеместно. Это и стало залогом популярности интерфейса RJ.
Строение коннекторов RJ
Все виды коннекторов RJ по строению очень близки друг к другу и представляют собой пластиковый корпус с одной стороны которого запрессованы контактные вставки покрытые позолотой толщиной 50 мкм. Бывают варианты и с тоньшим слоем позолоты. Дело в том, что толщина слоя золотого покрытия влияет как на качество передачи электрического информационного импульса, так и на количество возможных подключений. В общем, не стоит выбирать разъемы с толщиной позолоты менее 50 мкм. Такая экономия выльется в уменьшенный рабочий ресурс и ухудшенные показатели скорости передачи данных.
Сверху расположена фиксирующая защелка (язычок). Именно она отвечает за фиксацию коннектора в порте и за разъединение разъема и порта путем нажатия на защелку.
С задней стороны находится отверстие для подачи кабеля витая пара при обжиме. Внутри корпуса, ближе к передней части расположены ножи c технологией IDC. Виды ножей для коннекторов RJ бывают трех видов:
Модификации коннекторов RJ
Если разбирать данный вид соединительного оборудования по модификациям, в первую очередь нужно разобраться с количеством позиций и контактов. В маркировке изделий всегда указывается параметры обозначающиеся буквами Р и С.
Таким образом коннектор RJ-45 8Р8C выглядит вот так:
Исходя из данных параметров, виды коннекторов RJ можно разделить на:
Экранированные и неэкранирорванные
Коннекторы RJ-45, в свою очередь, также бывают экранированными. В отличии от неэкранированных собратьев, у них имеется защитный экран из тонкого металла от электромагнитных наводок и помех. Маркируются такие изделия как STP или FTP
Стоит понимать, что использовать коннекторы FTP следует только в экранированных сетях где все компоненты имеют такую защиту и заземление. Иначе экранированный коннектор будет также исправно исполнять свою функцию передачи данных, но защитить Вашу сеть от помех исходящих от мощного оборудования или силовых кабелей не сможет.
Категория коннекторов RJ
Каждый вид коннекторов имеет свою сетевую категорию. Этот параметр, во-первых, дает знать с каким оборудованием и кабелем его можно использовать, а во-вторых, указывает на скоростные параметры передачи данных которые он может поддерживать.
Категории и коннекторы: