Симметричный неэкранированный восьмипарный кабель категории 5е в восьмисекционном полимерном сепараторе
Владельцы патента RU 2758281:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) (RU)
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в конструкциях симметричных кабелей связи на сети общего пользования, предназначенных для прокладки в условиях воздействия повышенных механических нагрузок. Предлагается симметричный восьмипарный неэкранированный кабель 5е категории с полимерным сепаратором, каждая пара которого помещена в отдельную секцию сепаратора, причем выбор первого неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории осуществляют, начиная с любой секции сепаратора, а выбор пар второго неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории осуществляют в следующих четырех секторах восьмисекторного сепаратора. Техническим результатом является уменьшение влияния между неэкранированными витыми парами при прокладке в трудных условиях. 1 табл., 4 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в конструкциях симметричных кабелей связи на сети общего пользования, предназначенных для прокладки в условиях воздействия повышенных механических нагрузок.
Известна конструкция четырехпарного неэкранированного симметричного кабеля, содержащая медные жилы в диэлектрической изоляции, скрученные в пары с разным шагом, находящиеся в общей внешней диэлектрической оболочке (книга «Структурированные кабельные системы», авторы А.Б. Семенов, С.К. Стрижаков, И.Р. Сунчелей, издательство ДМК, М., 2002 г., 4-е издание, стр. 109, рис. 3.4 и 3.5). Наличие четырех пар при соответствии каждой из них требованиям категории 5е по стандарту ISO/IEC 11801 обеспечивает скорости передачи вплоть до 1 Гбит/с при подключении к соответствующему сетевому интерфейсу.
Недостатком известной конструкции является увеличение влияния между парами, а также рост обратных отражений под воздействием внешних, соответственно сдавливающих и растягивающих механических нагрузок при прокладке в трудных условиях. Ухудшение передаточных параметров определяется тем, что:
• влияние между парами определяется, в том числе, расстоянием между ними, которое уменьшается при сдавливании;
• обратные отражения растут из-за нарушения структуры витков отдельных пар, что происходит при воздействии растягивающих усилий.
Известна конструкция четырехпарного неэкранированного симметричного кабеля, содержащая медные жилы в диэлектрической изоляции, скрученные в пары с разным шагом, которые расположены в отдельных секциях четырехсекционного полимерного сепаратора и находятся под общей внешней диэлектрической оболочкой (стр. 129, рис. 3.13 указанной выше книги). Взаимное влияние между парами в такой конструкции снижено за счет увеличения расстояния между ними. Недостатком известной конструкции является увеличение влияния между парами под воздействием внешних сдавливающих механических нагрузок при прокладке в трудных условиях, что определяется малой механической прочностью полимерного сепаратора.
Известна конструкция четырехпарного кабеля, состоящая из двух четверок, скрученных из двух пар каждая, с пленко-пористой изоляцией жил и внешней полимерной оболочкой (стр. 106, рис. 3.2б указанной выше книги). Две четверки образуют четырехпарную группу с параметрами категории 5е и обеспечивают скорости передачи вплоть до 1 Гбит/с при подключении к соответствующему сетевому интерфейсу. Несмотря на большую устойчивость к сдавливающим механическим воздействиям данная конструкция также склонна к ухудшению параметров взаимного влияния между парами при прокладке в трудных условиях.
Наиболее близкой по технической сущности является конструкция восьмипарного кабеля, описанная в монографии «Классические структурированные кабельные системы», автор А.Б. Семенов, издательство Горячая линия - Телеком, М., 2016 г., стр. 154, рис. 5.8б. Сердечник кабеля имеет сдвоенную структуру из двух четырехпарных неэкранированных элементов, каждый из которых имеет оболочку из ПВХ и содержит медные жилы в диэлектрической изоляции, скрученные в пары с различными согласованными шагами. Элементы помещены в общую защитную оболочку. Данная конструкция обеспечивает скорости передачи вплоть до 1 Гбит/с при подключении к соответствующему сетевому интерфейсу. Наличие у каждого элемента четырехсекционного пластикового сепаратора улучшает защиту от растягивающих механических воздействий. Ее дополнительно усиливает общая внешняя оболочка. Недостатком известной конструкции также является увеличение взаимного влияния между парами из-за уменьшения расстояния между ними под воздействием сдавливающих механических воздействия при прокладке в трудных условиях, а также невысокая стойкость к растягивающим механическим воздействиям, которую определяет фактически только внешняя оболочка.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании такой конструкции симметричного неэкранированного восьмипарного кабеля 5е категории, которая уменьшает взаимное влияние между неэкранированными витыми парами при прокладке в трудных условиях.
Для достижения технического результата в симметричном восьмипарном неэкранированном кабеле 5е категории с полимерным сепаратором, содержащем жилы в полимерной изоляции, скрученные в пары с разными согласованными шагами скрутки, и содержащем две группы пар четырехпарных неэкранированных кабелей 5е категории, сепаратор выполнен восьмисекционным, каждая пара неэкранированного кабеля категории 5е помещена в отдельную секцию восьмисекционного полимерного сепаратора, а совокупность отдельных пар образует регулярную структуру, в которой выбор пар первого неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории, которые расположены в первых четырех следующих подряд секциях восьмисекционного полимерного сепаратора, осуществляют, начиная с любой секции полимерного сепаратора, а выбор пар второго неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории, которые расположены в следующих четырех следующих подряд секциях восьмисекционного полимерного сепаратора, осуществляют после пар первого неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории.
Выбор первой неэкранированной витой пары первой группы пар, совокупность которых образует первый симметричный четырехпарный кабель 5е категории, осуществляют произвольно независимо от расположения пар, остальные пары включают в группу последовательно. Выбор первой пары второй группы неэкранированных витых пар, которые также расположены в четырех секциях восьмисекционного полимерного сепаратора и образуют четырехпарный кабель 5е категории, осуществляют от последней неэкранированной витой пары первой группы
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого восьмипарного кабеля.
На фиг. 2а и фиг. 2б показано взаимное расположение отдельных витых пар четырехпарной группы предлагаемого кабеля и прототипа.
На фиг. 3 приведены шестиугольные диаграммы межпарного взаимного влияния предлагаемого кабеля и прототипа.
На фиг. 4 показано разделение восьмипарного кабеля на два четырехпарных кабеля перед подключением к сетевым интерфейсам.
На данных рисунках показаны:
1 - восьмисекционный полимерный сепаратор;
2-9 - неэкранированные витые пары;
10 - общая оболочка;
11 - симметричный восьмипарный неэкранированный кабель 5е категории;
12 - шестиугольная диаграмма взаимных межпарных влияний кабеля-прототипа;
13 - шестиугольная диаграмма взаимных межпарных влияний предлагаемого кабеля;
14, 15 - симметричный 4-парный неэкранированный кабель 5е категории;
16 - разветвительная муфта.
Конструкция симметричного неэкранированного восьмипарного кабеля категории 5е представлена на фиг. 1. Каждая из неэкранированных витых пар 2-9 помещена в отдельную секцию полимерного сепаратора 1. Ключевая пара, в данном случае неэкранированная витая пара 2, которая рассматривается как первая пара в первой группе и от которой по часовой стрелке отсчитывают три остальные пары для формирования первой и второй групп, выделена заливкой.
Если обозначить отдельные пары 2-5 и 6-9 с различными внутри каждой группы шагами скрутки символами А - D, то с учетом регулярного характера их укладки в отдельные секции полимерного сепаратора 1 получающаяся структура образует регулярную последовательность
А ->В ->С ->D ->А ->В ->С ->D.
Из этой последовательности следует, что выбор в качестве ключевой пары конкретной ее позиции в конструкции (секции полимерного сепаратора 1) не имеет значения, т.к. в каждой группе будут присутствовать пары с различными и уникальными для каждой группы шагами скрутки. Если, например, функции ключевой пары берет на себя пара 5, то последовательность принимает форму
С ->D ->А ->В ->С ->D ->А ->В,
которая с точностью до сдвига соответствует исходной. Последнее означает, что параметры межпарного влияния внутри группы не зависят от выбора ключевой пары. Это позволяет гарантировать характеристики 5е.
Увеличение расстояния между неэкранированными витыми парами и, соответственно, улучшение параметров межпарного взаимного влияния достигнуто за счет того, что каждая из пар помещена в индивидуальную секцию восьмисекционного полимерного сепаратора, то есть расстояние между ними даже при деформации конструкции сдавливающими усилиями не может быть меньше ширины луча сепаратора.
Главным фактором увеличения расстояния между отдельными парами по сравнению с прототипом становится квазирядный характер расположения отдельных неэкранированных витых пар четырехпарной группы предлагаемой конструкции. При диаметре отдельной неэкранированной витой пары, равном d, и толщине β луча полимерного сепаратора 1 получаем расстояния между парами, которые в системе обозначений фиг. 2 приведены в таблице.
Из данных таблицы следует, что применение предлагаемого кабеля обеспечивает выигрыш по величине переходных влияний для любой комбинации неэкранированных витых пар.
Данные в таблице и на фиг. 3 приведены только для одной группы из четырех неэкранированных витых пар. Для второй группы они аналогичны.
За счет увеличения расстояния между отдельными неэкранированными витыми парами достигнут выигрыш по величине межпарного переходного влияния по сравнению с прототипом и, тем самым, как минимум требованиями стандарт ISO/IEC 11801. Имеющийся выигрыш образует запас, который расходуется на компенсацию роста влияний при сближении витых пар под воздействием сжимающих механических усилий в сложных условиях прокладки.
Величину выигрыша демонстрирует фиг. 3, на которой представлена 6-угольная диаграмма взаимных влияний между парами. Диаграмма 12 для прототипа построена в предположении равного межпарного влияния и имеет поэтому правильную шестиугольную форму. Эта диаграмма является внутренней по отношению к несимметричной шестиугольной диаграмме 13 предлагаемого кабеля. Величина зазора между узлами диаграмм 12 и 13 иллюстрирует выигрыш по параметрам влияния для любой из комбинации пар.
После завершения прокладки предлагаемый восьмипарный кабель 11 можно разделить на два четырехпарных кабеля 14 и 15 так, как показано на фиг. 4а. Место разделения определяет разветвительная муфта 16, показанная на фиг. 4б.
Помимо основного технического результата достигнуто также увеличение прочности кабеля к растягивающим усилиям без увеличения толщины оболочки 10. Это определяется тем, что применяемый в конструкции восьмисекционный пластиковый сепаратор 1 имеет увеличенную площадь поперечного сечения и обеспечивает большее сопротивление конструкции к воздействию растягивающих усилий.
Симметричный восьмипарный неэкранированный кабель 5е категории с полимерным сепаратором, содержащий жилы в полимерной изоляции, скрученные в пары с разными согласованными шагами скрутки, и содержащий две группы пар четырехпарных неэкранированных кабелей 5е категории, отличающийся тем, что сепаратор выполнен восьмисекционным, каждая пара неэкранированного кабеля категории 5е помещена в отдельную секцию восьмисекционного полимерного сепаратора, а совокупность отдельных пар образует регулярную структуру, в которой выбор пар первого неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории, которые расположены в первых четырех следующих подряд секциях восьмисекционного полимерного сепаратора, осуществляют, начиная с любой секции полимерного сепаратора, а выбор пар второго неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории, которые расположены в следующих четырех следующих подряд секциях восьмисекционного полимерного сепаратора, осуществляют после пар первого неэкранированного четырехпарного кабеля 5е категории.
