Методика тестирования
Все контролируемые параметры можно разделить на 2 группы - первичные электрические параметры, которые формируются исходя из конструктивных характеристик кабеля, и вторичные электрические параметры (параметры передачи сигнала), которые напрямую зависят от первичных параметров. Малейшее отклонение значений первичных параметров кабеля в итоге приводит к неудовлетворительным характеристикам передачи сигнала.
Первичные параметры мы будем называть электрическими характеристиками кабеля, а вторичные параметры - параметрами передачи сигнала. Именно такой принцип группирования заложен в стандартах серии ІЕС 61156 - Electrical characteristics (Электрические характеристики) и Transmission characteristics (Параметры передачи).
Тестирование образцов проводится в несколько этапов - начиная с оценки геометрических характеристик кабелей и заканчивая тестированием электрических характеристик и параметров передачи сигнала.
На первом этапе проверялась общая длина кабеля в упаковке на основании данных о расстоянии между метражными метками. Также с помощью микрометра проверялся диаметр токопроводящей жилы проводника, изолированного проводника и наружный диаметр кабеля по оболочке.
Следующий этап испытаний - измерение электрических характеристик и параметров передачи сигнала кабелей. Тестирование проводилось на соответствие требованиям категории 5е согласно международному стандарту IEC 61156-5. В случае, если кабель не соответствовал требованиям категории 5е, то проверялось его соответствие требованиям категории 5 согласно стандарту IEC 61156-2.
Измерялись следующие электрические характеристики:
электрическое сопротивление проводника (Conductor resistance), Ом/100 м;
омическая асимметрия (Resistance unbalance), %;
рабочая емкость (Capacitance), нФ:
сопротивление изоляции (Insulation resistance), МОм/км. а также параметры передачи сигнала:
собственное затухание (Attenuation), дБ;
возвратные потери (Return Loss), дБ;
переходное затухание (NEXT), дБ;
суммарное переходное затухание (PS NEXT), дБ;
защищенность на дальнем конце (ELFEXT), дБ;
суммарная защищенность на дальнем конце (PS ELFEXT), дБ;
волновое сопротивление (Impedance), Ом;
задержка распространения сигнала (Delay), нс.
С целью более наглядной демонстрации результатов и последующего анализа электрических характеристик, тестирование проводилось в расширенном диапазоне частот до 350 МГц.
Перед измерением электрических характеристик и параметров передачи, 100 м кабеля наматывались на специальный барабан с металлической, спирально расположенной перегородкой толщиной 1.5 мм. Спираль выполнена так. чтобы каждый виток кабеля и соседние с ним витки находились на расстоянии, которое позволяет максимально снизить влияние межвитковых помех кабеля в процессе тестирования и не исказить полученные результаты. Оба конца кабеля подключались с помощью специальных коннекторов к измерительному оборудованию. Испытания проводились при температуре окружающей среды 20 С.
Надо сказать, что не все результаты измерений можно привести в обзоре в силу ограниченного объема статьи, поэтому мы остановимся на наиболее важных и показательных параметрах и характеристиках кабелей.
Общий итог
Как правило, итоги подводятся по окончании статьи, но некоторые моменты приходится выделить, предваряя результаты тестирования, настолько они удручающи.
Главный итог испытания заключается в том, что ни один из протестированных образцов кабелей не удовлетворяет требованиям категории 5е, и только один из них с большой натяжкой можно отнести к категории 5. Можно говорить о соответствии категории 3. хотя отдельные образцы не удовлетворяют даже этим спецификациям.
Геометрические характеристики кабелей
При измерении фактической длины каждого образца кабеля в упаковке, в четырех случаях обнаружено несоответствие с заявленной длиной (305 метров или 1000 футов). В двух случаях в упаковке оказалось по 300 м кабеля, в одном случае - 304 м. Обратило на себя внимание наибольшее несоответствие по длине у образца кабеля NETS. Его длина в упаковке, согласно метражным меткам, составила 279 метров, но расстояние между метками у данного образца вместо положенных 100 см составило 98 см. В итоге фактическая длина кабеля NETS's составила 273,4 м. Но это еще не все.
Оба конца кабеля NETS были претерминированы коннекторамии RJ45. В итоге получился некий соединительный шнур. Но мы прекрасно знаем, что максимальная длина соединительного шнура (патч-корда) в распределительном узле не может превышать 5 м, а на рабочем месте в случае применения многопользовательской розетки (MUT0) его максимальная длина может составлять не более 20 м согласно требованиям стандарта ISO/IEC 11801 (ред. 2.2002 г.). Так может ли соединительный шнур быть длиной 273.4 метра? Нет, причина в другом. Известно, что соединительные шнуры (патч-корды) в случае импорта в Украину подпадают под таможенную пошлину 2%. в отличие от обычных кабелей без соединителей, на которые распространяется пошлина 20%. Именно таким образом - под видом соединительного шнура, по всей видимости, и был ввезен в Украину данный кабель.
Уже в процессе тестирования электрических характеристик образца кабеля NET'S оказалось, что на одном из его концов имеется только три пары. Чтобы найти четвертую, отмотали и отрезали 20 м кабеля. Искомой пары не оказалось, как ее не оказалось и после отмотки следующих 10 м. Это вынудило отказаться от поисков четвертой пары на данном конце.
Сюрпризы ожидали и при измерении диаметра токопроводящих жил. Выяснилось, что только пять кабелей удовлетворяют минимальному требованию категории 5е, согласно которому диаметр медного проводника должен быть не менее 0.50 мм и не более 0.65 мм.
Для остальных образцов обнаружено несоответствие реальных значений диаметров с величинами, указываемыми в прайс-листах и на веб-сайтах компаний, которые представляют соответствующую продукцию в Украине. Для одного из образцов разница составила 0.1 мм.
Диаметр изолированного проводника и максимальный диаметр кабеля не нормируются стандартом IEC 61156-5. Но эти физические характеристики специфицируются в основном стандарте СКС - ISO/IEC 11801, в разделе требований к соединительному оборудованию. Так, у кабелей категорий 5е и 6 номинальный диаметр изолированного проводника должен находиться в пределах 0,7-1,4 мм. А наружный диаметр кабеля не должен превышать 9 мм.
По разным типам проводников следует выделить две группы кабелей: из «чистой» меди и кабели с биметаллическими проводниками (ССА и CCS). Чтобы определить материал, из которого изготовлены токопроводящие жилы проводников кабелей, необязательно проводить химический анализ. Достаточно визуального исследования сечения проводника. Медь обладает характерным цветом, который выделяется на фоне «металлического» цвета алюминия или стали. Далее необходимо выделить кабели из второй группы (ССА или CCS). Для этого нужно обратить внимание на два параметра - гибкость проводника и его электрическое сопротивление. Алюминиевый проводник ССА будет заметно гибче медного проводника и, тем более, стального проводника CCS. Сопротивление стали (углеродистое железо) гораздо выше сопротивления меди и алюминия. Согласно справочным данным, у алюминия, по сравнению с медью, удельное сопротивление более чем на 60 % выше. Значение этой характеристики у железа в 5.5 раз выше, чем у меди.
В итоге, из одиннадцати образцов три оказались с проводниками ССА, два кабеля с гибридными проводниками, один - с проводниками CCS, и 5 кабелей с медными проводниками. Кабели с медными проводниками, в большинстве своем, имеют заниженный диаметр жилы по сравнению с требованием категории 5е. Таким образом, только кабель TELTEKS удовлетворяет требованиям категории 5е по своим геометрическим характеристикам.
Электрические характеристики кабелей
Электрическое сопротивление Согласно требованиям IEC 61156-5, электрическое сопротивление каждого проводника должно быть не более 9,5 Ом/100м. Только у двух образцов - TELTEKS и INFOSAT - этот параметр соответствует спецификациям категории 5е. У образца A-LAN удовлетворительные значения сопротивления получены только у половины из восьми проводников.
Все проводники остальных кабелей не соответствуют требованиям. Причем результаты, полученные у двух образцов, NET'S и GKS, по сравнению с требуемой величиной оказались хуже более чем в 4 раза. Именно у этих образцов проводники изготавливаются по технологии CCS.
Омическая асимметрия
Омическая асимметрия - параметр, который показывает разность электрического сопротивления двух проводников одной пары и измеряется в процентах. Как и в случае с электрическим сопротивлением, требованиям стандарта удовлетворяют только те же 2 образца - TELTEKS и INFOSAT.
Анализ параметров передачи электрического сигнала
Чтобы сделать вывод о соответствии определенной категории, необходимо, чтобы фактические значение по каждому параметру тестирования хотя бы равнялось предельному во всем диапазоне частот. Конечно, желательно, чтобы имелся запас больше нуля. В сводной таблице на странице 71 указаны результаты тестирования кабелей на соответствие требованиям категории 5е согласно спецификациям стандарта IEC-61156-5. По всем параметрам для каждого конкретного кабеля указана минимальная разница между фактически измеренным и предельно допустимым значениями, то есть наихудший запас в дБ, а также значение частоты, на которой наихудший запас имел место.
Затухание
Затухание (Attenuation) - это ослабление мощности сигнала, вызванное потерей электроэнергии за счет сопротивления электропроводной жилы проводника. Низкие значения затухания свидетельствуют о хорошей производительности кабеля. Затухание обуславливается конструктивными особенностями кабеля (качественные характеристики материала проводника и изоляции, площадь поперечного сечения жилы), длиной и частотами передаваемых сигналов.
Для образцов с токопроводящими жилами типа CCS - NET'S и GKS. получены наихудшие значения затухания (также как и по электрическому сопротивлению) среди всех образцов кабелей. Если у NET'S дела совсем плохи, то у GKS значения затухания возвращаются в рамки требований стандарта, но только после частоты 120 МГц. Этот пример прекрасно иллюстрирует влияние скин-эффекта - с ростом частоты ток вытесняется на медную поверхность проводника CCS. Однако в данном случае производитель кабеля GKS. по всей видимости, изготовил стальные проводники кабеля с недостаточным медным покрытием для нормального его функционирования на частотах до 100 МГц.
Напомним, что фактические значения по параметру затухание в графическом представлении должны располагаться ниже кривой предельных значений.
У кабеля TELTEKS. имеющего медные проводники и удовлетворительное сопротивление, измеренное значение затухания не соответствует требованиям стандарта. Возможные причины такого результата - это низкая степень чистоты меди, неверное соотношение диаметров жилы проводника и толщины изоляции, а также другие технологические факторы, что на высоких частотах неблагоприятно сказывается на параметрах передачи сигнала. В итоге только 3 образца соответствуют требованиям категории 5е по параметру затухание. Все они состоят из медных проводников. При этом образец кабеля Data Link имеет нулевой запас.
Что касается образца A-LAN, у которого две пары типа ССА не прошли тест по затуханию, две другие пары (медные) соответствуют категории 5е. Остальные кабели, у которых применяется проводник типа ССА, не соответствуют категории 5е, что подтверждает предостережение, озвученное в начале статьи - кабели с проводниками типа ССА (и тем более CCS) обладают повышенным затуханием.
