Кабели витая пара с 40 парами

Кабели витая пара с 40 парами: конструкция, стандарты и применение в профессиональных сетях

Кабель витая пара категории 40-парный представляет собой сложную многопарную кабельную систему, предназначенную для организации магистральных и горизонтальных разводок в структурированных кабельных системах (СКС) высокой плотности. В отличие от распространенных 4-парных кабелей для оконечных устройств, 40-парный кабель служит для агрегации трафика, выступая в роли магистрали между коммутационными панелями, кросс-оборудованием или для подключения мощных многопортовых активных устройств. Его применение продиктовано необходимостью минимизации пространства, занимаемого кабелями, упрощения монтажа и снижения общей стоимости прокладки на один порт в крупных проектах.

Конструктивные особенности 40-парного кабеля

Конструкция 40-парного кабеля является логическим развитием стандартных кабелей витая пара, но с существенно возросшей сложностью организации проводников и обеспечения стабильных электрических характеристик.

• Проводники: Используются одножильные (solid) медные проводники, как правило, диаметром 0.50-0.52 мм (24 AWG) или 0.57 мм (23 AWG) для снижения затухания. В редких случаях для гибких патч-кордов применяются многожильные проводники, но это резко ухуджает характеристики и не рекомендуется для постоянной разводки.
• Скрутка пар: Каждая из 40 пар скручена с индивидуальным шагом (количеством витков на метр). Тщательный подбор шагов скрутки для соседних пар является ключевым технологическим моментом для минимизации перекрестных наводок (NEXT, Alien Crosstalk). Пары часто объединяются в группы (обычно по 4 или 5 пар), которые также могут иметь общую обмотку или скрутку.
• Изоляция проводников: Применяется изоляция из полиэтилена (PE), полипропилена (PP) или вспененного полиэтилена (Foamed PE) с толщиной, обеспечивающей требуемое волновое сопротивление в 100 Ом.
• Общий экран (при наличии): В зависимости от типа кабеля может присутствовать общая фольгированная защита (F/UTP) или экран из фольги и оплетки (S/FTP). В неэкранированных версиях (U/UTP) используется только оболочка.
• Разделительный элемент: Часто внутри кабеля присутствует центральный разделитель (крестовина) из пластика, который структурно разделяет группы пар для повышения механической стабильности и дополнительного снижения влияния между парами.
• Внешняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлорида (PVC) для внутреннего применения, либо из полиэтилена (PE) для внешней прокладки. Оболочка может иметь огнестойкие свойства (LSZH – Low Smoke Zero Halogen) для прокладки в вентиляционных шахтах и местах скопления людей.
• Маркировка: Каждая пара имеет постоянную цветовую маркировку в соответствии со стандартами IEC 60708 или ANSI/TIA-568-C.2. Маркировка строится на основе 10-ти основных цветов и их комбинаций с парным цветом (например, Белый-Синий, Синий-Белый, Белый-Оранжевый, Оранжевый-Белый и т.д.).

Категории и стандарты

40-парные кабели производятся в соответствии с теми же категориями, что и стандартные, но их сертификация является более сложной задачей из-за высокого уровня внутренних помех.

Категория кабеля	Полоса пропускания	Типовое применение для 40-парного кабеля	Ключевые требования
Категория 5e	До 100 МГц	Магистрали для сетей 100BASE-TX (Fast Ethernet) и 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) на коротких расстояниях, системы телефонии (многоканальные).	Ослабление ближних переходных помех (NEXT), затухание (Insertion Loss).
Категория 6	До 250 МГц	Магистральные линии для Gigabit Ethernet (1000BASE-T) и 10GBASE-T на расстояниях до 55 метров.	Уровень переходных помех на дальнем конце (PS ACR-F), мощность суммарных переходных помех (PS ANEXT).
Категория 6A	До 500 МГц	Основное применение: магистральные соединения для 10GBASE-T (10 Гбит/с) на полной длине до 100 метров. Наиболее востребованный тип 40-парного кабеля для современных ЦОД.	Жесткие требования к внешним переходным помехам (Alien Crosstalk), обязательное использование экранированных конструкций (F/UTP, U/FTP, S/FTP).
Категория 8	До 2000 МГц	Магистрали в ЦОД для 25GBASE-T и 40GBASE-T на расстояниях до 30-36 метров. Встречаются реже из-за высокой стоимости и сложности.	Максимально жесткие требования ко всем параметрам, включая возвратные потери (Return Loss). Практически всегда экранированная конструкция.

Области применения и схемы подключения

40-парные кабели используются там, где требуется высокая плотность портов и минимизация количества физических кабельных трасс.

• Межстоечные и внутристоечные соединения в ЦОД: Соединение патч-панелей в кроссовых шкафах разных рядов или внутри одного ряда. Один 40-парный кабель заменяет 10 стандартных 4-парных, что радикально очищает кабельные трассы и улучшает воздушный поток для охлаждения.
• Магистральная разводка между этажными/зоновыми коммутационными пунктами: В качестве агрегационной магистрали от этажного распределительного пункта (ER) к главному распределительному пункту (GR) в здании.
• Подключение высокоплотного активного оборудования: Прямое подключение к коммутаторам с портами, сгруппированными по 10 портов, через соответствующие разъемы или переходные патч-панели.
• Системы телефонной связи: Для подключения аналоговых или цифровых АТС (например, на 200 портов) к распределительным коробкам. В этом случае часто используются кабели категории 3 или 5e.

Схема подключения подразумевает использование специализированных инструментов и компонентов. Кабель заводится на высокоплотную 50-портовую (для 40-парного + резерв) коммутационную панель (patch panel) с разъемами RJ45 или на порты типа «биджек» (bizjack). Распределение пар по портам строго регламентировано: пары 1-4 идут на порт 1, пары 5-8 на порт 2 и так далее. Для оконцовки применяются специальные инструменты для массовой обжимки (punch-down tool) с высокой силой удара.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая плотность: Значительное сокращение объема кабелей в лотках и трубах.
• Снижение стоимости инсталляции: Меньше затрат на прокладку, крепление, маркировку одного «логического» соединения.
• Улучшенное охлаждение: Меньший объем кабелей в стойках улучшает циркуляцию воздуха.
• Упрощение управления: Легче отслеживать одну магистраль, чем десять отдельных кабелей.
• Масштабируемость: Упрощает добавление новых соединений, так как резервные пары уже присутствуют в проложенном кабеле.

Недостатки:

• Сложность монтажа и ремонта: Требуется высокая квалификация монтажников. Повреждение одного кабеля выводит из строя до 40 каналов.
• Высокие требования к характеристикам: Особенно критичны для Cat.6A и выше из-за переходных помех.
• Ограниченная гибкость: Кабель имеет большой диаметр (около 15-20 мм) и минимальный радиус изгиба. Сложно перекладывать после инсталляции.
• Стоимость компонентов: Специализированные патч-панели и инструменты дороже стандартных.
• Проблема «частичного использования»: Если требуется только 5-10 портов, эффективность использования кабеля падает.

Критические параметры при выборе и инсталляции

• Затухание (Insertion Loss): Из-за большой скрученности и потенциально большей длины магистралей затухание должно строго соответствовать стандарту категории.
• Переходные помехи (NEXT, FEXT, ANEXT): Основная проблема многопарных кабелей. Для Cat.6A и выше обязательны экранированные решения (F/UTP, S/FTP) для подавления внешних наводок.
• Баланс (Balance): Качество скрутки и однородность изоляции напрямую влияют на устойчивость к электромагнитным помехам.
• Радиус изгиба при монтаже: Не должен превышать 8 внешних диаметров кабеля (для 40-парного это примерно 120-160 мм). Нарушение ведет к необратимому ухудшению характеристик.
• Натяжение при протяжке: Максимально допустимое растягивающее усилие обычно не превышает 110 Н. Обязательно использование рычажных лебедок (tugger).
• Температурный режим: При прокладке в лотках над горячими воздуховодами необходимо учитывать снижение рабочих характеристик при повышенной температуре.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Можно ли использовать 40-парный кабель Cat.6A для прямого подключения серверов?

Нет, это нецелесообразно. 40-парный кабель предназначен для стационарной магистральной разводки. Для подключения серверов используются гибкие патч-корды, которые коммутируются на патч-панели, куда, в свою очередь, приходит магистральный 40-парный кабель.

Вопрос: Как маркируются пары в 40-парном кабеле?

Маркировка следует стандарту, основанному на 10 цветах: Белый-Синий, Белый-Оранжевый, Белый-Зеленый, Белый-Коричневый, Белый-Серый, Красный-Синий, Красный-Оранжевый, Красный-Зеленый, Красный-Коричневый, Красный-Серый. Затем комбинации повторяются с другими парными цветами (например, Черный-Синий, Желтый-Синий и т.д.), что в сумме дает 40 уникальных комбинаций.

Вопрос: Что надежнее: один 40-парный кабель или десять 4-парных?

С точки зрения надежности физической среды, десять отдельных 4-парных кабелей обеспечивают лучшую отказоустойчивость, так как повреждение одного не затрагивает остальные. Однако 40-парный кабель, будучи правильно проложен в защищенной трассе (лоток, короб), обеспечивает сопоставимую надежность, но выигрывает в управляемости и стоимости владения для крупных узлов.

Вопрос: Обязательно ли использовать экранированный кабель для Cat.6A?

Для 40-парной конструкции категории 6A и выше использование экрана (F/UTP или, предпочтительнее, S/FTP) является практически обязательным для соответствия жестким нормативам по Alien Crosstalk. Неэкранированные (U/UTP) 40-парные кабели Cat.6A могут не пройти сертификационные испытания в полевых условиях.

Вопрос: Какой максимальной длины может быть сегмент на 40-парном кабеле?

Максимальная длина постоянной линии (магистрали) на основе 40-парного кабеля в СКС не должна превышать 90 метров для каналов 100 метров, как и для любых других кабелей витая pair. Это ограничение стандарта ANSI/TIA-568. Фактическая поддерживаемая скорость (1/10/25 Гбит/с) будет зависеть от категории кабеля и уровня помех в трассе.

Вопрос: Существуют ли разъемы для прямого обжима 40-парного кабеля?

Нет, стандартных разъемов типа RJ-45 для прямого обжима 40-парного кабеля не существует. Оконцовка производится только на коммутационные панели (патч-панели) или кросс-блоки с использованием инструмента для врезного контакта (punch-down). Далее с лицевой стороны патч-панели используются стандартные патч-корды.

Вопрос: Можно ли использовать свободные пары в кабеле для других целей (например, для питания PoE)?

Технически это возможно, но крайне не рекомендуется, особенно для кабелей высокой категории (6A, 8). Прохождение силового тока по соседним парам создает дополнительные электромагнитные помехи, которые могут ухудшить параметры передачи данных и привести к несоответствию стандартам. Для PoE следует задействовать предназначенные для этого пары в рамках одного канала.