Кабели соединения сетей

Классификация кабелей для соединения сетей

Кабели для соединения сетей подразделяются на две основные категории: для передачи электрической энергии (силовые) и для передачи информационных сигналов (кабели связи и данные). Выбор конкретного типа зависит от задач сети, расстояния передачи, условий прокладки и требований к пропускной способности.

1. Силовые кабели

Предназначены для распределения и передачи электрической энергии в стационарных установках. Применяются для подключения мощного сетевого оборудования (серверные стойки, ЦОД, распределительные щиты).

Основные типы:

• С медной жилой: Наиболее распространены кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) или ПВХ.
  • ВВГ: Кабель с медной жилой, ПВХ-изоляцией и ПВХ-оболочкой. Для стационарной прокладки в сухих и влажных помещениях.
  • ВВГнг(А)-LS: Модификация с пониженным газо- и дымовыделением и нераспространением горения. Приоритетен для прокладки в пучках и в общественных зданиях.
  • АВВГ: Аналогичен ВВГ, но с алюминиевой жилой. Дешевле, но имеет худшие механические и электротехнические характеристики.
  • NYM: Российский аналог европейских стандартов. Медная жила, негорючая ПВХ-изоляция, мелонаполненная резиновая прослойка для повышенной эластичности и ПВХ-оболочка. Предназначен для стационарного монтажа внутри зданий.
• С алюминиевой жилой (АВВГ, АПвВГ): Применяются в целях экономии, однако имеют ограничения из-за склонности алюминия к окислению и ползучести, что требует специальных мер при монтаже (использование контактной пасты, специальных зажимов).

Критически важные параметры выбора силового кабеля:

• Номинальное напряжение (U₀/U): 0.66/1 кВ, 6/10 кВ, 20/35 кВ и т.д.
• Количество и сечение жил: 3, 4, 5 жил; сечение от 1.5 мм² до 1000 мм² и более.
• Материал изоляции: XLPE (для повышенных температурных нагрузок), ПВХ (для общих условий), ЭПР (этилен-пропиленовая резина, для гибкости и стойкости к влаге).

Таблица 1: Сравнение распространенных силовых кабелей до 1 кВ

Марка кабеля	Материал жилы	Материал изоляции	Особенности	Область применения
ВВГ	Медь	ПВХ	Базовый вариант, негорючий	Стационарная прокладка в сухих и влажных помещениях, кабельные каналы
ВВГнг(А)-LS	Медь	ПВХ пониженной пожарной опасности	Не распространяет горение при групповой прокладке, низкое дымовыделение	Электроустановки общественных и жилых зданий, транспортная инфраструктура
NYM	Медь	ПВХ + мелонаполненная резина	Повышенная гибкость и удобство монтажа, не распространяет горение	Внутренняя разводка в зданиях, скрытая прокладка в штукатурке
АВВГ	Алюминий	ПВХ	Низкая стоимость, больший диаметр при том же сечении	Вводы в здания, распределительные сети, где не предъявляются высокие требования к гибкости
ПвВГ	Медь	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Повышенная стойкость к нагреву (до +90°C), стойкость к влаге	Нагруженные линии, прокладка в земле (при наличии защиты), туннелях

2. Кабели связи и передачи данных

Эта категория обеспечивает передачу информационных сигналов и является основой IT-инфраструктуры.

Основные типы:

• Витая пара (Twisted Pair): Стандарт для построения локальных вычислительных сетей (LAN, Local Area Network) и телефонных линий.
  • Категории (Cat): Определяют полосу пропускания и максимальную скорость передачи.
    • Cat 5e: До 1 Гбит/с (100 МГц). Базовый уровень для гигабитных сетей.
    • Cat 6: До 10 Гбит/с на расстоянии до 55 м (250 МГц).
    • Cat 6A: До 10 Гбит/с на расстоянии до 100 м (500 МГц). Наиболее распространен для новых проектов.
    • Cat 7/7A: До 10-40 Гбит/с (600-1000 МГц), экранирование каждой пары и общего пучка.
    • Cat 8/8.1/8.2: До 40 Гбит/с на расстоянии до 30-36 м (2000 МГц), для коротких линий в ЦОД.
  • Тип экранирования:
    • U/UTP: Неэкранированная витая пара.
    • F/UTP: Общий фольгированный экран.
    • S/FTP: Экран из оплетки вокруг всего кабеля + фольгированный экран для каждой пары. Наилучшая защита от помех.
• Оптоволоконные кабели (Волоконно-оптические, ВОЛС): Используются для магистральных каналов, соединения между зданиями и ЦОД, а также в системах FTTx (Fiber to the x).
  • Типы волокна:
    • OM1, OM2 (Многомодовое, MMF): Сердцевина 62.5/125 мкм или 50/125 мкм. Применяются для коротких дистанций (до 550 м на 1 Гбит/с).
    • OM3, OM4 (Многомодовое с лазерной оптимизацией): Сердцевина 50/125 мкм. Для высокоскоростных каналов в ЦОД (до 100-400 м на 10/100 Гбит/с).
    • OM5: Широкополосное многомодовое, поддерживает несколько длин волн.
    • OS1, OS2 (Одномодовое, SMF): Сердцевина 9/125 мкм. Для сверхдальних расстояний (десятки километров). Основа магистральных сетей.
  • Конструкция: Может быть с плотным (для внутренней прокладки) и свободным (для наружной, в т.ч. прокладки в грунте) буфером.
• Коаксиальные кабели: Исторически для сетей Ethernet (10BASE2, 10BASE5), сейчас применяются в основном в системах видеонаблюдения (CCTV), спутникового телевидения и антенных системах.
  • Марки: RG-6, RG-11, RG-58, RG-213.
  • Волновое сопротивление: 50 Ом (для радиочастотного оборудования), 75 Ом (для телевизионных и видео систем).

Таблица 2: Сравнение кабелей для передачи данных

Тип кабеля	Стандартный пример	Макс. скорость передачи	Макс. расстояние	Преимущества	Недостатки
Витая пара (Cat 6A)	U/FTP, S/FTP	10 Гбит/с	100 м	Низкая стоимость оконечного оборудования, простота монтажа	Чувствительность к ЭМ помехам, ограничение по дистанции
Многомодовое OM4	50/125 мкм	100 Гбит/с	150 м	Высокая скорость, иммунитет к помехам	Высокая стоимость активного оборудования, сложность сварки/монтажа
Одномодовое OS2	9/125 мкм	100+ Гбит/с	40+ км	Максимальная дистанция и скорость, малые потери	Наибольшая стоимость активного оборудования и монтажа

Ключевые технические характеристики и стандарты

1. Электрические параметры

• Погонное сопротивление (Ом/км): Определяет потери мощности в линии.
• Погонная емкость (мкФ/км): Влияет на коэффициент мощности и качество передачи сигнала в силовых кабелях, а в кабелях связи — на волновое сопротивление и затухание.
• Волновое сопротивление (импеданс): Для кабелей передачи данных (витая пара — 100 Ом, коаксиальный — 50/75 Ом). Несогласованность импеданса приводит к отражениям сигнала и потерям.
• Затухание (Attenuation): Ослабление сигнала на единицу длины. Критически важно для ВОЛС и витой пары.
• Перекрестные наводки (NEXT, FEXT): Параметры, характеризующие влияние одной пары проводов на другую в кабеле «витая пара».

2. Механические и конструктивные параметры

• Класс гибкости: Для силовых кабелей (например, класс 1 — жесткий, класс 5 — гибкий). Для кабелей данных определяется конструкцией жилы (монолитная — для стационарной прокладки, многопроволочная — для патч-кордов).
• Наличие и тип брони: Броня из стальных лент или оцинкованной проволоки защищает кабель от грызунов и механических повреждений при прокладке в земле.
• Тип оболочки:
  • ПВХ: Для общих условий внутри помещений.
  • Полиэтилен (PE): Для наружной прокладки, стойкость к УФ-излучению и влаге.
  • LSZH (Low Smoke Zero Halogen): Оболочка с пониженным дымовыделением и без галогенов. Обязательна для использования в метро, аэропортах, ЦОД и других объектах с массовым пребыванием людей.

3. Стандарты и сертификация

Производство и испытания кабелей регламентируется национальными и международными стандартами:

• Международные: IEC (International Electrotechnical Commission), ISO/IEC.
• Европейские: EN (EuroNorm).
• Американские: ANSI/TIA/EIA, NEC (National Electrical Code).
• Российские: ГОСТ Р, ТУ (Технические условия).

Сертификация по стандартам (например, UL, ETL в США, РСТ в России) подтверждает соответствие кабеля заявленным характеристикам и требованиям безопасности.

Выбор кабеля для конкретных условий прокладки

1. Внутренняя прокладка (в зданиях):
   • Силовые: ВВГнг(А)-LS, NYM. Обязательно использование кабелей с индексом «нг-LS» или «FR» (Fire Resistant) для групповой прокладки.
   • Данные: Витая пара в ПВХ-оболочке, UTP или F/UTP. В потолочных пространствах и фальшполах — кабели с оболочкой LSZH.
2. Наружная прокладка (по фасадам, между зданиями):
   • Силовые: Кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (Черный цвет, стойкий к УФ). Например, ВВГ-ХЛ или специальные марки для улицы.
   • Данные: Витая пара с оболочкой PE (для воздушной прокладки часто с тросом). Оптоволоконные кабели с защитой от влаги и армированием.
3. Прокладка в земле (траншея):
   • Силовые: Бронированные кабели (АВБбШв, ВБбШв). Броня защищает от механических повреждений, герметизированная оболочка — от влаги.
   • Данные: Бронированные оптоволоконные кабели с защитой от грызунов и влаги (типа «трубка-стержень» с гидрофобным заполнением).
4. Промышленные помещения и ЦОД:
   • Силовые: Кабели с изоляцией XLPE, стойкие к нагреву и химическим воздействиям.
   • Данные: Высококатегорийная витая пара (Cat 6A и выше) с качественным экранированием (S/FTP) для защиты от промышленных помех. Патч-корды с многопроволочными жилами для гибкости. Оптоволокно OM4/OM5 для магистралей.

Монтаж, тестирование и обслуживание

• Монтаж: Требует соблюдения норм по минимальному радиусу изгиба (для ВОЛС — особенно критично), правил разделки и заземления экранов. Несоблюдение ведет к деградации характеристик или повреждению.
• Тестирование:
  • Витая пара: Использование кабельных тестеров (Fluke DSX, Ideal). Проверяются параметры: карта соединения (wiremap), длина, вносимые потери (Insertion Loss), NEXT, PS-NEXT, ACR-F, Return Loss и др. на соответствие стандарту (например, TIA-568.2-D).
  • ВОЛС: Использование рефлектометров (OTDR) и измерителей потерь (OLTS). Измеряется затухание на длине волны 1310 нм и 1550 нм для SMF, 850 нм и 1300 нм для MMF.
  • Силовые кабели: Испытание повышенным напряжением постоянного тока, измерение сопротивления изоляции мегомметром.
• Обслуживание: Включает периодический визуальный осмотр, контроль температуры в точках соединения, перепроверку параметров линии при модернизации сети.

---

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Что выбрать для новой офисной сети: витую пару Cat 6 или Cat 6A?
Рекомендуется Cat 6A. Хотя Cat 6 поддерживает 10 Гбит/с, она делает это стабильно лишь на дистанции до 55 метров, что создает риски на объектах со сложной планировкой. Cat 6A гарантирует 10 Гбит/с на полных 100 метров и обладает лучшими параметрами защиты от помех, что обеспечивает запас на будущее.

2. Почему для прокладки в земле требуется именно бронированный кабель?
Броня (стальные ленты или проволока) защищает кабель от продавливания грунтом, смещений почвы, а главное — от повреждений острыми предметами и грызунами. Прокладка обычного кабеля в земле без защиты приведет к его быстрому выходу из строя.

3. В чем принципиальная разница между многомодовым и одномодовым оптическим волокном?
Ключевое различие — размер сердцевины и физика распространения света.

• Многомодовое (MMF): Большая сердцевина (50/62.5 мкм), по которой одновременно передается много мод (лучей) света. Из-за модовой дисперсии сигнал быстрее «размазывается», что ограничивает дистанцию передачи.
• Одномодовое (SMF): Малая сердцевина (9 мкм), по которой распространяется только одна мода. Это позволяет передавать сигнал на значительно большие расстояния с меньшими потерями.

4. Обязательно ли заземлять экран витой пары F/UTP или S/FTP?
Да, обязательно. Незаземленный экран не только не выполняет свою защитную функцию, но и сам становится антенной, принимающей и переизлучающей электромагнитные помехи. Заземление должно быть выполнено с одной стороны (обычно на коммутационном патч-панели) для избежания контуров заземления, если иное не предусмотрено производиком активного оборудования.

5. Можно ли использовать алюминиевый кабель (АВВГ) для разводки внутри квартиры или офиса?
Согласно действующим редакциям ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), в зданиях следует применять кабели с медными жилами. Алюминиевые кабели сечением менее 16 мм² для групповых сетей внутри зданий запрещены из-за их низкой механической надежности (алюминий хрупок и «течет» под давжением), высокой склонности к окислению и худшей проводимости.

6. Что означает маркировка «LSZH» на оболочке кабеля и где ее применение критично?
LSZH (Low Smoke Zero Halogen) — материал оболочки с пониженным дымовыделением и не содержащий галогенов (хлор, фтор и др.). При возгорании такие кабели выделяют минимальное количество плотного едкого дыма и коррозионно-активных газов, которые опасны для людей и электроники. Их применение критично в местах с массовым пребыванием людей (метро, аэропорты, торговые центры), а также в серверных и ЦОД для защиты дорогостоящего оборудования.

7. Какой минимальный радиус изгиба у оптоволоконного кабеля?
Минимальный радиус изгиба всегда указывается производителем и различается для кабеля под нагрузкой (при монтаже) и в стационарном состоянии. Как правило, для стационарной прокладки он составляет 10-15 внешних диаметров кабеля, а при монтаже — 20 и более. Превышение этого радиуса ведет к росту оптических потерь и необратимому микротрещиноватию волокна.