Медные телефонные кабели

Медные телефонные кабели: конструкция, типы, параметры и применение

Медные телефонные кабели представляют собой класс кабелей связи, предназначенных для передачи сигналов телефонной связи, данных низкой и средней скорости, а также для организации абонентских линий в сетях доступа. Несмотря на активное развитие волоконно-оптических технологий, медные кабели сохраняют свою актуальность в сегменте «последней мили», внутризоновой связи, а также в качестве магистральной среды в унаследованных инфраструктурах (PSTN). Их функционирование основано на передаче электрических сигналов по скрученным парам (витым парам) из медной проволоки.

Конструкция и основные элементы

Конструкция медного телефонного кабеля является многослойной и включает несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Токопроводящая жила

Изготавливается из электротехнической меди высокой чистоты (не ниже МТ). Основные параметры:

• Диаметр: Наиболее распространены диаметры 0.4 мм, 0.5 мм, 0.6 мм, 0.7 мм. Реже используются 0.32 мм, 0.8 мм, 0.9 мм. Диаметр напрямую влияет на затухание сигнала и длину регенерационного участка.
• Форма: Круглая (твердая, мягкая) для стационарной прокладки. Иногда используется прямоугольное сечение (проволока квадратного профиля) для увеличения заполнения в многопарных кабелях.
• Покрытие: Голая медь или медь с покрытиями (олово, серебро) для улучшения паяемости или защиты от окисления в особых условиях.

Изоляция жилы

Наносится на каждую жилу для обеспечения электрической изоляции между проводниками в паре и между парами. Материалы:

• Полиэтилен (ПЭ): Высокоплотный полиэтилен (High Density PE — HDPE) – стандарт для внешней изоляции.
• Полипропилен (ПП): Используется реже, обладает хорошими электрическими характеристиками.
• Вспененный полиэтилен (Foamed PE): Применяется для снижения диэлектрической проницаемости, что уменьшает емкость пары и улучшает высокочастотные характеристики.
• Поливинилхлорид (ПВХ): В основном для кабелей внутренней прокладки, благодаря гибкости и нераспространению горения.

Цветовая маркировка изоляции строго стандартизирована (по системе «цвет-полоска») для идентификации пар и жил при монтаже.

Скрутка (образование витой пары)

Две изолированные жилы скручиваются вместе с определенным шагом. Скрутка является фундаментальным элементом, обеспечивающим защиту от внешних электромагнитных помех и снижающим взаимные влияния между парами в одном кабеле (переходное затухание). Шаг скрутки различен для разных пар в одном кабеле, чтобы минимизировать перекрестные наводки.

Сердечник кабеля

Представляет собой совокупность всех скрученных пар (или четверок), собранных в единый пучок. Конструкции сердечника:

• Повивная скрутка: Пары или четверки последовательно накладываются концентрическими слоями (повивами). Классическая конструкция для кабелей большой парности.
• Пучковая скрутка: Пары предварительно собираются в группы (пучки), которые затем скручиваются в сердечник. Упрощает идентификацию пар.
• Скрутка по системе «звезда»: Четверки скручиваются вокруг общего центра (стержня).

Экран

Не все телефонные кабели имеют экран. Его наличие определяется условиями эксплуатации.

• Индивидуальный экран пары/четверки: Фольга или оплетка вокруг каждой пары (категоризированные кабели).
• Общий экран: Алюмополимерная лента (лавированная алюминиевая фольга), медная или алюминиевая оплетка, либо их комбинация (фольга+оплетка), наложенная поверх сердечника. Защищает от внешних электромагнитных помех и выполняет функцию дренажного проводника.

Внешняя оболочка

Защищает сердечник от механических повреждений, влаги, химических веществ и других внешних воздействий. Материалы:

• Полиэтилен черный (ПЭ): Для кабелей наружной прокладки. Обладает стойкостью к ультрафиолету, влаге, перепадам температур.
• Поливинилхлорид (ПВХ): Для кабелей внутренней прокладки. Может быть с пониженной горючестью (LS, FR).
• Материалы без галогенов (Halogen Free): Для прокладки в людных местах и закрытых пространствах, т.к. при горении не выделяют едких и токсичных газов.

Гидрофобные заполнители и броня

Для кабелей, прокладываемых в грунт или в условиях повышенной влажности, применяется гидрофобный заполнитель (гель) в сердечнике или под оболочкой для блокировки распространения влаги. Для дополнительной механической защиты используется броня: стальная гофрированная лента, стальные оцинкованные проволоки или профилированная стальная лента.

Классификация и типы медных телефонных кабелей

Классификация осуществляется по множеству признаков.

По области применения и месту прокладки

• Кабели для внешней (воздушной, подземной) прокладки: ТПП, ТЗ, ТППэп, ТППпЗ, ТППпБ. Имеют влагостойкую полиэтиленовую оболочку, часто с гидрофобным заполнением и броней.
• Кабели для внутренней прокладки: ТРВ, ТРП, КСПВ, UTP (Cat.3, Cat.5e). Имеют оболочку из ПВХ или безгалогенных материалов.
• Кабели распределительные абонентские (кроссовые): ТРВ, ТРП, КСПВ – малой парности (2, 4 пары), гибкие, для разводки внутри зданий.

По конструкции и наличию экрана

• Неэкранированные (UTP — Unshielded Twisted Pair): Кабели категорий 3, 5e и др. без общего экрана.
• Экранированные:
  • FTP (Foiled Twisted Pair): С общим экраном из фольги.
  • STP (Shielded Twisted Pair): С экраном из оплетки вокруг каждой пары и общим экраном.
  • SF/UTP (Shielded Foiled/Unshielded Twisted Pair): С общим экраном «фольга+оплетка», но без экранов пар.

По числу пар (четверок)

Выпускаются в широком диапазоне: от 2-парных (квартальных) до кабелей емкостью 2400 пар и более. Наиболее распространенные типоразмеры: 10, 20, 30, 50, 100 пар.

Основные электрические параметры и характеристики

Качество передачи сигнала по медному кабелю определяется набором строго нормируемых параметров.

Первичные параметры (на единицу длины)

• Сопротивление постоянному току (R0): Зависит от диаметра жилы, температуры и длины. Нормируется в Ом/км.
• Индуктивность (L0): Зависит от геометрии пары и частоты. Обычно 0.4-0.8 мГн/км.
• Емкость (C0): Зависит от диэлектрика и расстояния между жилами. Нормируемое значение для междугородных кабелей – около 36 нФ/км.
• Проводимость изоляции (G0): Зависит от качества диэлектрика и частоты.

Вторичные параметры (зависят от первичных и частоты)

• Затухание (Attenuation, α): Ослабление сигнала по мере его распространения по кабелю. Измеряется в дБ/км. Критически важный параметр, определяющий максимальную длину линии без регенерации/усиления. Растет с увеличением частоты и уменьшением диаметра жилы.
• Волновое сопротивление (Zв): Комплексное сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии. Для телефонных кабелей общего применения обычно составляет 600 Ом или 100 Ом (для кабелей категорий). Должно быть согласовано с импедансом оборудования.
• Переходное затухание на ближнем (NEXT) и дальнем (FEXT) конце: Характеризует защищенность от помех между парами в одном кабеле. Чем выше значение в дБ, тем меньше взаимное влияние.

Таблица 1: Зависимость погонного сопротивления и затухания от диаметра жилы (на частоте 1 кГц)

Диаметр жилы, мм	Сечение, мм²	Сопротивление (R0), Ом/км (при +20°C)	Примерное затухание на 1 кГц, дБ/км
0.32	~0.0804	~236.0	~1.8-2.0
0.40	~0.1257	~148.0	~1.4-1.6
0.50	~0.1963	~95.0	~1.1-1.2
0.60	~0.2827	~65.8	~0.9-1.0
0.70	~0.3848	~48.3	~0.75-0.85

Стандарты и маркировка

Производство и применение медных телефонных кабелей регламентируется национальными (ГОСТ, ТУ) и международными стандартами (ITU-T, ISO/IEC, EIA/TIA).

• ГОСТ 22498-78 (и более поздние редакции): Кабели связи симметричные с звездной скруткой. Основной стандарт для магистральных и зоновых кабелей в РФ (марки ТПП, ТЗ, ТППэп).
• Стандарты серии ISO/IEC 11801 и TIA/EIA-568: Определяют категории кабелей (Cat.1 — Cat.8) на основе полосы пропускания и параметров. Для аналоговой телефонии достаточно Cat.1/Cat.3, для цифровых технологий (xDSL) требуются Cat.5e и выше.
• Маркировка по ГОСТ: Пример: ТППэп 50х2х0.5.
  • Т – телефонный.
  • П – полиэтиленовая изоляция жил.
  • П – полиэтиленовая оболочка.
  • эп – экран из алюмополимерной ленты и медной проволоки-дренажа.
  • 50х2х0.5 – 50 пар, жилы в паре, диаметр жилы 0.5 мм.

Области применения и технологии передачи

Современное применение медных кабелей вышло далеко за рамки классической аналоговой телефонии (POTS — Plain Old Telephone Service).

• Абонентские линии (Local Loop): Подключение абонентов к АТС (аналоговая или цифровая ISDN телефония).
• Цифровые технологии абонентского доступа xDSL: ADSL, ADSL2+, VDSL2 позволяют по тем же парам передавать высокоскоростной интернет-трафик (до сотен Мбит/с на коротких расстояниях) одновременно с аналоговой телефонией, используя частотное разделение.
• Организация соединительных линий между АТС (СЛ): С использованием цифровых систем передачи (ИКМ-30, ИКМ-120 и т.д.).
• Внутриобъектовые сети: Разводка телефонной связи в офисных и административных зданиях, часто на основе структурированных кабельных систем (СКС) с использованием кабелей категории 3, 5e и выше.
• Системы сигнализации и контроля (ОПС, СКУД): Передача данных от датчиков и контроллеров.
• Прокладка в коллекторах, канализации, по опорам воздушных линий связи (ВОЛС).

Монтаж, соединение и измерения

Качественный монтаж – залог долговечной и стабильной работы кабельной линии.

• Монтаж: Включает прокладку, натяжение (с контролем усилия), заземление экранов и брони (при наличии). Для внешних кабелей обязательна герметизация окончаний муфтами.
• Соединение: Выполняется методом скрутки с последующей пайкой или сваркой, либо с помощью механических соединителей (скотч-локи, модульные разъемы). В кроссовых шкафах применяются IDC-контакты (ножевой обжим) на патч-панелях.
• Измерения: Проводятся для приемки линии и диагностики:
  • Измерение шлейфового сопротивления (Ом/км).
  • Измерение сопротивления изоляции (МОм*км).
  • Измерение рабочей емкости (нФ/км).
  • Измерение затухания на рабочих частотах (дБ).
  • Испытание повышенным напряжением (для проверки герметичности оболочки).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ТПП от ТППэп?

Кабель ТПП имеет полиэтиленовую изоляцию и оболочку, но не имеет экрана. Кабель ТППэп дополнительно оснащен экраном в виде алюмополимерной ленты и медной проволоки-дренажа, что делает его устойчивым к внешним электромагнитным помехам и позволяет использовать в условиях повышенных индустриальных помех или вблизи силовых линий.

Какой максимальной длины может быть абонентская медная линия для аналоговой телефонии?

Теоретически, при диаметре жилы 0.5 мм и соответствии параметров нормам, работоспособная аналоговая линия может достигать 8-10 км. Однако на практике качество связи (уровень громкости, наличие шумов) начинает ухудшаться уже после 4-5 км. Для цифровых технологий (xDSL) максимальная длина строго зависит от скорости: для ADSL2+ на 0.5 мм это примерно 3-4 км до 15 Мбит/с, для VDSL2 на 100 Мбит/с – не более 400-500 метров.

Можно ли использовать витую пару категории 5e/6 для аналоговой телефонии?

Да, и это часто практикуется в СКС. Одна пара 4-парного кабеля Cat.5e/6 используется для телефонии, остальные – для LAN. Кабели высших категорий имеют лучшие электрические параметры (меньшее затухание, лучшая защищенность), что только повысит надежность телефонной линии. Важно помнить о правилах разделки и обжима – для телефонии обычно используется 2-контактный разъем RJ11 или RJ45, подключаемый к центральным контактам (например, 4-5 или 3-6).

Что такое «звездная» скрутка и чем она лучше «парной»?

«Звездная» скрутка (четверка) – это скрутка четырех жил вокруг общей оси. Две диагонально расположенные жилы образуют рабочую пару. Такая конструкция обеспечивает более стабильные электрические параметры пары (емкость, волновое сопротивление) по всей длине кабеля и лучшую защищенность от влияний, так как геометрическое положение жил фиксировано. Она исторически характерна для отечественных магистральных кабелей (ТПП). «Парная» скрутка (две жилы) более проста и характерна для кабелей СКС.

Почему при повреждении влагозащищенного кабеля с заполнителем его сложно ремонтировать?

Гидрофобный заполнитель (гель) имеет тиксотропные свойства – в спокойном состоянии он вязкий, но при механическом воздействии (разделка кабеля) разжижается и растекается. Он сильно загрязняет инструмент, руки и мешает качественной пайке или сварке жил. Для работы с таким кабелем требуется специальная технология очистки жил от заполнителя с помощью очищающих паст или растворителей.

Как влияет температура на параметры кабеля?

Повышение температуры окружающей среды приводит к увеличению сопротивления медной жилы (температурный коэффициент сопротивления меди ~0.004 на 1°C), что ведет к росту затухания. Также может незначительно меняться емкость. Поэтому при прокладке в жарких климатических зонах или в нагреваемых каналах это необходимо учитывать. Нормируемые параметры обычно приводятся для температуры +20°C.

В чем принципиальное отличие «телефонного» кабеля от «сигнально-блокировочного» (КСБ)?

Телефонные кабели оптимизированы для передачи переменного тока в речевом диапазоне частот (300-3400 Гц) и выше (для xDSL). Сигнально-блокировочные кабели (КСБ) предназначены в первую очередь для передачи постоянного тока и сигналов релейной автоматики в системах железнодорожной блокировки. Их параметры (емкость, сопротивление изоляции) нормируются в других диапазонах, часто они имеют меньшее число пар и усиленную защиту от механических воздействий.