1.مقدمة
مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر، زادت كمية المعلومات على الشبكة بسرعة فائقة، وازدادت متطلبات المستخدمين لسرعة نقل المعلومات. إذا كان هناك موضوع أبدي في بناء الشبكة، فهو الطلب المتزايد على عرض النطاق الترددي، كما زاد عرض النطاق الترددي لنظام الكابلات المتكامل، وهو منصة الاتصالات للشبكة، وفقًا لذلك. لقد تطورت الكابلات الرقمية لأنظمة الكابلات المتكاملة من الفئة 5 إلى الفئة 5 الفائقة، والآن تحظى كابلات الفئة 6 و7 أيضًا باهتمام متزايد من المتخصصين في الصناعة في الداخل والخارج. تتطلب تطبيقات النطاق الترددي العالي أحدث تقنيات كابلات الشبكة، وتلبي تقنية كابلات الفئة 6 التطبيقات التجارية الحالية من خلال عرض النطاق الترددي البالغ 250 ميجاهرتز، والذي يمثل أعلى قدرة على عرض النطاق الترددي التي يمكن أن يدعمها الزوج الملتوي غير المحمي والزوج الملتوي المحمي (للزوج الملتوي المحمي بالكامل). ومع ذلك، لا تزال التكنولوجيا تتقدم وهي مسألة وقت فقط قبل أن لا يكون 250 ميجا هرتز كافيًا لتلبية احتياجات السكان، لذلك تم تطوير كابل الفئة 7 (الدرع الإجمالي بالإضافة إلى الدرع المزدوج) بعروض نطاق تصل إلى 600 ميجا هرتز لتوسيع نطاق الشبكة بشكل كبير. قدرات الشبكة المحلية.
2. تصميم وتصنيع كابلات الفئة السادسة
تفتح أنظمة الفئة 6 مفهومًا جديدًا تمامًا لعرض النطاق الترددي، مما يوفر عرض نطاق ترددي أعلى بمقدار 2.5 مرة من معيار الفئة 5 الحالي، مع مناعة عالية للضوضاء، مما يضمن عرض نطاق ترددي عالٍ وحجم بيانات كبير ومسافة نقل طويلة ومناعة عالية للتداخل، مما يوفر اتصالاً أكثر سلاسة مسار لتطبيقات الشبكة المستقبلية. مع نشر معيار كابلات الفئة 6، كثفت العديد من الشركات المصنعة الترويج لأنظمة كابلات الفئة 6، ولكن لا يوجد العديد من الشركات المصنعة للمنتجات المتوافقة حقًا مع معيار الفئة 6. التوافق. العوامل الرئيسية لإنتاج كابل مؤهل من الفئة 6 هي: القدرة على ضمان المعدات، وتصميم المنتج السليم علميًا، والتحكم الدقيق في العملية. تستخدم تقنية الفئة 6 بنية كبلات مختلفة تمامًا عن تلك المستخدمة قبل الفئة 5 ويمكنها دعم النطاق الترددي للشبكة الذي يصل إلى 250 ميجا هرتز.
2. النقاط الرئيسية في تطوير كابلات الفئة 6
إن مفتاح تطوير كابل بيانات الفئة 6 هو تحسين وضمان دقة التصنيع والاستقرار والتوحيد للكابل. اللف للخلف، والذي هو في الواقع لف مسبق، يعني أن الأسلاك الفردية يتم منحها قدرًا معينًا من الالتواء في الاتجاه المعاكس قبل تطبيق الالتواء على الزوج، مما يؤدي إلى مقاومة مميزة أكثر سلاسة مقابل منحنى التردد. تعمل الزيادة في معدل الالتواء على تحسين الأداء الكهربائي، ولكن لها أيضًا تأثير جانبي يتمثل في تدمير هيكل السلك الأحادي جزئيًا. الأكثر صعوبة في اجتياز مواصفات الأداء لكابلات الفئة 6 هي: التوهين، وتوهين التداخل القريب وقوته، وتوهين التداخل البعيد وقوته، وخسارة الإرجاع، والتي يمكن تحسينها عن طريق زيادة قطر الموصلات و اختيار مواد أفضل. من خلال تصميم خطوة معقولة للأزواج الأربعة، تم تحسين الحديث المتبادل في الطرف القريب والحديث المتبادل في الطرف البعيد، في حين تعمل العظام المتقاطعة البلاستيكية في وسط الكابل على تثبيت المواضع النسبية للأزواج الأربعة وعزل الأزواج عن بعضها البعض، مما يقلل من تداخل الحديث المتبادل وتحسين جودة الإرسال لضمان أداء كهربائي مستقر وموثوق. تتوفر أيضًا كابلات الفئة 6 بتكوين غير هيكلي. ومع ذلك، يمكن أن يتغير الوضع النسبي لأزواج الأسلاك الأربعة بسبب قوى خارجية، مما يؤثر على أداء توهين التداخل للكابل النهائي، مما يؤدي إلى أداء كهربائي أقل استقرارًا من النوع الهيكلي. هذا النوع من الكابلات أقل استخدامًا اليوم. هذا النوع من الكابلات أقل استخدامًا اليوم.
3. تصميم وتصنيع كابلات الفئة السابعة
1. الاتجاهات في كابلات الفئة 7
عندما تم إجبار الكابلات المحمية بواسطة الكابلات غير المحمية في الصين قبل بضع سنوات على الدخول في مجال ضيق ذي متطلبات سرية عالية، عندما كان من المتوقع أن تمثل الفئة 6 الحد الأقصى للكابلات النحاسية وأن الألياف الضوئية ستحل محل النحاس كوسيلة نقل عالية السرعة ، لم يكن أحد يتخيل أن رغبة الناس في السرعة ستكون سريعة جدًا بحيث تصبح شبكة 10 جيجابت حقيقة واقعة في غمضة عين، وأن الكابلات المحمية، ممثلة بالفئة 7، ستحظى بفرص جديدة في عالم عالي السرعة بيئة. تتمتع الكابلات المحمية التي تمثلها الفئة 7 بفرصة جديدة للتطور في بيئة عالية السرعة. في الوقت الذي يتم فيه انتقاد الكابلات المحمية باعتبارها باهظة الثمن وصعبة الصيانة، فإن المزايا الفريدة لكابلات الفئة 7 في حمل إشارات عالية التردد أعطت الكابلات المحمية فرصة جديدة للحياة. يمكن استخدام كابلات الفئة 6 لنقل 10 جيجابت إيثرنت، ولكنها تقتصر على مسافات لا تزيد عن 100 متر. وذلك لأن الإشارات عالية التردد عرضة للتداخل، وطبقة التدريع بين أزواج الكابلات المحمية من الفئة 7 جعلت النقل النحاسي لـ 10 جيجابت إيثرنت هو الطريقة السائدة. إنه آمن للغاية، مع حماية منفصلة للأزواج لتقليل تداخل الترددات اللاسلكية (RFI) والقضاء على الحاجة إلى إلكترونيات باهظة الثمن لتقليل التداخل. نظرًا لأن كابلات الفئة 7 تحتوي على "تطبيق قاتل" في تطبيقات 10 جيجابت، فإن استخدام الكابلات المحمية لم يعد يقتصر على منطقة واحدة ذات متطلبات سرية عالية مثل الحكومة الإلكترونية، مما يفتح بيئة تطبيقات أوسع للكابلات المحمية، وبالتالي ترتبط كابلات الفئة 7 ارتباطًا وثيقًا بتطوير شبكة 10 جيجابت إيثرنت حتى ~ up.
ولذلك ترتبط كابلات الفئة 7 ارتباطًا وثيقًا بتطوير 10 جيجابت إيثرنت.
يتمتع نظام الكابلات المحمية، الذي نشأ في أوروبا، بخصائص EMC ممتازة وسرية عن طريق التوازن الملتوي للزوج الملتوي وتأثير التدريع لطبقة التدريع المعدنية، والتي تمنع بشكل فعال إشارات التداخل الكهرومغناطيسي الخارجية والإشعاع الكهرومغناطيسي من خطافات الكابلات من الهروب. يمكن أن يكون الكابل المحمي محميًا بشكل معدني لكل زوج أو لأربعة أزواج من الأسلاك، وذلك بسبب تأثير الجلد وتأثير الانعكاس والامتصاص للدرع المعدني. وهذا يسمح بفصل أفضل للمجالات الكهرومغناطيسية المحيطة ويقلل من التداخل بين الأزواج المحمية بشكل فردي أو بين أربعة أزواج من الأسلاك. تم نشر معيار IEC 61156-5 من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في مارس 2002. يوفر معيار IEC 61156-5 أساسًا لإنتاج كابلات الفئة 7، والتي تكون عادةً من بناء SSTP (تدريع زوج الأسلاك بالإضافة إلى إجمالي التدريع). بعد الحسابات النظرية والبحث والتطوير، قمنا بتصميم المعلمات الهيكلية الرئيسية لكابل الفئة 7 ومتطلبات النقص موضحة في الجدول أدناه.
3. النقاط الرئيسية في تطوير كابل الفئة 7
يعد التوهين والتداخل من أهم معلمات الإرسال، كما أن زيادة قطر الموصلات النحاسية تقلل من التوهين. يؤدي استخدام غلاف نفطة مادي وعزل غلاف نفطة إلى تقليل القطر الخارجي للكابل وتقليل السعة، مما يؤدي بدوره إلى تقليل التوهين. يتم توفير دروع منفصلة من رقائق الألومنيوم لكل زوج. يمكن التخلص من التداخل بين الأزواج ويمكن التخلص من التداخل الكهربائي من البيئة وتقليله، مما يحسن التوافق الكهرومغناطيسي. تجنب التجاعيد في رقائق الألومنيوم الطولية لضمان أداء التدريع ونقل الحركة. إن استخدام أزواج ملتوية كبيرة الحجم مع اختلافات صغيرة في درجة الصوت يقلل من تشوه الكابل ويقلل من التأخير الزمني وفروق التأخير. يجب تجميع الأزواج الملتوية معًا. يجب أن يقلل الالتواء من تشوه البثق عند نقاط التلامس للنوى المجدولة ويجب أن يتم بنفس التوتر لتقليل قيم المقاومة واختلال التوازن في السعة. يمكن للأزواج الملتوية أن تحسن تقلبات المعاوقة الناتجة عن الانحراف المركزي للأسلاك الفردية أو أقطار الأسلاك غير المستوية. وهذا يجعل أداء الإرسال أكثر استقرارًا. يمنع الالتواء للخارج تدهور أداء ناقل الحركة للزوج الملتوي بسبب التشوه الالتوائي. إن استخدام جديلة النحاس أو درع رقائق الألومنيوم على الجزء الخارجي من قلب الكابل يقلل من مقاومة النقل، ويزيل أو يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي المحيط ويثبت هيكل الكابل ومعلمات النقل.
4. الفئة 6.7 التحكم في عملية الكابلات ومتطلبات المعدات
بالنسبة لإنتاج كابلات الفئة 6 والفئة 7 عالية الأداء، فإن التصميم الهيكلي الدقيق وحده ليس كافيًا على الإطلاق. يعد التحكم الصارم في العمليات والأداء الممتاز للمعدات في جميع العمليات أمرًا مهمًا لتلبية متطلبات الكابلات.
1. سلك واحد
يجب أن يكون للموصلات النحاسية معامل مقاومة لا يختلف بشكل كبير؛ صلب لاستطالة متوازنة ± 1%؛ قطر الموصل محدود بـ ±0.002ram؛ القطر الخارجي للعزل يقتصر على ±0.01 مم؛ السعة المحورية محدودة بـ ±1.5pF/m؛ تركيز أكبر من 96%؛ تقلبات درجة حرارة التسخين المسبق للموصل صغيرة، بحيث تكون الأسلاك النحاسية والعزل بين السندات الجيدة؛ يجب أن يكون ثابت العزل الكهربائي المكافئ للعزل على الخط الفردي بأكمله موحدًا. يجب أن يكون ثابت العزل الكهربائي المكافئ للعزل منتظمًا. يجب أن يكون بثق المادة الرغوية موحدًا، ويجب أن يكون التباين في ضغط الحقن، والتباين في سرعة المسمار، والتباين في شد السحب والسحب صغيرًا قدر الإمكان، ويجب أن تكون طبقة الرغوة موحدة وكثيفة.
2. اللف والغربلة
يجب أن يكون التغير في شد السلك المفرد أقل من ±10% خلال عملية اللف. يجب أن يكون نصف قطر انحناء السلك أكبر من 50 مم لتجنب تقليل التصاق السلك النحاسي بالعزل. يمكن حل مشكلة التركيز وعدم انتظام العزل من خلال توفير أجهزة إزالة الالتواء المناسبة، مع تفاوت قدره ±0.5 مم بين الأزواج الملتوية. يجب الحفاظ على التماثل والفصل المحوري بين الموصلين أثناء الإنتاج لمنع عدم التماثل في الالتواء. يجب أن يختلف شد شريط التدريع بنسبة أقل من ±10% طوال عملية التدريع. يجب حماية جميع الأزواج الذين تقطعت بهم السبل بضغط متساوٍ.
3. تشكيل الكابلات وتدريعها
يجب ضمان الاستقرار الهندسي للزوج الذي تقطعت به السبل عند تشكيل الكابل. إعادة اللف هو خيار عملي. يجب أن يظل شد التمديد للزوج المجدولة في حدود ± 10٪ طوال عملية تشكيل الكابل ويجب أن يكون نصف قطر الانحناء للزوج المجدولة أكبر من 75 مم. يجب أن يكون التوتر العكسي للأزواج الأربعة من الأسلاك المجدولة هو نفسه لضمان هندسة الكابلات الجيدة. يجب أن يظل شد الشريط اللاصق ثابتًا أثناء عملية غربلة رقائق الألومنيوم ويجب منع التقلبات الدورية في التوتر ويجب أن تكون أقل من ±10%. بالنسبة لدروع التضفير النحاسية، يجب التحكم بفعالية في شد وكثافة التضفير للسلك النحاسي المضفر. يجب أن يكون للكابلات التي تحتوي على 4 أزواج مجدولة نصف قطر انحناء يبلغ 150 مم أو أكثر.
5. اختيار معدات الكابلات الرقمية
من المعروف أن هناك طريقتين لتصنيع الكابلات الرقمية: خطوة واحدة وخطوتين، لذلك يجب مراعاة الجوانب التالية عند اختيار المعدات.
لا يمكن إجراء فحص الزوج بخطوة واحدة إلا باستخدام شريط واحد. يتم التخلص من التخزين الوسيط للأسلاك المجدولة، وبالتالي توفير العمالة. تعتبر طريقة الخطوة الواحدة أقل تكلفة من طريقة الخطوتين لنفس القدرة الإنتاجية، وهي مناسبة لإنتاج الكابلات الرقمية المثبتة، والتي تكون أكثر احترافية وكفاءة. ومع ذلك، فهذا يعني أيضًا التخلي عن مجموعة متنوعة من طرق العمليات. يمكن تجهيز الطريقة المكونة من خطوتين بجهاز دفع اختياري مع وظيفة سحب قابلة للتعديل في نطاق من 0 إلى 50%. يسمح مسار دفع السلك الواحد البسيط بتحكم أفضل في شد الدفع، وبالنسبة للكابلات المحمية، يمكن تصميم شريط التدريع ليكون أكثر ليونة ويمكن لف أكثر من شريط حماية حول زوج الأسلاك. يمكن أيضًا تشكيل الكابل باستخدام جهاز دفع اختياري مع وظيفة الالتواء القابلة للتعديل في النطاق 0-100% لمنع التغييرات في هيكل الزوج الملتوي بحيث لا يتغير الزوج الملتوي ولا تتغير الشاشة أثناء تشكيل الكابل. من خلال ضبط شد الدفع، يكون شد السلك المجدولة ثابتًا على طول الكابل بالكامل. إذا كنت تخطط لإنتاج كابلات رقمية أكثر تقدمًا في المستقبل وتنوي توسيع تردد استخدام الكابل إلى IGHZ وما بعده، فيجب عليك اختيار خط إنتاج من خطوتين يكون مرنًا ومتعدد الاستخدامات بما يكفي لتلبية جميع المتطلبات الجديدة.
6. توقعات السوق
ستشهد السنوات القليلة المقبلة وصول سوق أنظمة الكابلات من الفئة 6 والفئة 7 إلى ذروته، ويعد اختيار كابل الفئة 6 أمرًا مهمًا لتلبية الاحتياجات المستقبلية للشبكة، حيث سيوفر بالتأكيد أداءً وعرض نطاق ترددي أعلى من الفئة الفائقة 5. إذا كنت في طليعة تكنولوجيا الشبكات، فمن المهم أن يكون لديك كابلات من الفئة 6.
تكتسب أنظمة كابلات الفئة 6 حاليًا زخمًا في سوق الكابلات المتكاملة، حيث يقوم العديد من مصنعي الكابلات بإطلاق منتجات كابلات الفئة 6.
على الرغم من أن كابلات الفئة 6 تكتسب زخمًا، إلا أن الشركات المصنعة الرائدة للكابلات لا تدع هذه الفرصة تفوتها. ستكون صناعة التعليم ومراكز البيانات الكبيرة وغيرها من المجالات ذات متطلبات سرعة الشبكة العالية هي المجالات الأولى لتطبيق كابل الفئة 7، والذي تم استخدامه بالفعل بنجاح في ألمانيا ومن المتوقع استخدامه بشكل رئيسي في السوق الأوروبية في السنوات القادمة . نظرًا لأن أنظمة الكابلات المحمية أصبحت مقبولة على نطاق أوسع من قبل المستخدمين وتم الاعتراف بأهمية التوافق الكهرومغناطيسي على نطاق أوسع، فإن استخدام الأنظمة المحمية لم يعد يقتصر على السوق الأوروبية. سيكون لكابلات الفئة 7 حصة صغيرة في سوق أمريكا الشمالية، لكن من غير المتوقع أن تهيمن على هذا السوق في المستقبل القريب.
7. الخلاصة
لقد أظهر تطور الكابلات الرقمية على مدى السنوات القليلة الماضية أن سوق الكابلات المتكاملة آخذ في التغير، وحيث أن توقعات السوق غير مؤكدة الآن، فقد لا تكون كذلك في المستقبل. وذلك لأن تطوير منتجات جديدة يتطلب أحيانًا عملية طويلة وشاقة. بالنسبة لجميع المنتجات الجديدة، يجب عمل الاحتياطيات الفنية اللازمة حتى يمكن متابعتها فور بدء السوق، وذلك لأخذ زمام المبادرة في السوق، وإلا ستضيع الفرصة.