Какой он разный CCA кабель
При написании данной статьи мы преследовали две цели: 1) поделиться с нашими партнерами информацией о разных технологиях производства омедненных (CCA) кабелей, 2) помочь неискушенному покупателю разобраться в очередных технологических ухищрениях, на которые идут китайские производители, чтобы снизить себестоимость уже и без того дешевых CCA кабелей.

В одной из самых первых наших статей мы уже писали об омедненных кабелях и предупреждали о возможных проблемах при их использовании. В ней описывались омедненные кабели полученные с использованием технологии плакирования. Напомним, для обозначения омедненного проводника с алюминиевым сердечником используется уже многим знакомая аббревиатура CCA (Cooper Clad Aluminum - алюминий плакированный медью).

Плакирование - это термомеханический процесс, который в случае CCA кабелей заключается в совместном протягивании двух металлов Al и Cu. В медную трубку помещается алюминиевый пруток, после нагрева «композитную» заготовку протягивают через валики. Сцепление между металлами осуществляется в результате диффузии под влиянием совместной деформации горячей заготовки.

Биметаллические проводники полученные по технологии плакирования содержат примерно 30%-35% меди (Cu). Однако нет предела «совершенству» - существует более экономная (в плане использования меди) технология. Биметаллические проводники, полученные с ее помощью, также имеют рыночное название CCA, что, естественно, может запутать. Правда, расшифровывается эта аббревиатура несколько иначе - Copper Coated Aluminum).

По сравнению с толстым слоем (меди), полученным в результате плакирования, проводники, полученные способом электролитического осаждения, содержат более тонкий слой меди – примерно 9%. Таким образом, технология Copper Coated Al позволяет получать еще более дешевые омедненные кабели, чем технология Copper Clad Al. Всего-то изменилось одно слово в аббревиатуре, а экономия меди составила порядка 25%. Согласитесь, неплохой результат для одного слова.

Нетрудно догадаться, что чем меньше биметаллический проводник содержит меди, тем он хуже. Низкое содержание меди естественно скажется не самым лучшим образом на механических, электрических и передаточных характеристиках кабелей. Сигнал в омедненных кабелях с 9% содержанием меди затухает еще быстрей, чем в 35 %-х, что отрицательно влияет на длину сегментов.

В связи с тем, что даже уже в сегменте CCA кабелей развивается ценовая конкуренция, (вызванная технологическими новшествами) рядовому потребителю будет непросто на глазок отличить одну разновидность CCA кабелей от другой. А как показывает практика, импортеры CCA кабелей порой не спешат делиться такой информацией на упаковке или на самом кабеле.

Ну, а мы в конце этой статьи, пожелаем Вам длинных линков, бесперебойного Интернета, а окончательный выбор как всегда за Вами!

В последнее время на рыке появились дешевые кабели для передачи данных (в основном Категории 5Е) со специальной конструкцией проводников. Эти проводники Copper Clad Aluminium Wires (CCAW) состоят из двух различных материалов – жилы изготовлены из алюминия снаружи покрытого медью. Причина такой конструкции очевидна — медь вносит весомую составляющую в общую стоимость кабеля, и частичная замена меди алюминием существенно снижает стоимость кабеля.

Более того, на первый взгляд такие кабели должны иметь хорошие характеристики при передаче высокочастотных сигналов из-за поверхностного эффекта (т.н. Skin-Effect). Теоретическая физика подтверждает то, что при передаче высокочастотных сигналов, сигнал распространяется только по поверхности проводника – что собственно и называется поверхностным эффектом. Таким образом, в кабелях с омедненной алюминиевой жилой (кабель cca), благодаря поверхностному эффекту, сигнал передается по внешнему (медному) слою жилы и поэтому характеристики кабеля должны соответствовать требованиям категории 5е. В действительности – если протестировать только кабель это окажется правдой. И с первого взгляда всё выглядит неплохо! Тогда в чем может быть проблема?


Кабель витая пара должен быть проложен и оконцован с обеих сторон соединителем!
Самое критичное место в инсталляции кабельной системы – это точка, в которой кабель подключается к контактам соответствующих соединителей (с обеих сторон линии). Эти коннекторы представляют собой либо модульные гнезда RJ — 45, либо соединительные блоки, предназначенные для разделки всех 8 проводников (4 пар) кабеля передачи данных.

Все доступные на рынке соединители для медного кабеля витая пара используют один и тот же метод подключения проводников в контакты – метод IDC (Isolation Displacement Contact). Принцип такого контакта показан на иллюстрации справа. Каждая жила в своей изоляции продавливается в ножевые контакты соединителя, в контактной зоне автоматически удаляется изоляция с проводника, и в итоге получается газонепроницаемый контакт (так называемая «холодная сварка») между жилой и ножевыми контактами соединителя. Прижимная сила [ F ]сохраняет надежную фиксацию жилы и гарантирует газонепроницаемую контактную зону [ A ]на протяжении всего срока эксплуатации кабельной системы (до 25 лет!)


Все доступные сегодня на рынке IDC-контакты оптимизированы для подключения полностью медной жилы – но не для омедненной алюминиевой жилы (CCAW)
В последнем случае результат абсолютно непредсказуем и газонепроницаемость контактной зоны не может быть гарантирована!
Более того, согласованность волнового сопротивления (импеданса) является серьезной проблемой. Никто не знает, какая именно часть жилы непосредственно соприкасается с ножевым IDC контактом (медная или алюминиевая), что непосредственным образом влияет на волновое сопротивление.
В дополнение к вышесказанному, современные IDC-контакты разработаны и протестированы с расчетом сохранения надежного контакта с медной жилой во всем диапазоне рабочих температур (обычно от -20°C до +70°C). По этой причине температурные коэффициенты материалов современных IDC контактов согласованы c температурным коэффициентом меди. В то время как алюминий имеет другой температурный коэффициент!


Какие последствия можно ожидать от кабеля сса?
В худшем случае, сразу после инсталляции всё будет выглядеть хорошо (что возможно даже в случае с омедненной жилой) – но спустя некоторое время контакт может пропасть.
Это повлечет за собой много проблем, так же как и увеличение затрат, вызванных непредсказуемыми простоями сети. Именно такой эффект можно ожидать в случае применения кабелей с омедненными алюминиевыми жилами, вызванный температурными изменениями и отсутствием герметичности в зоне IDC-контакта.


И еще один недостаток кабелей с омедненной жилой
Это несовместимость с приложениями PoE (Power over Ethernet). Технология PoE обеспечивает питание абонентских устройств по обычным кабелям передачи данных, для чего требуется очень низкое сопротивление по постоянному току. Но в случае биметаллической жилы постоянный ток будет протекать по центральной алюминиевой жиле, а алюминиевая жила имеет сопротивления гораздо больше, чем медная. Это повлечет за собой большие потери мощности сигнала и приведет к нагреву кабелей, что окажется серьезной проблемой, особенно в случае испрльзования кабельных жгутов.


Выводы и заключение
Что выглядит на первый взгляд вполне логично и правильно, при более детальном рассмотрении может оказаться сомнительным и неоднозначным (когда принимается во внимание технология оконцовки кабеля и особенность работы некоторых приложений). Хорошие качественные соединители для профессиональных инсталляций сегодня разработаны для оконцевания только полностью медной жилы, так как только такая комбинация гарантирует хорошее качество соединения и его надежность. Кабели для передачи данных с омедненной алюминиевой жилой (CCAW) будут стоить дешевле, но, в конечном счете, сэкономленные деньги будут быстро потеряны из-за проблем с передачей информации и отказов в компьютерной сети.

Поэтому приходим к заключению, что для гарантированной работы сетевых приложений могут использоваться только кабели с полностью медной жилой.

Виды биметаллических кабелей витая пара.



Расположение меди в наружном слое, а алюминия или стали внутри конструкции, а не наоборот, весьма важно: с одной стороны, при переменном токе достигается более высокая проводимость всего провода, в целом, с другой — медь защищает расположенную под ней металл от коррозии. Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковых сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода больше, чем медного, в 1,63 раза !!!



В настоящее время получили распространение два вида биметалических кабелей UTP:



1. омеденный стальной проводник ( CCS = Copper Clad Steel )

2. омеденный алюминиевый проводник (CCA = Copper Clad Aluminium )



Витая пара со стальной жилой плакированная медью (ССS), достаточно редкое предложение, в основном на рынке представлены кабели CCA. На наш взгляд, из двух видов омедненных кабелей CCS – наихудший вариант.



Плюсы и минусы



Плюсы:



- Низкая стоимость

- Легкий вес



Минусы:



- Хрупкий, проводник ломается при небольших радиусах изгиба.

- плохо обжимается коннектором RJ-45

- жила плохо держится в разъеме (плавающий контакт)

- небольшая длина сегментов

- непредсказуемость волнового сопротивления (импеданса) в зоне контакта при заделки кабеля в IDC разъем розетки или патч-панели

- как правило, более тонкая жила на синей (4-5) и коричневой (7-8) парах

- в большинстве случаев поддерживает только 10Base-T (т.е. только 10 мбит/сек.)

- непредсказуемое изменение характеристик при последующей перекладке кабеля



Для тех, кто желает познакомиться с реальным опытом использования омедненного кабеля категорически рекомендую ознакомиться с отзывами на одном популярном сайте.













































Отдельно хотелось бы прокомментировать одно бытующее заблуждение, что, якобы, при заделке омедненной жилы в IDC разъем образуется биметаллический контакт. Видимо, те, кто придерживаются такого мнения, утверждая подобное, считают, что ножи IDC разъема медные и в случае внедрения «медного» ножа в алюминиевый сердечник проводника образуется эта, так называемая, биметаллическая пара. Однако, это не так. Биметаллический контакт – это нормальное явление для этого типа соединений, даже при использовании стандартных компонентов. Например, материал IDC разъемов 110 типа компании LANMASTER - это сплав фосфор-бронза покрытая оловом (Phosphor Bronze with Tin plated), т.е. в любом случае получается биметаллическая пара.









Коль уж мы так серьезно углубились в тему контакта жилы и ножей разъема IDC, будет уместно подробно осветить один из недостатков, который сформулирован следующим образом - «непредсказуемость волнового сопротивления (импеданса) в зоне контакта жил кабеля в IDC разъеме розетки или патч-панели». Итак, мы заделываем медно-алюминиевую жилу в IDC разъем 110 типа, нож разъема прорезает изоляцию (PE) жилы и внедряется в тело проводника. Далее возможны 2 варианта: 1) Нож контактирует только с медной частью медно-алюминиевой жилы, 2) Нож прорезал медный слой и имеет электрический контакт с алюминиевым сердечником жилы.







В первом случае мы имеем вполне знакомую ситуацию, как и в случае с обычной медной жилой – импедансы согласованы. Во втором случае, из-за контакта 110 ножа с алюминиевым сердечником мы имеем несогласованные импедансы, т.к. медь и алюминий имеют разное волновое сопротивление. Заранее знать с какой частью жилы будет контакт разъема IDC невозможно. Несогласованные импедансы в одной паре или в разных парах, в случае омедненного кабеля существенным образом сказываются на работе активного оборудования, что приводит к многочисленным ошибкам и неустойчивой работе.





Вывод:



Надо отметить, что все вышеперечисленные минусы очень часто приводят к значительным потерям времени, как со стороны абонента, так и со стороны поставщика услуг, что с экономической точки зрения не оправдывает использование омедненных кабелей.

Остерегайтесь подделок — «омедненный» кабель UTP категории 5е
На кабельном рынке за последнее время появилась просто уникальная продукция – кабель витая пара, состоящая из «омедненных» алюминиевых проводников. Такой кабель стоит значительно дешевле стандартного кабеля. Мы решили проверить и протестировать такой витопарный кабель. Для теста взяли небольшой длины кусок кабеля UTP из омедненного алюминия, кабельный тестер DTX-1800 с новыми адаптерами, два новеньких модульных гнезда категория 5е одного из мировых брендов.



После первой заделки витых пар в модули оказалось, что не проходит тест WireMap— нет контакта в проводниках на синей и коричневой парах. После 6 (!) переразделок тест Wiremap наконец прошел, но результаты оставляли желать лучшего. Тестирование начали проводить на стандарт ISO11801 PL ClassD, так как на кабеле было указано, что кабель категории 5е. Естественно тест не прошел.

Мы не остановили наших попыток и стали проверять способность кабеля поддержать стандарты IEEE. Последующие испытания на приложения показали, что тест на приложение 100Base-TX (Fast Ethernet) тоже не проходит даже при выборе 2-парного типа гнезда!


На таком кабеле максимально может работать приложение 10Base-T!
Действительно заказчик готов заплатить такую цену?

Давайте разберем результат тестирования 26-метрового отрезка кабеля витая пара UTP из омедненного алюминия.


Сводный результат


Тестирование на соответствие 11801 Permanent Link Class D

Общий результат — FAIL

Сбой по большинству параметров. Такое обычно наблюдается, когда в линии когда в кабеле существуют ошибки в схеме разводки. Но схема разводки верна, более того, параметр NEXT прошел с натяжкой (ожидаемое значение запаса по NEXT для хорошего кабеля на такой длине — порядка 7dB).


Схема разводки (WireMap)


Расшили правильно, ошибок нет.

Дальше…


Данные по парам


Обратите внимание на омическое сопротивление. При лимите 21 Ом, мы имеем на парах 1-2, 3-6 по 16 ом (ещё вписываемся), на парах 4-5, 7-8 по 60 Ом. Откуда? Возможно, экономим не только на меди, но заодно, уменьшая сечение, и на алюминии, ведь эти пары не нужны для 100Mb/s Ethernet. Можно закрыть на это глаза, но простой подсчет покажет, что и «рабочие пары» выйдут за предел на длине уже 35 м. Для меди значение омического сопротивления составляет единицы Ом.


Графики вносимых потерь


Графики вносимых потерь (затухание сигнала в паре) доказывают, что пары 4-5, 7-8 не предназначены для передачи сигнала. Вносимые потери по ним зашкаливают. Нужны они лишь потому, что надпись на кабеле '5е' требует этого.


Графики возвратных потерь


Возвратные потери характеризуют сигнал, отраженный в обратном направлении от неоднородностей в кабеле, иначе, качество кабеля по волновому сопротивлению. Чем выше графики, тем лучше. У нас — непонятно, даже на низких частотах завал. Редкий случай, если говорить о медном кабеле. С алюминием — объяснимо скин-эффектом, чем выше частота, тем ближе к краю распространяется сигнал, чем ниже — он весь идет по алюминию. Графики большинства измеряемых параметров всегда имеют гребенчатый (резонансный вид). Здесь, всё, что касается пар 4-5, 7-8 равномерное. Причина этого — очень сильное затухание сигнала.


Графики NEXT


По параметру NEXT тест прошел.


Графики ACR


Далее мы продолжили тесты на соответствие 11801 PL Class D (Fail), на приложение 100Base-TX с 2-парным гнездом без очевидно плохих пар 4-5, 7-8 (Fail), на приложение 10Base-T (Pass).

Таким образом, желая сэкономить, можно получить большие проблемы в работе даже обычных офисных приложений на скорости 10BASE-T.

Какие можно сделать выводы:

1. Чудес не бывает: дешевый кабель — плохой кабель. Полное несоответствие заявленной категории. Производители забывают, что IDC контакт в точке подключения жил кабеля к гнезду подразумевает прорезание медного слоя контактами гнезда, а это значит что в розетке у меди контакт с алюминием! Может ли он быть надежным?
2. Пользователь не получит и десятой доли того, за что он платит. Не работает даже Fast Ethernet!
3. У этого кабеля только один плюс — бухта этого кабеля весит вдвое меньше бухты медного кабеля ?