1.مقدمة
مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر ، ازداد حجم المعلومات على الشبكة بسرعة فائقة ، وتزايدت متطلبات المستخدمين لسرعة نقل المعلومات.إذا كان هناك موضوع أبدي في بناء الشبكة ، فهو الطلب المتزايد على النطاق الترددي ، كما زاد عرض النطاق الترددي لنظام الكابلات المتكامل ، وهو منصة الاتصالات للشبكة ، وفقًا لذلك.تطورت الكابلات الرقمية لأنظمة الكابلات المتكاملة من الفئة 5 إلى الفئة 5 الفائقة ، والآن تحظى الكابلات من الفئة 6 و 7 أيضًا باهتمام متزايد من المتخصصين في الصناعة في الداخل والخارج.تتطلب تطبيقات النطاق الترددي العالي أحدث تقنيات كابلات الشبكة ، وتفي تقنية الكابلات من الفئة 6 بالتطبيقات 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 تكون 250 ميجاهرتز كافية لتلبية احتياجات السكان ، لذلك تم تطوير كبل الفئة 7 (الدرع الكلي بالإضافة إلى درع الزوج) مع عرض نطاق يصل إلى 600 ميجاهرتز لتوسيع بشكل كبير قدرات الشبكة المحلية.
2. تصميم وتصنيع الكابلات من الفئة 6
تفتح أنظمة الفئة 6 مفهومًا جديدًا تمامًا لعرض النطاق الترددي ، مما يوفر نطاقًا تردديًا أعلى 2.5 مرة من معيار الفئة 5 الحالي ، مع مناعة عالية من الضوضاء ، مما يضمن نطاقًا تردديًا عاليًا ، وحجم بيانات كبير ، ومسافة إرسال طويلة ، ومناعة عالية للتداخل ، مما يوفر مزيدًا من السلاسة مسار لتطبيقات الشبكة المستقبلية.مع إصدار معيار الكابلات من الفئة 6 ، كثف العديد من الشركات المصنعة الترويج لأنظمة الكابلات من الفئة 6 ، ولكن لا يوجد العديد من الشركات المصنعة للمنتجات التي تتوافق حقًا مع معيار الفئة 6.التوافق.العوامل الرئيسية لإنتاج كابل مؤهل من الفئة 6 هي: القدرة على ضمان المعدات ، وتصميم منتج سليم علميًا والتحكم الدقيق في العملية.تستخدم تقنية الفئة 6 بنية كبل مختلفة تمامًا عن تلك المستخدمة قبل الفئة 5 ويمكنها دعم عرض نطاق شبكة يصل إلى 250 ميجاهرتز.
2. النقاط الرئيسية في تطوير كابلات الفئة 6
المفتاح لتطوير كبل بيانات من الفئة 6 هو تحسين وضمان دقة التصنيع واستقرار وتوحيد الكبل.التواء للخلف ، وهو في الواقع ملتوي مسبقًا ، يعني أن الأسلاك الفردية يتم إعطاؤها قدرًا معينًا من الالتواء في الاتجاه المعاكس قبل تطبيق الالتواء على الزوج ، مما ينتج عنه مقاومة مميزة أكثر سلاسة مقابل منحنى التردد.تؤدي الزيادة في معدل detwist إلى تحسين الأداء الكهربائي ، ولكن لها أيضًا تأثير جانبي يتمثل في التدمير الجزئي لهيكل السلك الأحادي.الأكثر صعوبة لتمرير مواصفات الأداء لكابلات الفئة 6 هي: التوهين ، والتوهين القريب من الحديث المتبادل وقوته ، وتوهين الحديث المتبادل وقدرته ، وفقدان العودة ، والذي يمكن تحسينه عن طريق زيادة قطر الموصلات و اختيار مواد أفضل.من خلال تصميم خطوة معقولة للأزواج الأربعة ، يتم تحسين الحديث المتبادل القريب والبعيد ، بينما تعمل العمودين المتقاطعتين البلاستيكية في مركز الكبل على تثبيت المواضع النسبية للأزواج الأربعة وعزل الأزواج عن بعضها البعض ، مما يقلل تداخل الحديث المتبادل وتحسين جودة الإرسال لضمان أداء كهربائي مستقر وموثوق.تتوفر أيضًا كبلات الفئة 6 في تكوين غير هيكلي.ومع ذلك ، يمكن أن يتغير الوضع النسبي لأربعة أزواج من الأسلاك بسبب القوى الخارجية ، مما يؤثر على أداء توهين الحديث المتبادل 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 7
1. الاتجاهات في كابلات الفئة 7
عندما تم إجبار الكابلات المحمية بواسطة الكابلات غير المحمية في الصين قبل بضع سنوات في حقل ضيق بمتطلبات سرية عالية ، عندما كان من المتوقع أن تمثل الفئة 6 الحد الأقصى للكابلات النحاسية وأن الألياف الضوئية ستحل محل النحاس كوسيط نقل عالي السرعة ، لا يمكن لأحد أن يتخيل أن رغبة الناس في السرعة ستكون سريعة جدًا لدرجة أن شبكة 10 جيجابت ستتحقق في غمضة عين ، وأن الكابلات المحمية ، التي تمثلها الفئة 7 ، ستتاح لها فرص جديدة بسرعة عالية بيئة.تتمتع الكابلات المحمية التي تمثلها الفئة 7 بفرصة جديدة للتطوير في بيئة عالية السرعة.في الوقت الذي يتم فيه انتقاد الكابلات المحمية باعتبارها باهظة الثمن ويصعب صيانتها ، فإن المزايا الفريدة لكابلات الفئة 7 في حمل إشارات التردد العالي قد أعطت الكابلات المحمية فرصة جديدة للحياة.يمكن استخدام كبلات الفئة 6 لنقل 10 جيجابت إيثرنت ، ولكنها محدودة بمسافات لا تزيد عن 100 متر.وذلك لأن الإشارات عالية التردد عرضة للتداخل ، وطبقة التدريع بين أزواج الكابلات المحمية من الفئة 7 جعلت الإرسال النحاسي لـ 10 Gigabit Ethernet هو الطريقة السائدة.إنه آمن للغاية ، مع حماية منفصلة للأزواج لتقليل التداخل الراديوي والقضاء على الحاجة إلى إلكترونيات باهظة الثمن لتقليل الحديث المتبادل.نظرًا لأن كبلات الفئة 7 لها "تطبيق قاتل" في تطبيقات 10 جيجابت ، لم يعد استخدام الكابلات المحمية مقصورًا على منطقة واحدة من متطلبات السرية العالية مثل الحكومة الإلكترونية ، مما يفتح بيئة تطبيق أوسع للكابلات المحمية ، وترتبط كبلات الفئة 7 ارتباطًا وثيقًا بتطوير 10 جيجابت إيثرنت لأعلى.
لذلك ترتبط كبلات الفئة 7 ارتباطًا وثيقًا بتطوير 10 جيجابت إيثرنت.
يتميز نظام الكابلات المحمية ، الذي نشأ في أوروبا ، بخصائص EMC الممتازة والسرية عن طريق التوازن الملتوي للزوج الملتوي وتأثير التدريع لطبقة التدريع المعدنية ، مما يمنع بشكل فعال إشارات التداخل الكهرومغناطيسي الخارجية والإشعاع الكهرومغناطيسي من خطافات الكابلات من الهروب.يمكن أن يكون الكابل المحمي محميًا معدنيًا بشكل فردي لكل زوج أو لأربعة أزواج من الأسلاك ، بسبب تأثير الجلد وتأثير الانعكاس والامتصاص للدرع المعدني.هذا يسمح بفصل أفضل للحقول الكهرومغناطيسية المحيطة ويقلل من الحديث المتبادل 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 كبلات الفئة 7 ، والتي تكون عادةً من بناء SSTP (التدريع بزوج الأسلاك بالإضافة إلى الإجمالي التدريع).بعد الحسابات النظرية والبحث والتطوير ، قمنا بتصميم المعلمات الهيكلية الرئيسية لكابل الفئة 7 وتظهر متطلبات النقص في الجدول أدناه.
3. النقاط الرئيسية في تطوير كابل من الفئة 7
يعد التوهين والتداخل المتبادل من أهم معلمات النقل ، كما أن زيادة قطر الموصلات النحاسية يقلل من التوهين.يقلل استخدام سترة نفطة فعلية وغطاء نفطة عازل من القطر الخارجي للكابل ويقلل من السعة ، مما يقلل بدوره من التوهين.يتم توفير دروع منفصلة من رقائق الألومنيوم لكل زوج.يمكن القضاء على الحديث المتبادل بين الأزواج ويمكن التخلص من التداخل الكهربائي من البيئة وتقليله ، مما يؤدي إلى تحسين التوافق الكهرومغناطيسي.تجنب التجاعيد في رقائق الألومنيوم الطولية لضمان أداء التدريع وناقل الحركة.استخدام أزواج كبيرة ملتوية مع اختلافات صغيرة في الملعب يقلل من تشوه الكابلات ويقلل من التأخير الزمني وفروق التأخير.يجب تجميع الأزواج الملتوية معًا.يجب أن يقلل الالتواء من تشوه البثق عند نقاط التلامس للنواة المجدولة ويجب أن يتم عند نفس الشد لتقليل قيم المقاومة وعدم التوازن في السعة.يمكن للأزواج الملتوية تحسين تقلبات المعاوقة الناتجة عن الانحراف المركزي للأسلاك الفردية أو أقطار الأسلاك غير المستوية.هذا يجعل أداء الإرسال أكثر استقرارًا.يمنع الالتواء التدريجي تدهور أداء ناقل الحركة للزوج الملتوي بسبب التشوه الالتوائي.يقلل استخدام جديلة النحاس أو درع رقائق الألومنيوم على الجزء الخارجي من قلب الكابل من مقاومة النقل ، ويزيل أو يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي المحيط ويثبت هيكل الكبل ومعلمات النقل.
4. متطلبات معدات ومعدات التحكم في عملية الكابلات من الفئة 6.7
لإنتاج كابلات عالية الأداء من الفئة 6 والفئة 7 ، فإن التصميم الهيكلي الدقيق وحده بعيد عن أن يكون كافياً.يعد التحكم الصارم في العملية والأداء الممتاز للمعدات في جميع العمليات أمرًا مهمًا لتلبية متطلبات الكابلات.
1. سلك واحد
يجب أن يكون للموصلات النحاسية معامل مقاومة لا يختلف اختلافًا كبيرًا ؛صلب لاستطالة متوازنة ± 1٪ ؛قطر الموصل يقتصر على ± 0.002ram ؛قطر العزل الخارجي يقتصر على ± 0.01 مم ؛السعة المحورية محدودة بـ ± 1.5pF / م ؛تركيز أكبر من 96٪ ؛تقلبات درجة حرارة موصل التسخين صغيرة ، بحيث الأسلاك النحاسية والعزل بين الرابطة الجيدة ؛يجب أن يكون ثابت العزل المكافئ للعزل على الخط الفردي بأكمله منتظمًا.يجب أن يكون ثابت العزل المكافئ للعزل منتظمًا.يجب أن يكون بثق مادة الرغوة موحدًا ، والتباين في ضغط الحقن ، والتغير في سرعة اللولب ، والتباين في شد السحب والإزالة يجب أن يكون صغيرًا قدر الإمكان ، ويجب أن تكون طبقة الرغوة موحدة وكثيفة.
2. اللف والفرز
يجب أن يكون التغيير في شد السلك الفردي أقل من ± 10٪ خلال عملية الالتواء.يجب أن يكون نصف قطر ثني السلك أكبر من 50 مم لتجنب تقليل التصاق السلك النحاسي بالعزل.يمكن حل مشكلة مركزية العزل وعدم انتظامه من خلال توفير أجهزة فك التواء مناسبة ، مع تفاوت ± 0.5 مم بين الأزواج الملتوية.يجب الحفاظ على التناظر والفصل المحوري بين الموصلين أثناء الإنتاج لمنع عدم التناسق في الالتواء.يجب أن يختلف شد شريط التدريع بنسبة تقل عن ± 10٪ خلال عملية التدريع.يجب حماية جميع الأزواج التي تقطعت بهم السبل بضغط متساوٍ.
3. تشكيل الكابلات والحماية
يجب ضمان الاستقرار الهندسي للزوج الذي تقطعت به السبل عند تشكيل الكابل.إعادة اللف هو خيار عملي.يجب الحفاظ على شد التمديد للزوج الذي تقطعت به السبل في حدود ± 10٪ طوال عملية تكوين الكبل ويجب أن يكون نصف قطر الانحناء للزوج المجدول أكبر من 75 مم.يجب أن يكون التوتر العكسي للأزواج الأربعة من الأسلاك المجدولة هو نفسه لضمان هندسة كابل جيدة.يجب أن يظل شد شريط التقنيع 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 توتر وكثافة تجديل الأسلاك النحاسية المضفرة.يجب أن يكون نصف قطر الانحناء للكابلات التي تحتوي على 4 أزواج مجدولة 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 الغربلة الزوجية بخطوة واحدة إلا بشريط واحد.يتم التخلص من التخزين الوسيط للأسلاك المجدولة ، وبالتالي توفير العمالة.طريقة الخطوة الواحدة أقل تكلفة من طريقة الخطوتين لنفس القدرة الإنتاجية ، وهي مناسبة لإنتاج الكابلات الرقمية الراسخة ، والتي تكون أكثر احترافًا وكفاءة.ومع ذلك ، فهذا يعني أيضًا التخلي عن مجموعة متنوعة من مسارات العملية.يمكن تجهيز الطريقة المكونة من خطوتين بجهاز دفع اختياري مع وظيفة تراجع قابلة للتعديل في نطاق من 0 إلى 50٪.يسمح مسار الدفع البسيط بسلك واحد بتحكم أفضل في توتر الدفع ، وبالنسبة للكابلات المحمية ، يمكن تصميم شريط التدريع ليكون أكثر نعومة ويمكن لف أكثر من شريط تدريع حول زوج الأسلاك.يمكن أيضًا تشكيل الكبل بجهاز دفع اختياري مع وظيفة التفاف قابلة للتعديل في النطاق من 0 إلى 100٪ لمنع التغييرات في بنية الزوج الملتوي بحيث لا تتغير خطوة الزوج الملتوي ولا الشاشة أثناء تشكيل الكابل.من خلال ضبط شد الدفع ، يكون شد السلك المجدول ثابتًا على طول الكابل بالكامل.إذا كنت تخطط لإنتاج كبلات رقمية أكثر تقدمًا في المستقبل وتعتزم توسيع وتيرة استخدام الكابلات إلى IGHz وما بعده ، فعليك اختيار خط إنتاج من خطوتين يكون مرنًا ومتعدد الاستخدامات بما يكفي لتلبية جميع المتطلبات الجديدة.
6. توقعات السوق
ستشهد السنوات القليلة القادمة وصول سوق أنظمة الكابلات من الفئة 6 والفئة 7 إلى ذروتها ، ويعد اختيار كابل الفئة 6 أمرًا مهمًا لتلبية الاحتياجات المستقبلية للشبكة ، حيث سيوفر بالتأكيد أداءً وعرض نطاقًا أعلى من الفئة الفائقة 5. إذا كنت في طليعة تكنولوجيا الشبكات ، فمن المهم أن يكون لديك كابلات من الفئة 6.
تكتسب أنظمة الكابلات من الفئة 6 حاليًا زخمًا في سوق الكابلات المتكاملة ، حيث أطلق العديد من مصنعي الكابلات منتجات كابلات من الفئة 6.
على الرغم من أن الكابلات من الفئة 6 لا تكتسب سوى الزخم ، إلا أن الشركات المصنعة الرائدة للكابلات لا تترك هذه الفرصة تفوتها.ستكون صناعة التعليم ومراكز البيانات الكبيرة وغيرها من المجالات ذات متطلبات سرعة الشبكة العالية هي المجالات الأولى للتطبيق لكابل الفئة 7 ، والذي تم استخدامه بالفعل بنجاح في ألمانيا ومن المتوقع استخدامه بشكل أساسي في السوق الأوروبية في السنوات القادمة .نظرًا لأن أنظمة الكابلات المحمية أصبحت مقبولة على نطاق واسع من قبل المستخدمين وأصبحت أهمية التوافق الكهرومغناطيسي معروفة على نطاق واسع ، لم يعد استخدام الأنظمة المحمية مقصورًا على السوق الأوروبية.ستحصل كابلات الفئة 7 على حصة صغيرة من سوق أمريكا الشمالية ، ولكن لا يُتوقع أن تهيمن على هذا السوق في المستقبل القريب.
7. الخاتمة
أظهر تطوير الكابلات الرقمية على مدى السنوات القليلة الماضية أن سوق الكابلات المتكاملة يتغير ، وحيث أن توقعات السوق غير مؤكدة الآن ، فقد لا تكون في المستقبل.هذا لأن تطوير منتجات جديدة يتطلب أحيانًا عملية طويلة وشاقة إلى حد ما.بالنسبة لجميع المنتجات الجديدة ، يجب عمل الاحتياطيات الفنية اللازمة بحيث يمكن متابعتها بمجرد بدء السوق ، من أجل أخذ زمام المبادرة في السوق ، وإلا ستضيع الفرصة.