Оконцеватели горизонтальных кабелей

Наличие информационно-телекоммуникационной системы (ИТС) делает жизнь постоянных обитателей и посетителей жилого или общественного здания существенно более комфортной, а их трудовую деятельность — более эффективной. Как правило, основу физического уровня ИТС составляют проводные каналы связи — преимущественно структурированная кабельная система.

Технико-экономическая целесообразность установки СКС возрастает при обращении к специальным решениям, предназначенным для различных категорий зданий (обычные и открытые офисы, жилой сектор, учреждения здравоохранения и т. д.). В области разработок органы по стандартизации занимаются главным образом системными вопросами, а затем уже на основании выдвигаемых ими требований промышленные предприятия изготавливают решения компонентного уровня.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЕ КАБЕЛИ КАК ОСНОВА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ СКС

По уровню потребления ресурсов (людских, временных, материальных), расходуемых на создание структурированной проводки, наиболее затратной частью является горизонтальная подсистема. Более того, объемы необходимого финансирования на эту часть ИТС постоянно растут как в абсолютном, так и в относительном выражении. Абсолютному наращиванию затрат способствует явно выраженная тенденция к увеличению количества потребителей ресурсов информационной системы и объема передаваемых данных, тогда как относительный рост определяется постоянным снижением цен на активное сетевое оборудование и ПО, что характерно для последних полутора десятков лет.

К традиционным потребителям ресурсов СКС, коими являются рабочая станция локальной сети и телефон, на рубеже веков добавились многочисленные контроллеры системы автоматизации здания. Удобство обеспечения их работоспособности за счет дистанционного питания фактически означает необходимость реализации горизонтальной подсистемы на электропроводной элементной базе. Предложения по внедрению оптических технологий на пользовательском уровне ИТС (в классическом варианте и в виде пассивной оптической сети (Passive Optical LAN, POL)) пока не получили массовой поддержки. Падение популярности медножильных решений на магистральных уровнях лишь незначительно сказывается на темпах роста объемов потребления симметричных кабелей и соответствующего им коммутационного оборудования.

И в настоящее время, и в обозримой перспективе подключение большинства потребителей к информационной системе может производиться по каналам связи с пропускной способностью не выше 1 Гбит/с без какого-либо отрицательного влияния на качество предоставляемых телематических услуг. Для реализации соответствующего физического уровня вполне достаточно проводки на основе элементной базы Категории 5е. Тем не менее значение техники более высоких категорий (в первую очередь Категории 6 и отчасти 6А) неуклонно возрастает. Свою роль в этом процессе играют следующие факторы:

• все большее распространение терминальных устройств, питание которых осуществляется дистанционно по технологиям РоЕ и РоЕ+ (в ближайшей перспективе к ним добавится РоЕ++);
• рост потребности в трактах с пропускной способностью 2,5 и 5 Гбит/с для подключения высокоскоростных точек доступа.

Возросшая популярность беспроводных сетей не привела к уменьшению значения кабельной информационной проводки. Более того, количество каналов проводной связи даже возрастает. Свой вклад в формирование такого, на первый взгляд, парадоксального положения дел внесли следующие обстоятельства:

• существенное увеличение общего количества различных сетевых устройств (прежде всего за счет оснащения современного здания, которое постепенно превращается в так называемый умный дом, многочисленными инженерными системами);
• необходимость наращивания плотности расположения точек радиодоступа по мере увеличения быстродействия предоставляемых ими каналов связи (это происходит из-за подключения высокочастотных диапазонов и наличия ограничений по мощности).

ПРЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ КАБЕЛИ И ТЕХНИКА ПОЛЕВОЙ СБОРКИ

Линейный кабель структурированной проводки приобретает ценность для пользователей ИТС только в том случае, если представляет собой компонент стационарной линии. Последнее означает, что кабель должен быть уложен в канал и обязательно снабжен элементами разъемных соединителей.

Установка элементов разъемов на линейные изделия может быть выполнена двумя основными способами. Первый предполагает заводской монтаж на предприятии, занимающемся серийным выпуском элементной базы СКС. В этом случае речь идет о претерминированных сборках, которые дополнительно делятся на транковые кабели и кабели консолидационной точки.

Главными преимуществами обращения к компонентам заводского изготовления считаются гарантированно высокое качество изделия, значительное сокращение времени, необходимого для формирования линейной части кабельной системы, и возможность привлечения для выполнения инсталляционных работ менее квалифицированного персонала.

В реальных проектах претерминированная линейная элементная база приобрела заметную популярность только в тех областях, где массово используются фальшполы. Соответственно, транковые кабели применяются в ЦОДах, а кабели консолидационной точки — в открытых офисах при условии реализации зонной проводки. Во всех остальных случаях серьезным ограничивающим фактором становятся очень большой разброс длин стационарных линий и невозможность сгруппировать их по некоторым дискретным значениям. Ситуация существенно осложняется небольшими габаритами поперечного сечения канала и зачастую отсутствием протяжных коробок или их аналогов, из-за чего избыток длины изделия с заводской оконцовкой оказывается негде разместить.

Альтернативой претерминированной технике является полевая установка, при которой элементы разъемов монтируются на линейные кабели, предварительно уложенные в канал. В процессе формирования стационарной линии на кабель обычно устанавливаются розеточные части разъемного соединителя. В последнее время в связи с массовым распространением активных устройств, которые могут быть подключены к сети без информационной розетки (камеры систем видеонаблюдения, точки доступа беспроводных сетей и аналогичные им), часто реализуется так называемое прямое соединение (от англ. direct connection). Суть такого приема состоит в том, что на линейный кабель устанавливается вилка соединителя, которая затем включается прямо в сетевое устройство. Пример такой вилки, специально разработанной для решения этой задачи, показан на рис. 1.

Рис. 1. Вилка полевой установки с IDC-контактами для реализации концепции Direct Connection

РАЗНОВИДНОСТИ ОКОНЦЕВАТЕЛЕЙ

Провода линейного кабеля подключаются к элементам разъемного соединителя через так называемый оконцеватель. Это еще один — после гнезда — основной компонент розетки, который выполняет функции ее линейной части и представляет собой сборку из восьми контактов IDC-типа в различных вариантах исполнения: 110, Krone или KATT.

Другие разновидности IDC-контактов встречаются заметно реже. Например, в розетках Категории 3 иногда применялось трубчатое исполнение этих элементов. В дальнейшем они были вытеснены из эксплуатации из-за своих неудовлетворительных частотных свойств. Для использования в розетках Категории 8 компания Panduit предлагает односторонние ножевидные контакты врубового типа.

В экранированных розетках может применяться девятый дополнительный IDC-контакт для подключения дренажного проводника. Этот контакт отличается от остальных не только меньшим диаметром и отсутствием изоляции, но и небольшим зазором между ножами.

Чаще всего оконцеватель оформляется в форме одной 8-контактной или двух параллельных 4-контактных сборок. В последнем случае он имеет специальное название: разрезной. Крайне редко встречаются однопарные сборки, которые обеспечивают очень удобный и простой 45-градусный разворот IDC-контактов (см. далее) относительно продольной оси розетки. Решение на основе прямых линеек в 8- и 4-проводном вариантах (особенно в первом), кроме очевидных преимуществ стандартизации, удобно тем, что на линейку оконцевателя может быть надета обычная вилка типа 110. Этой возможностью пользуются при решении некоторых измерительных задач.

Рис. 2. Варианты исполнения оконцевателей: а — обычный 180-градусный; б — разрезной 180-градусный; в —  разрезной 90-градусный; г — традиционный панельный 90-градусный; д — развернутый

Линейка может располагаться как параллельно плоскости входного обреза гнезда розетки, так и образовывать с ней прямой угол (см. рис. 2). С учетом того, что в качестве опорной поверхности используется горизонтальная плоскость, эти модули получили название 90- и 180-градусных соответственно. В моноблочных коммутационных панелях иногда встречается двойной разворот линейки (на 90° в горизонтальной и вертикальной плоскостях), чем обеспечивается возможность подключения кабеля с лицевой стороны панели. Области применения оконцевателей приведены в таблице.

Свойства и области применения различных разновидностей оконцевателей

С целью улучшения характеристик одиночного розеточного модуля по переходному затуханию в розетках высоких категорий часто используется так называемая квадрантная схема размещения пар IDC-контактов, которые располагаются на задней площадке модуля в углах воображаемого квадрата.

Для снижения межэлементных влияний, что актуально для неэкранированной техники Категории 6а, могут выполняться 90-градусный разворот пар контактов (Belden), а также переход на квадрантно-диагональную или чисто диагональную схему размещения (Siemon) (см. рис. 3). Подавление электромагнитной связи между розеточными модулями обеспечивается за счет перпендикулярной ориентации контактов в первых двух случаях и максимального увеличения расстояния между ними в третьем.

Рис. 3. Схемы размещения одиночных пар контактов розеточных модулей: а — квадрантная; б — квадрантно-диагональная; в — диагональная

Дополнительным достоинством розеток с квадрантной схемой становится возможность применения в них экранирующих крестообразных сепараторов, чем обеспечивается дополнительное увеличение всех видов переходных затуханий. По такой схеме сконструированы серийные изделия высоких категорий компаний Reichle & De-Massari, Nexans и Siemon.

Резкий 90-градусный изгиб витой пары перед контактами оконцевателя приводит к нарушению структуры витков и затрудняет получение требуемых стандартами характеристик разъема в первую очередь по возвратным потерям и отчасти по переходному затуханию. Для устранения этого недостатка применяют угловой разворот IDC-контактов относительно продольной оси розетки. Примерами практического внедрения в этой области могут считаться следующие решения:

• некоторые панели компании Brand-Rex с обычными линейками (угол разворота около 15°);
• расположение пар контактов под углом 45° (решение компании Hubbell).

СПОСОБЫ СВЯЗИ ОКОНЦЕВАТЕЛЯ И ГНЕЗДА РОЗЕТКИ

С механической точки зрения оконцеватель может быть выполнен в соответствии с тремя основными схемами. Наибольшее распространение получила моноблочная схема: оконцеватель представляет собой интегральную составную часть розеточного модуля или их сборки. При этом IDC-контакты и контакты гнезда могут быть соединены непосредственно благодаря их изготовлению (штамповке) из одной листовой заготовки. Второй вариант — применение для этой цели печатной платы, на которую напаиваются контакты розеточного гнезда и оконцевателя.

Отъемный оконцеватель предполагает использование дополнительного разъемного соединителя, в который вставляется гнездо розетки и который может быть выполнен как в 90-, так и 180-градусной форме (см. рис. 4). Обращение к такой схеме обеспечивает очень высокую эксплуатационную гибкость: заменяя вставку, можно при необходимости легко менять категорию розетки, подключать устройства с коаксиальным интерфейсом путем установки внутреннего балуна, реализовывать схему cable sharing и т. д.

Дополнительный соединитель реализуется на основе полосковых (изделия Edge Connector в вариантах Mark I и Mark II компании AMP NetConnect, рис. 4, а) или штыревых (фирмы Datwyler и Leoni, рис. 5, б и 5, в соответственно) контактов. Оконцеватель в виде вставки-вкладыша (рис. 4, г), предлагаемый немецкой компанией Zellner, может рассматриваться как развитие отъемного варианта этого изделия с привлечением скользящих контактов. Свой функциональный аналог он превосходит по массогабаритным показателям и удобству подключения.

Рис. 4. Варианты реализации дополнительных соединителей розеточного модуля: а — на основе ленточных контактов; б — на основе штыревых контактов с горизонтальной платой; в — на основе штыревых контактов с вертикальной платой; г — на основе вставки-вкладыша

Штыревой соединитель в 90-градусном варианте, а также элемент на основе вставного блока могут быть использованы в составе консолидационной точки и при наращивании линейного кабеля. Дополнительно отметим, что соединитель отъемного оконцевателя вне зависимости от вида его исполнения всегда рассматривается как внутренний элемент разъема. На этом основании данный компонент не учитывается при подсчете разъемов в процессе определения корректности выбранной структуры формируемого тракта.

ФИКСИРУЮЩИЕ КРЫШКИ

Фиксирующая крышка представляет собой пластиковую деталь, которая используется исключительно в разрезном оконцевателе. Она надевается на его линейки сверху при помощи простого линейного или углового движения и обеспечивает:

• гарантированную досылку до места проводов, предварительно введенных в щель ножей IDC-контактов;
• защиту от отключения провода в случае механического тянущего или вырывающего воздействия при нарушениях технологии сборки и правил эксплуатации кабельной системы.

В указанном качестве крышки были впервые введены в серийную технику в середине 90-х годов.

Розетка может комплектоваться одной общей для двух линеек крышкой или двумя отдельными. Изредка встречаются варианты розеток с четырьмя крышками. Сами крышки могут быть выполнены в форме отдельных деталей или прикрепляться к корпусу розетки с возможностью поворота на оси.

Стремление к достижению большей степени комфорта монтажа в случае применения безударной технологии привело к значительному увеличению популярности общей крышки на восемь проводов благодаря заметно меньшему давлению на подушки пальцев и простоте применения технологического инструмента.

В вилках прямого оконцевания горизонтальных кабелей реализация поворотного варианта установки дает возможность увеличить количество крышек до четырех за счет дополнительного разворота оконцевателей соседних пар в осевом направлении. Подобная конструктивная особенность приводит лишь к незначительному увеличению длины компонента, но позволяет заметно улучшить характеристики переходного затухания.

Досылка проводов до места выполняется линейным или угловым движением крышки (см. рис. 5). Для 90-градусных розеточных модулей из-за габаритных ограничений применяется только линейная схема. Угловая схема легко реализуется для 180-градусных розеток и достаточно широко распространена в вилках для прямого оконцевания линейного кабеля.

Рис. 5. Варианты установки фиксирующих крышек при 180-градусном исполнении розеточного модуля: а — линейный; б — угловой

Зачастую крышка дополнительно фиксируется в рабочем положении защелкой (см., например, рис. 5, а). Для облегчения выполнения процедуры перезаделки корпус модуля может снабжаться кнопкой, при нажатии на которую открывается фиксирующая защелка.

ЭЛЕМЕНТЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОВОДОВ

В конструкции оконцевателя достаточно часто предусматриваются элементы организации отдельных проводов витых пар. Цель их введения заключается в улучшении технических параметров и удобства работы за счет задания правильной раскладки и ориентации проводов перед подключением к IDC-контактам.

Элементы организации проводов выполняются в форме направляющих каналов, оси которых совпадают с центром ножей IDC-контактов. Изначально они применялись в контактах Krone, что определялось конструктивными особенностями последних и отсутствием баланса по крутящему моменту при воздействии угловых ножей на проводник. По мере развития техники данное решение было распространено на более популярные контакты типа 110.

Известны две основные схемы исполнения организаторов проводов. Первой была разработана схема формирования этих элементов на линейке оконцевателя. Ее использование потребовало двух нововведений:

• разворота линейки оконцевателя в горизонтальной плоскости на 90°, что привело к некоторому увеличению ширины модуля;
• формированию между гнездом и направляющими выреза треугольной формы, облегчающего удаление излишка проводов бокорезами.

Для досылки проводов в IDC-контакты могут использоваться схемные поворотные рычажные компоненты на четыре (компания Reichle & De-Massari) или восемь проводов.

В последнее время все большую популярность начинает приобретать более удобный в работе вынос элементов организации проводов на технологическую оправку.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПРАВКИ

Внедрение в конструкцию розеточных модулей технологических оправок как одного из штатных составных компонентов оконцевателя было вызвано следующими факторами:

• стремлением к улучшению частотных свойств разъема за счет уменьшения деформаций IDC-контактов в процессе оконцевания горизонтальных кабелей благодаря отказу от ударной технологии;
• необходимостью увеличения производительности труда монтажников за счет большего удобства раскладки отдельных проводов и уменьшения количества непреднамеренных ошибок.

Оправка применяется обычно совместно с розетками в 90-градусном исполнении и представляет собой пластиковую деталь с кабельным вводом и направляющими пазами для отдельных проводов. На ее боковые кромки нанесена цветовая маркировка для схем разводки 568А и 568В. Ввод кабеля в оправку для 90-градусных розеток осуществляется через центральное отверстие, которое во многих случаях делится перемычками на две или четыре части (см. рис. 6, в). Наряду с разделением отдельных пар, эти перемычки выполняют также функции упора для оболочки кабеля.

Рис. 6. Некоторые схемы исполнения технологических оправок: а — с вырезом под кабель для 180-градусных розеток; б — с торцевым ключевым вырезом и дополнительным вырезом для обеспечения 90-градусной подачи кабеля для 180-градусных розеток; в — с боковыми ключевыми вырезами и сепаратором отдельных групп пар для 90-градусных розеток

Оправки используются намного чаще, чем организаторы проводов непосредственно на корпусе розетки, что объясняется их очень высокой эффективностью: этот компонент, например, не критичен к длине проводов оконцовываемого кабеля и может применяться в розетках всех видов.

Для обеспечения возможности изменения направления подвода кабеля в задней части оправки 180-градусной розетки предусмотрен небольшой полукруглый вырез (см. рис. 6, а). Для задания правильной ориентации оправки в ее торцевой или боковой частях выполняются ключевые вырезы различной формы, взаимодействующие с соответствующими выступами на корпусе розетки (см. рис. 6, б и 6, в).

ВЫВОДЫ

Оконцеватели розеточных модулей симметричных горизонтальных кабелей СКС отличаются большим разнообразием конструктивного исполнения.

Основным типом таких оконцевателей является разрезной вариант, тогда как на коммутационных панелях применяются преимущественно классические 8-контактные линейки.

В связи с явно выраженной тенденцией применения кабельных систем все более высоких категорий широкое распространение получают оконцеватели с безударной схемой подключения проводов.

Основные усилия разработчиков направлены на улучшение частотных свойств оконцевателя и удобства работы с ним.

Использование разборной конструкции оконцевателя позволяет заметно улучшить функциональную гибкость информационной проводки.

Андрей Семенов, директор по развитию компании «СУПР»