6-7类电缆

关键词:对称数字通信电缆;结构;工艺控制;市场

    １ 引言

    随着计算机技术的飞跃发展，网络信息量猛增，用户对于信息传输速度的要求不断提高，作为网络的通信平台——综合布线系统的带宽也随之相应增加。综合布线系统的对称数字通信电缆 简称数字电缆 由５类发展为超５类，现在６类、７类电缆也越来越受到国内外业内人士的关注。

    高带宽的应用需要最新型的网络布线技术，６类布线技术凭借其２５０ＭＨｚ的带宽满足了今天的商业应用，它代表了非屏蔽对绞线和屏蔽对绞线 即总屏蔽对绞线 所能支持的最高带宽能力。然而，技术还在不断进步，２５０ＭＨｚ的带宽将不能满足人们的需要只是一个时间问题，因此带宽可以高达６００ＭＨｚ的７类电缆 即总屏蔽加上线对屏蔽 便应运而生，采用这种系统可以极大地扩展局域网的功能。

    ２ ６类数字通信电缆的设计与制造

    ６类系统为人们开启了一个全新的带宽概念，它能够提供高于现有超５类标准２．５倍的带宽，具有较高的抗噪性，充分确保了系统具有高带宽、大数据量、传输距离远、抗干扰能力强等优点，这为未来网络应用提供了更加畅通的通路。随着我国通信行业标准ＹＤＰＴ１０１９－２００１的颁布，使６类布线系统的获得了推广和应用，但目前真正符合６类产品标准的生产厂家并不太多，多数厂家推出的仅是符合工程测试的６类系统，需通过线缆和连接件的匹配来实现，系统缺乏互换性和兼容性。

     生产出合格６类缆的关键因素是 设备保障能力、科学合理的产品结构设计及精确的工艺控制。

    ２．１ ６类数字通信电缆的结构设计特点

    ６类技术采用与以往超５类之前完全不同的线缆结构，可支持高达２５０ＭＨｚ的网络传输带宽，尽管布线厂商采用不同的制造工艺和布线结构，但是殊途回归，最后必须满足６类标准规定的２５０ＭＨｚ带宽要求。数字电缆结构的理论设计与计算，文献 １ 中已详述，本文不再赘述，根据理论计算及数次的试制攻关，我厂设计的６类电缆的结构参数如表１所示，经测试，其各项性能均符合ＹＤＰＴ１０１９－２００１标准的规定。

    ２．２ ６类数字通信电缆的制造要点

    有效提高和保证电缆的制造精度和稳定性、均匀性是制造出６类数据电缆的关键之所在。绞对退扭，实际上是预扭，即在绞对扭绞前，对单线反向给予一定的扭绞，使特性阻抗与频率间的变化曲线更趋于平缓。退扭率的提高可改善电气性能，但也带来了副作用——单线结构被部分破坏。因此退扭率应控制在３０％左右，最好不要超过５０％。

    ６类电缆技术指标中较难通过的性能指标有：衰减、近端串音衰减及其功率和、远端串音衰减及其功率和、回波损耗等。通过增加导线直径和选择更优良的绝缘材料可以改善线缆的衰减性能 通过为四对线设计出合理的绞合节距，可使电缆的近端串音和远端串音达到一个最佳效果，同时电缆中心设计塑料十字骨架稳定了四个线对的相对位置，并使线对间相互隔离，减少了串音干扰，提高了传输质量，保证了电气性能的稳定可靠。

    另外，６类电缆还有一种非骨架式结构。其对绞及成缆节距比骨架式结构小，以使产品有较高串音衰减及结构的相对稳定，但其４对线相对位置会因外力作用而改变，影响到成品电缆的串音衰减性能，造成电气性能不如骨架式稳定，因此对生产工艺控制、设备性能等要求较高，再就是设计电缆时，要考虑各项指标应有较大的裕度，以保证施工后仍能符合要求，因此，这种电缆目前较少有人采用。

    ３、 ７类数字通信电缆的设计与制造

    ３．１ ７类数字通信电缆的发展趋势

    ６类电缆也可以用于万兆以太网的传输，但距离受限，不能超过１００ｍ。这是因为高频信号容易出现串扰现象，而７类屏蔽电缆由于采用了线对之间的屏蔽，这样就使铜缆可以成为传输万兆以太网的主流方式。

    ７类系统可以支持高传输速率的应用，提供高于６００ＭＨｚ的整体带宽，最高带宽可达１．２ＧＨｚ，能够在一个信道上支持包括数据、多媒体、宽带视频 如ＣＡＴＶ 等多种应用，安全性极高 线对分别屏蔽降低了射频干扰，因此，不需要昂贵的电子设备来降低串音。

    正是由于７类电缆在万兆应用上有了／杀手锏０，使屏蔽电缆的应用不再局限于电子政务等对保密性要求较高的单一领域，开拓了屏蔽电缆更为广阔的应用环境，７类电缆也因此紧紧与万兆以太网的发展联系到了一起。

    ３．２ ７类数字通信电缆的结构设计特点

    屏蔽布线系统起源于欧洲，它通过双绞线的绞合平衡和金属屏蔽层的屏蔽作用，有效地防止外界的电磁干扰信号的侵入和来自电缆内部的电磁辐射的外泄，拥有非常好的电磁兼容特性和保密性。屏蔽电缆每对线或四对线都可单独使用金属屏蔽，由于金属屏蔽层的集肤效应及反射和吸收作用，可以更好地分隔周围的电磁场和减少单独屏蔽对线之间或四对线之间的串音。国际电工委员会于２００２年颁布了标准ＩＥＣ６１１５６－５，使生产７类缆有了标准的依据。７类电缆是典型的ＳＳＴＰ 线对屏蔽加总屏蔽 结构。经过理论计算与研发，我厂设计的７类电缆的主要结构参数与要求见表２。

    ３．３  ７类数字通信电缆的开发要点

    衰减和串音是两个最重要的传输参数，增加铜导线的直径，可降低衰减。采用物理发泡的皮－泡－皮绝缘可减小电缆外径并降低电容，衰减也随之降低。为每个线对提供单独的铝箔屏蔽，可消除线对之间的串音并可消除和减少环境的电气干扰，提高电磁兼容性。纵包铝箔应避免出现皱折，以保证屏蔽效果和传输性能。

    采用大节距对绞，且节距差较小，可减小电缆变形，降低时延和时延差。

    对绞线要配组 绞对时应尽量减少线芯绞合接触点处的挤压变形 对绞张力应一致，以降低电阻、电容不平衡值 绞对退扭可改善因单线偏心或线径不均匀而造成的阻抗波动等，使传输性能更加稳定。

    成缆退扭可防止绞对线因受到扭力变形而引起的传输性能劣化。在缆芯外采用铜线编织或铝箔屏蔽，可降低转移阻抗，消除或减少环境的电磁干扰，使电缆结构和传输参数稳定。

    ４、 ６类、７类数字通信电缆的工艺控制与设备要求

    高性能６类、７类电缆生产，仅有精确的结构设计是远远不够的，各工序严格的工艺控制和优越的设备性能保证是满足各项指标持续合格的重要条件。

    ４．１ 单线

    铜导体的电阻系数不能有显著差异 退火要均衡，伸长率应控制在±１％ 导体直径公差应在±０．００２ｍｍ以内、绝缘外径在±０．０１ｍｍ以内、同轴电容在±１．５ｐＦＰｍ 同心度应大于９６％ 导体预热温度波动要小，以使铜线与绝缘层之间粘接良好，整条单线上绝缘的等效介电常数必须均匀一致。发泡材料挤出要均匀，注气压力变化、螺杆转数变化、收放线张力变化要尽可能小，发泡层的泡孔要均匀细密。

    ４．２ 绞对和屏蔽

    在绞对的整个过程中必须保持单线的张力变化小于±１０％。单线的弯曲半径必须大于５０ｍｍ，以避免降低铜线和绝缘层的粘接性能。配备适当的退扭装置可以解决绝缘层同心度及不均匀问题，绞对节距公差限定在±０．５ｍｍ以内。两根导线间的对称性能和轴向距离差等在生产中必须保持不变，以防止扭绞不对称。在整个屏蔽工序中屏蔽带的张力变化范围应小于±１０％。对所有的绞对线进行屏蔽时必须采用相等的压缩量。

    ４．３ 成缆和屏蔽

    成缆时必须保证绞对线的几何稳定性，退扭是一种具有实际意义的选择。在整个成缆过程中绞对线的拉伸张力应保持在±１０％以内，绞对线的弯曲半径应大于７５ｍｍ。４对绞对线的反向张力应相同以保证电缆良好的几何性能。在铝箔屏蔽工序中屏蔽带的张力应保持不变，应防止张力的周期性波动，张力的变化范围应小于±１０％。铜编织屏蔽工序中应有效控制编织铜丝的张力和编织密度。含４对绞对线的电缆，其弯曲半径应大于１５０ｍｍ。

    ５ 数字通信电缆设备的选择

    众所周知，数字通信电缆有两种制造方法 一步法和两步法，因此在选择设备时应充分考虑以下各方面因素：

    一步法线对屏蔽只能用一根带子进行。绞对线的中间存储被省去了，可节约劳动力。在满足相同生产能力情况下，一步法比两步法投资费用要低，它适用于生产已定型的数字通信电缆，更专业更有效率。但同时也意味着放弃了多样化的工艺路线。两步法可选配带有可调节退扭功能的放线装置，退扭调节范围在０％ ５０％之间。简捷的单线放线途径使放线张力控制得更好，对于屏蔽电缆可使屏蔽包带设计得更柔软，线对可包不止一条屏蔽带。同样成缆也可以选配带有可调节退扭功能的放线装置，其调节范围在０％ １００％，以防止绞对线结构改变，使绞对线在成缆时绞对节距和屏蔽都不会发生变化。通过调节放线张力，保证了在整个电缆长度上绞对线张力的一致。如果计划将来生产更先进的数字电缆，并打算将电缆使用频率扩展到１ＧＨｚ甚至更高，那么就应该选择具有灵活多样，能满足各种更新要求的两步法生产线。

    ６ 市场预测

    未来几年里，将是６类、７类布线系统市场发展的高峰期，选择６类电缆对满足网络未来的需要是很重要的，与超５类相比，６类肯定会提供更高的性能和带宽。目前综合布线市场中６类布线系统的发展势头强劲，各布线厂商纷纷推出６类布线产品，有人预测到２００５年６类布线在市场中将占有主导地位。虽然６类电缆的应用才刚刚渐入佳境，铜缆使用于传输万兆的标准要等到２００６年才能完全出台，但布线领域的领导性厂商都不会放过这一机会。教育行业、大型数据中心等对网络速度要求较高的领域将是７类电缆率先应用的领域，７类系统在德国已经有成功的应用案例，预计其未来几年将主要应用于欧洲市场。

    随着屏蔽布线系统被更多的用户所接受，电磁兼容性的重要性被更多的人所认识，屏蔽系统的应用已不局限于欧洲市场。屏蔽产品已被列入北美相关布线标准。７类电缆将在北美市场中占一小部分份额，但预计近期内不可能成为这一市场的主流。

    ７ 结束语

    从前几年数字通信电缆的发展情况来看，综合布线市场风云变换，现在市场前景不明朗，将来市场未必不好，作为电缆业者应静观市场风云，紧跟技术潮流，站在新品的前沿。因为新品研发有时需要一个相当长的艰苦攻关过程。对各类新品要做好必要的技术储备，一旦市场启动，可以马上跟进，以把握市场的主动权，否则将会坐失良机。