כבלי זוגות מפותלים בטכנולוגיית Bonded–Pair

הצוות הטכני של חברת בלדן

על פי תוצאות מחקר שנערך לאחרונה, קבלני פרישת כבלים, אשר משתמשים בכבלי Bonded-Pair של חברת Belden, נתקלים בפחות תקלות ביצועים, והתוצאה המתקבלת, היא פחות זמן שמושקע באיתור תקלות ובביצוע התיקונים.
כבלים עלולים להתפתל בעת הסרתם מגליל האספקה שלהם, והם עלולים לעמוד במאמצי משיכה וכיפוף מעבר לפינות ובמקומות צרים שדרכם הם עוברים במסלולים שבתעלות התקשורת. מאמצים אלו משפיעים באופן משמעותי על ביצועי הכבלים, אפילו במקרים של התקנות פשוטות. מאמצים נוספים מופעלים על הכבלים בנקודות הקצה שלהם, בעת הסרת השרוול החיצוני, הפרדת הזוגות המפותלים ובזמן חיבור המוליכים הבודדים למחברים.
כל הגורמים האלו, הקיימים בעת ההתקנה, יכולים לשנות את התכונות הפיסיות של הכבלים ומכאן גם לפגום בביצועים החשמליים שלהם. על כן חשוב מאוד לשמור על שלמותם הפיסית של הכבלים בעת ההתקנה.

המבנה הפיסי של
כבלי זוגות מפותלים
כבל של זוג מפותל מורכב משני מוליכים מבודדים. המרכזיות (centricity) -המרחק בין המרכזים של מוליכי הנחושת בזוג מפותל – היא פרמטר חשוב שמשפיע על הביצועים החשמליים של הזוג. במצב אידיאלי, מרחק זה נשמר קבוע ויציב לכל אורכו של הזוג המפותל. התקנת הכבל ופעולות החיבור שלו בקצוות, משנים את המצב הזה ומשפיעים לכן על ביצועיו. הכוחות הקלים ביותר שמופעלים על זוג שאינו מודבק, עלולים לגרום ליצירת מרווחים בין המוליכים, והמרווחים הקטנים ביותר עלולים לגרום לשינויים רציניים בביצועים החשמליים, בעיקר באימפדאנס (עכבה), בהפסדי ההחזרה ובערב הדיבור (crosstalk). מאחר ששני המוליכים בכבל מסוג Bonded-Pair מודבקים יחד, לא יכולים להיווצר מרווחים בין המוליכים והביצועים החשמליים נשארים עקביים.
המאמצים הרגילים המופעלים על כבלים במהלך התקנה רגילה משנים את המבנה הפיסי של זוגות מפותלים לא מודבקים. כאשר מושכים את הכבל דרך תקרות, מתפזר רוב כוח המשיכה על פני זוגות המוליכים שבכבל. הזוגות חייבים לעמוד בפני מאמץ זה, על אף שהם נגררים על פני כיפופים ופינות, תוך כדי כך שהם שומרים על מרכזיות עקבית. בנוסף, כל פיתול של הכבל משנה אף הוא את המצב היחסי שבין המוליכים בזוג המפותל. לכן, התכונות החשמליות של כבל זוגות מפותלים לא מודבקים יהיו נחותות לעומת ביצועי אותו כבל “על הגליל”, ובסיכומו של דבר, הביצועים לאחר ההתקנה, הם החשובים: לכבל, אשר עומד בקטגוריה 5e ונראה כזה על הגליל, אבל מספק ביצועי קטגוריה 5 בלבד לאחר ההתקנה, יש ערך מועט ביותר.
לעומתם, בזכות התכנון העמיד של כבלי זוגות מודבקים (Bonded-Pair), הדאגה לגבי המתיחות שנוצרות במשיכה ולגבי רדיוס הכיפוף, למעשה, מתבטלת. לכבלי Bonded-Pair יש יכולת עמידה גבוהה באופן משמעותי בהשוואה למתיחה ולרדיוסי הכיפוף ההדוקים שנוצרים על פי קווי ההנחיה, והם מתאימים יותר לתנאי ההתקנה הקיימים בעולם הממשי. לכן, הביצועים החשמליים של כבלי Bonded-Pair לאחר ההתקנה משתנים רק במעט לעומת ביצועיהם על הגליל.
פעולת החיבור של כבל למחבר כרוכה אף היא בהפעלת כוחות לא מבוטלים, וגם בתחום זה שומרת טכנולוגיית
Bonded-Pair על הביצועים. שרוול הכבל מוסר והזוגות מותאמים לצורך החיבור. בתקני TIA/EIA נדרש שהחלק הלא מפותל של הזוג יהיה קצר מ-12.5 מ”מ (1/2 אינץ’) בנקודת החיבור. ואולם, כאשר מחברים כבל זוגות מפותלים לא מודבקים לשקע מודולרי או למחבר 110 punch down, יש לזוגות נטייה לפתוח את הפיתול מעבר לנקודת החיבור. גם אם מקפידים על 12.5 מ”מ לפי הכללים, מתרחשת הפרדה לא מכוונת של המוליכים, שגורמת לשינוי המבנה הפיסי של הזוג המפותל, ועמו לירידה של הביצועים החשמליים. תופעה זו אינה מתרחשת בשימוש בכבלי Bonded-Pair: מאחר שהמוליכים מודבקים יחד, אין הם יכולים להיפרד יותר ממה שאיש ההתקנה התכוון.
מערך בדיקה
על מנת להדגים את ההשפעות של פעולות בהתקנה אופיינית על כבל זוגות לא מודבקים, בחרו בחברת Belden כמה כבלים מובילים בתעשייה בקטגוריה 5e ובקטגוריה 6, וחשפו אותם לבדיקת מאמצי התקנה, כפי שמתואר באיור 3. בנוסף, נערכו בחברת Belden בדיקות זהות לכבלים DataTwist® 350 ,MediaTwist®t ו-DataTwist® 600e המבוססים על טכנולוגיית Bonded-Pair של החברה.
בתחילה נבדקו דוגמאות שאורכן היה כ- 100 מטר מכל אחד מהכבלים, שנלקחו מייד לאחר הסרתם מהגליל, מבלי שהיו נתונים למאמצים כלשהם. בדיקות אלו ייצגו את ביצועי המעבדה “על הגליל” של הכבלים. על מנת לדמות מאמצי משיכה של כבלים דרך – וסביב – מגשי כבלים, תעלות, ריהוט משרדי, תקרות וקירות, על כל אחד מהכבלים הופעלה סדרה של כיפופים וסיבובים מבוקרים. סדרה זו שחזרה מצב של ניתוב כבל מארון תקשורת אל שקע שמיועד לתחנת עבודה. לאחר מכן, נכרך כבל באורך של כשלושה מטרים, באופן משוחרר, אל לולאת שירות בקוטר 30 ס”מ בערך, בצד תחנת העבודה. בנקודה זו, קצה הכבל חובר אל קופסת חיבור. לאחר מכן, הכבלים נבדקו שוב, על מנת לאתר שינויים כלשהם בביצועים שלהם. הכבלים טופלו, מבלי לחרוג מקווי ההנחיה להתקנה המוגדרים בתקן TIA/EIA 568-B.
התוצאות
את תוצאות הבדיקה המרשימות שהתקבלו בבדיקות בחברת Belden אפשר לראות בגרפים הבאים. ראוי לציין שכל הכבלים שנבדקו, עמדו במפרטים התעשייתיים, שעה שנבדקו מייד לאחר הסרתם מהגלילים. עם זאת, כאשר כבלי זוגות לא מודבקים נחשפו לבדיקת מאמצי ההתקנה, הביצועים שלהם נפגמו באופן חד. במקרים רבים, ביצועים אלו היו מתחת לדרישות המפרט, ולמעשה, לא עמדו בהם כלל.
מאידך, כבלי הזוגות המודבקים של Belden הציגו אותה רמה גבוהה של ביצועים, בין אם נבדקו מייד לאחר הסרתם מהגלילים או לאחר התקנתם בקיר.
הפסדי החזרה: הפסדי ההחזרה מהווים מאפיין חשמלי קריטי בשימוש עם פרוטוקולי דופלקס מלא, כמו למשל, Gigabit Etherent, מאחר שבשני קצות זוג החוטים יש הן אותות שידור וגם אותות קליטה, בו-זמנית. ערכים גרועים של הפסדי החזרה משפיעים באופן משמעותי על הביצועים ומובילים לקצב שגיאות גבוה בסיביות (BER). בתרשים לעיל, ערכי הפסדי ההחזרה בכבלי הזוגות הלא מודבקים ירדו ביותר מאשר 12dB – ביצועים גרועים יותר מפי-15 מאלו שלפני ההתקנה.
בניגוד להם, כבלי Bonded-Pair של Belden מציגים שינויים קטנים בלבד בביצועי הפסדי ההחזרה.
ערב דיבור NEXT&PSNEXT: כאשר המוליכים של זוג מפותל נפרדים כתוצאה ממאמצי התקנה כדוגמת כיפוף משיכה וכריכה, נוצרים במוליכים מאפיינים של אנטנה, הן בקרינת אותות וגם בקליטת אותות. ערב דיבור נוצר כאשר זוג חוטים אחד בכבל קולט את האות המשודר מזוג אחר. החשיבות של ביצועי ערב דיבור NEXT & PSNEXT של כבל, נעוצה בהשפעה השלילית שיש להם על פרוטוקולי זוגות חוטים מרובים.
בבדיקות של חברת Belden נמצא שערכי ערב דיבור בכבלי הזוגות הלא מודבקים השתנו עד כדי 6dB, פי ארבעה כמעט. לעומתם, כבלי Bonded-Pair של Belden הציגו לאחר ההתקנה שינויים שוליים בביצועי ערב דיבור, לעומת הערכים שנמדדו מייד לאחר ההסרה מהגליל.

מדוע כבלי Bonded-Pair טובים יותר?
כבלים אידיאליים של זוגות מפותלים ללא סיכוך (UTP) אמורים להישאר יציבים מבחינה מבנית, במיוחד במהלך ההתקנה. בראש רשימת התכונות המבניות, אשר מספקות את היציבות והעקביות הדרושות, אפשר למצוא את המרווח האחיד בין מוליך למוליך, ואת הפיתול אחיד של הזוגות. כאשר המוליכים של זוג מפותל נפרדים, מופיעות בעיות של חוסר תיאום אימפדאנס, הפסדי החזרה וערב דיבור. חברת Belden פיתחה את טכנולוגיית Bonded-Pair שלה, הרשומה כפטנט, כדי לענות על הבעיות האלו.
כפי שאפשר לראות באיור 6 לעיל, גם כאשר מכופפים כבל בטכנולוגיית Bonded-Pair, המרווח שבין המוליכים שלו נשאר קבוע. היתרונות הטמונים בזוגות מודבקים בצד עמידותם במאמצי ההתקנה היומיומיים, כדוגמת כיפוף, כריכה ומשיכה, מודגמים באיור 6.
קבלני פרישת כבלים צריכים לקחת בחשבון את העלות הכוללת של ההתקנה. כאשר שוקלים את איתור התקלות, ואת הביצועים החשמליים, יש יתרון משמעותי לשימוש בכבלים שמספקים חיסכון בזמן ובעלויות, ואמינותם מוכחת.

הכתבה באדיבות חברת אלקטרונדארט