Разъемы категории 6 для структурированных кабельных систем

Вольфганг Ригер

Тракт передачи данных в локальных компьютерных сетях обычно состоит из четырехпарного линейного кабеля, коммутационных шнуров и восьмиконтактных разъемов типа RJ-45 (гнездо и штекер). На сегодня наиболее критичными компонентами тракта, во многом определяющими его сквозные характеристики, являются разъемы. Это связано с тем, что разъем представляет собой звено тракта, где нарушаются симметрия и сбалансированность двухпроводных линий типа “витая пара”. В свою очередь, это приводит к деградации показателей, характеризующих перекрестные наводки между парами (параметр NEXT), и увеличивает их излучение во внешнюю среду.

Критичность разъема особенно возросла в связи с появлением проектов стандартов на структурированные кабельные системы (СКС), в которых содержатся спецификации компонентов категории 6 и линий класса Е. Этими документами предусматривается работа СКС на частотах до 250 МГц, что существенно выше максимальной рабочей частоты доминирующих сегодня на рынке СКС категории 5.

Трудности создания разъемов категории 6 связаны не только с проблемой обеспечения их соответствия более жестким (чем в спецификациях категории 5) требованиям по NEXT, причем на более высоких частотах, в рамках конструкции модульного разъема RJ-45, который изначально был предложен для относительно низкочастотных приложений. Не меньшей проблемой является обеспечение совместимости сочленяемых вилок и гнезд, произведенных разными фирмами (интероперабельность). Важность этого свойства связана с тем, что в реальном тракте зачастую применяются гнезда и вилки разных производителей. Например, гнездо в информационной розетке может быть от одного производителя, а штекер соединительного шнура — от другого.

Для СКС категории 5 проблема интероперабельности решена: канал, образованный любыми компонентами, каждый из которых соответствует стандартным спецификациям категории 5, всегда имеет гарантированные характеристики линии класса D (работающей в полосе частот до 100 МГц). Несколько иную ситуацию можно наблюдать сегодня с компонентами и системами следующего поколения, ориентированными на более высокочастотные приложения — до 250 МГц.

Большинство СКС с шириной полосы пропускания 250 МГц, которые имеются сегодня на рынке, реализуют сквозные характеристики линии класса Е, но состоят из компонентов, не соответствующих требованиям проекта стандарта на СКС категории 6. Такие системы были разработаны сразу после того как стали известны спецификации линии класса Е. Посредством оптимизации имеющихся компонентов категории 5 в рамках допусков на разъемы RJ-45 (они описаны в стандарте IEC 60603-7) удалось достичь показателей линии класса Е. Однако платой за это стала потеря одного из основных достоинств СКС категории 5 — интероперабельности с компонентами других производителей, так как при оптимизации кабельной системы каждый производитель шел своим путем. Тем не менее именно такие системы широко устанавливались последние 2—3 года, т. е. до появления стандартных спецификаций на компоненты категории 6.

В проекте стандарта TIA/EIA-568-B.2-1 (на СКС категории 6) определены спецификации компонентов категории 6 и метод их тестирования — De-Embedded Testing. Это дает возможность создавать интероперабельные компоненты категории 6 и строить на их основе кабельные системы с гарантированными характеристиками линии класса Е. Для тестирования гнезд на соответствие требованием проекта вышеназванного стандарта в нем определен некоторый допустимый диапазон электрических характеристик для штекеров категории 6. Предполагается, что гнездо, претендующее на сертификат категории 6, должно обеспечивать характеристики разъемного соединения категории 6 при соединении с любой из вилок с характеристиками из этого диапазона. На практике гнездо тестируется только с тремя определенными штекерами (High End Plug, Mid End Plug, Low End Plug), которые различаются по электрическим характеристикам. Считается, что гнездо, которое успешно прошло тесты со всеми тремя тестовыми штекерами, отвечает требованиям категории 6 и обеспечивает нужные характеристики с любым имеющимся на рынке стандартным штекером.

В соответствии с представленной процедурой тестирования гнезда категории 6 штекер является фиксированным стандартным компонентом системы. Поэтому меры по улучшению качества разъемного соединения в целом, которые в основном направлены на уменьшение и компенсацию асимметрии каждой из четырех двухпроводных линий, могут применяться только к гнезду.

В конструкции современных модульных гнезд категории 6 для этого предусматривается:

· минимальное расстояние от IDC-контактов, в которые заделывается линейный кабель, до разъемных контактов;

· перекрестный ход проводников каждой пары как внутри контактной IDC-гребенки, так и внутри гнезда на уровне элементов, подводящих сигнал от гребенки к разъемным контактам;

· специальный компенсирующий элемент, расположенный непосредственно под разъемными контактами и предназначенный для дополнительного симметрирования линий.

За счет этого удается реализовать приемлемо низкие перекрестные наводки между всеми четырьмя парами и обеспечить высокие показатели NEXT в диапазоне частот до 200 МГц, определенные спецификацией категории 6.

На рисунке показаны особенности конструкции гнезда RJ-45 категории 6, разработанного и запущенного в производство фирмой Tyco Electronics в 2001 г. В качестве штекера категории 6 используются серийные штекеры ЕМТ-типа, которые производятся с 1999 г. и вполне соответствуют требованиям стандарта IEC 60603-7. Новое гнездо категории 6 вошло в состав кабельной системы AMP Communications Outlet Plus фирмы Tyco Electronics. Система была представлена на тестирование в независимую лабораторию Gesellschaft fur Hochfrequenz-Messtechnik mbH в Германии, где протестированы характеристики постоянной линии и разъема RJ-45 по стандартной методике De-Embedded Testing. Все тесты пройдены успешно.

Об авторе
Вольфганг Ригер,
директор по продажам СКС AMP Netconnect
в странах Восточной Европы
Телефон представительства в Москве: 926-5509