Tänään kerron tarkemmin merikäyttöön tarkoitettujen Ethernet-kaapeleiden rakenteesta. Yksinkertaisesti sanottuna tavalliset Ethernet-kaapelit koostuvat johtimesta, eristekerroksesta, suojakerroksesta ja ulkovaipasta, kun taas panssaroidut kaapelit lisäävät sisävaipan ja panssarikerroksen suojauksen ja ulkovaipan väliin. Panssaroidut kaapelit tarjoavat selvästi paitsi ylimääräistä mekaanista suojaa myös ylimääräisen suojaavan sisävaipan. Tarkastellaan nyt kutakin komponenttia yksityiskohtaisesti.
1. Johdin: Signaalinsiirron ydin
Ethernet-kaapelijohtimia on saatavilla useista eri materiaaleista, kuten tinatusta kuparista, paljaasta kuparista, alumiinilangasta, kuparipäällystetystä alumiinista ja kuparipäällysteisestä teräksestä. Standardin IEC 61156-5:2020 mukaan merikäyttöön tarkoitettujen Ethernet-kaapeleiden tulisi käyttää kiinteitä hehkutettuja kuparijohtimia, joiden halkaisija on 0,4–0,65 mm. Koska suurempien siirtonopeuksien ja vakauden vaatimukset kasvavat, heikommat johtimet, kuten alumiini ja kuparipäällysteinen alumiini, poistuvat käytöstä, ja tinattu kupari ja paljas kupari hallitsevat nyt markkinoita.
Paljaaseen kupariin verrattuna tinattu kupari tarjoaa paremman kemiallisen stabiilisuuden, vastustuskyvyn hapettumiselle, kemialliselle korroosiolle ja kosteudelle ylläpitäen piirin luotettavuutta.
Johtimet ovat kahdenlaisia: umpijohtimia ja säikeellisiä. Umpijohtimissa käytetään yhtä kuparilankaa, kun taas säikeelliset johtimet koostuvat useista yhteen kierretyistä ohuista kuparilangoista. Keskeinen ero on siirtokyvyssä – koska suuremmat poikkileikkauspinnat vähentävät väliinkytkentähäviötä, säikeellisten johtimien vaimennus on 20–50 % suurempi kuin umpijohtimien. Säikeiden väliset raot lisäävät myös tasavirtavastusta.
Useimmissa Ethernet-kaapeleissa käytetään joko 23 AWG:n (0,57 mm) tai 24 AWG:n (0,51 mm) johtimia. Vaikka CAT5E käyttää tyypillisesti 24 AWG:tä, korkeammat luokat, kuten CAT6/6A/7/7A, vaativat usein 23 AWG:n paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. IEC-standardit eivät kuitenkaan vaadi tiettyjä johdinpaksuuksia – hyvin valmistetut 24 AWG:n kaapelit voivat silti täyttää CAT6+-spesifikaatiot.
2. Eristyskerros: Signaalin eheyden suojaaminen
Eristyskerros estää signaalin vuotamisen lähetyksen aikana. IEC 60092-360- ja GB/T 50311-2016 -standardien mukaisesti merikaapeleissa käytetään tyypillisestisuurtiheyksinen polyeteeni (HDPE)tai vaahdotettupolyeteeni (PE-vaahto)HDPE tarjoaa erinomaisen lämmönkestävyyden, mekaanisen lujuuden ja ympäristöjännityshalkeilun kestävyyden, mikä tekee siitä laajan käyttöalueen. Vaahtomuovi PE tarjoaa paremmat dielektriset ominaisuudet, mikä tekee siitä ihanteellisen nopeaan CAT6A+-kaapeleihin.
3. Ristierotin: Signaalin ylikuulumisen vähentäminen
Ristierotin (tunnetaan myös nimellä ristitäyteaine) on suunniteltu erottamaan neljä kierrettyä paria fyysisesti erillisiin kvadrantteihin, mikä vähentää tehokkaasti parien välistä ylikuulumista. Tyypillisesti HDPE-materiaalista valmistettu, standardihalkaisijaltaan 0,5 mm oleva komponentti on välttämätön luokan 6 ja sitä korkeamman luokan kaapeleille, jotka siirtävät dataa 1 Gbps:n tai nopeammalla nopeudella, koska nämä kaapelit ovat herkempiä signaalikohinalle ja vaativat parempaa häiriönsietoa. Tämän seurauksena luokan 6 ja sitä korkeamman luokan kaapeleissa, joissa ei ole yksittäisten parien foliosuojausta, on yleisesti ristitäyteaineita neljän kierretyn parin eristämiseksi.
Sitä vastoin luokan 5e kaapeleissa ja parisuojattuja kalvorakenteita käyttävissä kaapeleissa ristisuojus on pois jätetty. Cat5e-kaapeleiden luontainen kierretty parirakenne tarjoaa riittävän häiriösuojan niiden rajallisemmille kaistanleveysvaatimuksille, mikä poistaa lisäerotuksen tarpeen. Vastaavasti kalvosuojatuilla pareilla varustetut kaapelit hyödyntävät alumiinifolion luontaista kykyä estää korkeataajuisia sähkömagneettisia häiriöitä, mikä tekee ristisuojuksesta tarpeettoman.
Vetolujuuselementillä on ratkaiseva rooli kaapelin venymisen estämisessä, joka voisi heikentää suorituskykyä. Alan johtavat kaapelivalmistajat käyttävät kaapelirakenteissaan pääasiassa joko lasikuitua tai nailonjohtoa vetolujuuselementtinä. Nämä materiaalit tarjoavat optimaalisen mekaanisen suojan ja säilyttävät samalla kaapelin siirto-ominaisuudet.
4. Suojakerros: Sähkömagneettinen suojaus
Suojauskerrokset koostuvat alumiinifoliosta ja/tai punotusta verkosta sähkömagneettisten häiriöiden estämiseksi. Yksinkertaisesti suojatuissa kaapeleissa käytetään yhtä alumiinifoliokerrosta (≥0,012 mm paksu, ≥20 % päällekkäisyys) ja PET-muovikerrosta vuotovirran estämiseksi. Kaksoissuojattuja versioita on kahta tyyppiä: SF/UTP (kokonaiskalvo + punos) ja S/FTP (yksittäinen parikalvo + kokonaispunos). Tinattu kuparipunos (johtimen halkaisija ≥0,5 mm) tarjoaa mukautettavan peittoalueen (tyypillisesti 45 %, 65 % tai 80 %). IEC 60092-350 -standardin mukaan yksinkertainen suojaus vaatii maadoitusjohtimen, kun taas kaksoissuojatuissa versioissa käytetään punosta staattisen sähkön purkaukseen.
5. Panssarikerros: Mekaaninen suojaus
Panssarikerros parantaa veto- ja puristuslujuutta ja parantaa sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) suojausta. Merikaapeleissa käytetään pääasiassa punottua panssaria standardin ISO 7959-2 mukaisesti. Sinkitty teräslanka (GSWB) tarjoaa korkean lujuuden ja lämmönkestävyyden vaativiin sovelluksiin, kun taas tinattu kuparilanka (TCWB) tarjoaa paremman joustavuuden ahtaissa tiloissa.
6. Ulkokuori: Ympäristösuoja
Ulkovaipan on oltava sileä, samankeskinen ja irrotettava vahingoittamatta alla olevia kerroksia. DNV-standardien mukaan paksuuden (Dt) on oltava 0,04 × Df (sisähalkaisija) + 0,5 mm, vähimmäismäärän ollessa 0,7 mm. Merikaapeleita käytetään pääasiassaLSZH (vähäsavuinen ja halogeeniton)materiaalit (SHF1/SHF2/SHF2 MUD -luokat standardin IEC 60092-360 mukaisesti), jotka minimoivat myrkyllisten höyryjen muodostumisen tulipalon aikana.
Johtopäätös
Jokainen merikäyttöön tarkoitetun Ethernet-kaapelin kerros on huolellisen suunnittelun tulos. OW CABLElla olemme sitoutuneet kehittämään kaapeliteknologiaa – keskustele rohkeasti erityistarpeistasi kanssamme!
Julkaisun aika: 25.3.2025