構造化されたケーブル配線のためのケーブル選択

記事 「質疑応答における PoE テクノロジー」 PoE経由で電力を使用するビデオ監視システムやITインフラストラクチャの他のセグメントを構築するために設計された新しいZyxelスイッチについて話しました。

ただし、優れたスイッチを購入し、適切なデバイスを接続するだけがすべてではありません。最も興味深いことは、少し後、この農場の整備が必要になるときに現れるかもしれません。場合によっては、注意すべき奇妙な落とし穴があることがあります。

銅線ツイストペア

PoE の使用に関するさまざまな情報源には、「銅ケーブルのみを使用してください」などのフレーズが見つかります。または、「CCA ツイストペアには使用しないでください」。これらの警告は何を意味するのでしょうか?

より線は常に銅線から作られるという誤解が広く浸透しています。必ずしもそうとは限りません。場合によっては、コストを節約するために、メーカーはいわゆる銅メッキケーブルを使用します。

これは本質的にアルミニウム ケーブルであり、その導体は銅の薄い層でコーティングされています。フルネーム: 銅被覆アルミニウムツイストペア

単線銅導体のツイストペアには「Cu」（ラテン語の「cuprum」から）とマークされています。

銅被覆アルミニウムは「CCA」（Copper Coated Aluminium）と呼ばれます。

CCA の製造業者は、CCA にラベルをまったく貼らない場合があります。場合によっては、悪徳メーカーでさえ、銅メッキアルミニウム製のツイストペアに「Cu」パラメータを描画することがあります。

注記。 GOSTによれば、そのようなマーキングは必要ありません。

銅被覆ケーブルを支持する唯一の議論の余地のない議論は、その低価格です。

もう XNUMX つのそれほど重要ではない議論は、重みが小さいことです。アルミニウムの比重は銅よりも軽いため、アルミニウムのケーブル スプールは設置中に動かしやすいと考えられています。

注記。実際には、すべてがそれほど単純ではありません。梱包の重量、断熱材の重量、利用可能な機械化手段の有無などが影響します。 CCA ケーブルのコイルが入った 5 ～ 6 個のボックスをカートに乗せてエレベーターで持ち上げるには、「フルグレード銅」のコイルが入った同数のボックスを運ぶのとほぼ同じ時間と労力がかかります。

アルミケーブルを正確に見分ける方法

銅被覆アルミニウムは、必ずしも簡単に認識できるわけではありません。 「ワイヤーの表面を引っ掻くか、ケーブルコイルを手で持ち上げて重量を見積もる」などのヒントは、非常に比較的効果的です。

最も簡単で迅速なテスト: ワイヤーの剥がされた端にライターなどで火をつけます。アルミニウムはすぐに燃えて崩れ始めますが、純銅の導体の端は赤熱することがありますが、その形状を保持し、冷却されると弾力性などの物理的特性が戻ります。

原則として、このような「経済的な」ケーブルは、時間の経過とともに銅メッキアルミニウムに発火したときに残る粉塵によって変化します。 「ケーブルの脱落」に関するシステム管理者の恐ろしい話はすべて「銅」に関するものです。

注記。ワイヤーの絶縁体を剥がして重さを量り、比重を計算します。しかし実際には、この方法が使用されることはほとんどありません。厳密に水平で平らな面に正確なスケールを設置し、それを行うための空き時間が必要です。

表 1. 銅とアルミニウムの比重の比較。

ちなみに非常に優れたケーブルを作っている NeoNate の友人がこれを作ってくれました。 タブレット あなたを助けるために。

送信時の電力損失

抵抗率を比較してみましょう。

• 銅の抵抗率 - 0 オーム * mm0175/m;

• アルミニウムの抵抗率 - 0 オーム*mm0294/m/

このようなケーブルの合計抵抗は、次の式で計算されます。

安価な銅メッキケーブルの銅被覆の厚さは「ゼロになる傾向がある」ことを考えると、アルミニウムにより抵抗が大きくなります。

表皮効果はどうでしょうか？

表皮効果は英語のskinから名付けられました。 "レザー"。

高周波信号を伝送する場合、電気信号が主にケーブルの表面に沿って伝送されるという効果が観察されます。この現象は、安価なツイストペアケーブルのメーカーが「電流は依然として表面に沿って流れる」として、銅被覆アルミニウムの形での節約を正当化しようとする議論として機能します。

実際、表皮効果はかなり複雑な物理プロセスです。銅で結合されたツイストペアでは、信号伝送がアルミニウム層を「捕捉」することなく、常に厳密に銅の表面に沿って行われると言うのは、完全に公平な表現ではありません。

簡単に言うと、この特定のブランドのワイヤについて実験室で研究することなしに、この CCA ケーブルが表皮効果により、高品質の銅ケーブルと同等の特性を伝送すると確実に言うことは不可能です。

強度の低下

アルミニウム線は、同じ直径の銅線よりもはるかに簡単かつ速く切れます。しかし、「取って壊す」ことが最大の問題ではありません。さらに大きな問題はケーブルの微小亀裂であり、これにより抵抗が増大し、浮遊信号減衰効果が生じる可能性があります。たとえば、ケーブルが時々曲げられたり、温度の影響を受けたりする場合です。アルミニウムは、この種の影響に対してより重要です。

温度変化の重要性

すべての肉体は、影響を受けて体積を変化させる能力を持っています。
温度。膨張係数が異なると、これらの金属の変化も異なります。
これは、銅めっきの完全性と銅めっきの両方に影響を与える可能性があります。
アルミニウム導体とデバイスの接合部の接触品質
留め具アルミニウムは温度が上昇するとさらに膨張する性質がある
電気を損なう微小亀裂の発生を促進します。
特性が低下し、ケーブルの強度が低下します。

アルミニウムの酸化が早い性質

熱膨張に加えて、ライターのテストで証明されているように、アルミニウムの急速に酸化する特性を考慮する必要があります。

しかし、アルミニウム ワイヤが裸火や外部の高温ヒーターにさらされていない場合でも、時間の経過とともに、温度変化やパワー デバイス (PoE) への電流伝達による加熱により、より多くの金属原子が酸素と接触します。 。これはケーブルの電気的特性をまったく改善しません。

アルミニウムと他の非鉄金属との接触

アルミニウムを他の非鉄金属、主に銅および銅含有合金で作られた導体に接続することはお勧めできません。その理由は、接合部でのアルミニウムの酸化の増加です。

時間が経つと、コネクタを交換し、パッチ パネルの導体をやり直す必要があります。フローティングエラーがこれに関連している可能性があるのは不快です。

銅結合ツイストペアの PoE に関する問題

PoE の場合、パワーデバイスへの電流は部分的には銅のコーティングを介して伝送されますが、主にアルミニウムの充填物を介して伝送されます。つまり、抵抗が高く、したがって電力損失も大きくなります。

さらに、他の問題も発生します。このツイストペアは設計されていないため、電力電流を送信する際のワイヤの加熱が原因です。マイクロクラック、ワイヤーの酸化などが原因です。

銅メッキアルミニウム製ケーブルを備えた SCS が「継承」された場合はどうすればよいですか?

一部のセグメントは、(何らかの理由で) 時間の経過とともに置き換える必要があることに留意する必要があります。この場合には、予算に資金を直ちに確保しておくことをお勧めします。 (SF のように聞こえるのはわかりますが、他に何ができるでしょうか?)

SCS の状態を監視します。ツイストペアケーブルが通過する部屋やその他の場所の温度、湿度、その他の物理的指標を監視します。暑かったり、寒かったり、湿度が高かったり、振動などの機械的ストレスの疑いがある場合は、予防策を検討する価値があります。原則として、従来の銅ツイストペアの状況では、このような制御も問題ありませんが、アルミニウム線はこれらの現象に対してより気まぐれです。

特に優れたパッチパネル、ネットワークソケット、ユーザーやその他の受動機器を接続するためのパッチコードを購入することに、もはやあまり意味がないという意見があります。ワイヤード部分は「噴水ではない」ので、クールな「ボディキット」にお金を費やす価値はもはやないかもしれません。

一方、時間が経っても、このような素晴らしい「基本的に変わらない」ツイストペア CCA を実績のある「銅」に置き換えたい場合は、「一歩進んで二歩下がる」原則に従って、パッチを購入する価値はありますか?パネルとソケットがお買い得価格になりました?

突然の通信不能にも十分注意が必要です。しばらくピンも来ず、様子を見ているうちに「奇跡的にすべてが」復旧したのです。このような事故では、ケーブルと接続の品質が重要な役割を果たす可能性があります。

たとえば、ビデオ監視カメラなどに PoE を使用する予定がある場合、この分野ではツイストペアを直ちに銅線に置き換えることをお勧めします。そうしないと、最初に低消費電力のカメラを設置し、その後別のカメラに変更したのに、なぜ動作しないのか困惑しなければならない状況に遭遇する可能性があります。

5E も良いですが、カテゴリー 6 の方が良いです。

カテゴリ 6 は干渉や温度の影響に対してより耐性があり、このようなケーブルの導体はより狭いピッチで撚られており、電気特性が向上しています。猫の場合もあります。 6、ペア（相互影響を防ぐための距離）を区切るためにセパレーターが設置されています。これらすべてにより、動作中の信頼性が向上します。
デバイスを PoE で接続する場合、このような変更は、たとえば温度変動時にネットワークの安定した動作を確保するために役立ちます。

SCS ケーブルは、日中の温度差が 25°C に達する天井裏、技術フロア、地下室など、空調管理が不十分な部屋に敷設されることがあります。このような温度変動はケーブルの特性に影響を与えます。

カテゴリ 6E の代わりに、高価ではありますが、優れた特性を備えた信頼性の高いカテゴリ 5 ケーブルを敷設することは、「オーバーヘッド」の増加ではなく、より優れた信頼性の高い通信への投資です。
詳細はこちらでご覧いただけます。

Zyxel のロシア駐在員事務所は、使用するケーブルの種類に対する PoE 電力伝送の許容距離の依存性について独自の調査を実施しました。スイッチはテストに使用されました
GS1350-6HP および GS1350-18HP

図 1. GS1350-6HP スイッチの外観。

図 2. GS1350-18HP スイッチの外観。

便宜上、結果をビデオ カメラのメーカー別に分けて表にまとめます (以下の表 2 ～ 8 を参照)。

表 2. テスト手順

試験手順

手順
説明

1
ポート 1,2、XNUMX で拡張範囲を有効にする

-GS1300: DIP スイッチを ON にして、フロントパネルのリセット&適用ボタンを押します。

- GS1350: Web GUI にログイン > 「ポート設定」に移動 > 拡張範囲を有効にして適用します。

2
カメラにアクセスするにはスイッチに PC またはラップトップを接続します

3
Cat-5e 250m ケーブルをポート 1 に接続し、カメラを接続して電源を入れます。

4
PC/ラップトップを使用してカメラ IP に PING を実行します。PING 損失は発生しません。

5
カメラにアクセスして、ビデオの品質が良好でスムーズであるかどうかを確認します。

6
ステップ 4 または 5 が失敗した場合は、ケーブルを Cat-6 250m に交換し、ステップ 3 から再テストします。

7
ステップ 4 または 5 が失敗した場合は、ケーブルを Cat-5e 200m に交換し、ステップ 3 から再テストします。

表 3. LTV カメラ接続用ケーブルの特性比較

表 4. LTV カメラを接続するためのケーブルの比較特性 (続き)

表 5. LTV カメラ接続用ケーブルの比較特性 (続き 2)。

表 6. UNIVIEW カメラを接続するケーブルの特性の比較。

表 7. UNIVIEW カメラを接続するためのケーブルの比較特性 (続き)。

表 8. Vivotek カメラを接続するためのケーブルの比較特性。

まとめ

記事で説明されている問題は購入に必須ではありません。おそらく、「自分のプロジェクトでは常にカテゴリー 5E の銅メッキツイストペアケーブルを使用しているので、何の問題もありません。」と言う人もいるでしょう。もちろん、仕上がりの品質、動作条件、定期的な監視、タイムリーなメンテナンスが大きな役割を果たします。ただし、PoE を使用する必要は依然としてあり、そのような状況では、カテゴリ 6 ツイストペア銅線を使用することがより有望なソリューションです。

安価な銅被覆ツイストペア ケーブルを使用した場合に節約できる可能性は非常に具体的です。 IT クリティカルなビジネス向けの大規模なエンタープライズ レベルのプロジェクトについて話している場合は、実績のある確立されたメーカーの高品質の銅線ペアを使用する方が賢明です。小規模ネットワークについて話している場合、特に「次期管理者」の状況では、ツイストペアケーブルの節約はかなり疑わしいように思えます。潜在的な問題を排除し、信頼性を向上させ、PoE 機能を拡張し、メンテナンスコストを削減するには、高品質のケーブルにもっとお金を払った方が良い場合があります。

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ソース

質疑応答における PoE テクノロジー

PoE IP カメラ、特別な要件、トラブルのない操作 - すべてをまとめる

ビデオ監視システム用のスマート マネージド スイッチ

銅メッキアルミニウムと銅のどちらの UTP ケーブルを選択する必要がありますか?

ツイストペア: 銅またはバイメタル (銅)?

表皮効果とは何ですか?実際にどこで使用されますか?

カテゴリ 5e とカテゴリ 6

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出所： habr.com