Методы уменьшения внешнего диаметра симметричного горизонтального кабеля

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

20

Актуально

ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ

РОСТ ОБЪЁМОВ ПРИМЕНЕНИЯ 

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ СКС В 

ПРОЕКТЕ КАК ОБЪЕКТИВНАЯ ТЕНДЕНЦИЯ

Особенность различных СКС такова, что наибо-

лее ёмкую часть их рынка образуют офисные систе-
мы. Характерной чертой этого сегмента стал явно 
выраженный и устойчивый тренд наращивания коли-

Методы уменьшения 
внешнего диаметра 
симметричного 
горизонтального кабеля

Структурированная кабельная система (СКС) на протяжении последних 

двух десятков лет представляет собой обязательный компонент информаци-
онной инфраструктуры объектов недвижимости различного назначения. Она 
обеспечивает уникальное сочетание простоты реализации, удобства экс-
плуатации, экономичности и устойчивости к воздействиям внешних небла-
гоприятных факторов. Всё это в совокупности делает СКС фактически без-
альтернативным средством реализации физического уровня современной 
информационно-телекоммуникационной системы (ИТС).   

Андрей СЕМЁНОВ,

 директор по развитию компании RdM Distribution, д.т.н

чества горизонтальных кабелей. Такому положению 
дел способствует ряд фундаментальных факторов.

Современные офисные здания характеризуются 

высокой плотностью размещения пользовательских 
рабочих мест. Каждое из них согласно требованиям 
стандарта обслуживается как минимум двухпорто-
вой информационной розеткой СКС и может распо-

лагаться на 4 м

2

 офисной площади. В откры-

тых офисах за счёт отсутствия перегородок 
предельная плотность размещения пользова-
телей увеличивается ещё примерно на 10%. 
Одновременно пользовательскими рабочими 
местами может быть занято до 80% от общей 
площади этажа (в среднем по проектам этот 
коэффициент оказывается чуть меньше 70%). 
На оставшихся 20—30% располагаются кори-
доры, лестничные марши и различные поме-
щения вспомогательного характера (санузлы, 
вентиляционные камеры, технологические 
ниши и т.д.).

Парадоксально, но наблюдающийся в по-

следние несколько лет рост популярности 

Рис. 1. К расчёту диаметра горизонтального кабеля:

а) обычная 

конструкция

б) конструкция с четырёх-

лучевым сепаратором

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

21

Актуально

ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ

беспроводных сетей ведёт не к уменьшению коли-
чества горизонтальных кабелей, а наоборот, сопро-
вождается их ростом. Причина этого заключается в 
том, что беспроводные решения не конкурируют с 
«проводными», а являются скорее их дополнением, 
решая ряд специфических задач. Кроме того, устой-
чивая связь по радиоканалу реально обеспечивает-
ся только при высокой плотности размещения точек 
радиодоступа [1].

Как мощный стимулирующий фактор следует 

рассматривать многочисленные системы автома-
тизации инженерных систем современного зда-
ния. Линейная часть их сетевой инфраструктуры 
образуется обычными горизонтальными кабелями 
СКС.

В силу ряда причин пользовательские порты ре-

ализуются на основе электропроводных решений, а 
решения класса «волокно до рабочего места» име-
ют исчезающе малое значение. Это обстоятельство 
приводит к появлению в современном офисе боль-
шого количества симметричных горизонтальных ка-
белей.

НЕОБХОДИМОСТЬ УМЕНЬШЕНИЯ 

ВНЕШНЕГО ДИАМЕТРА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ 

КАБЕЛЕЙ 

Подтвердим положение о большом количестве го-

ризонтальных кабелей количественной оценкой это-
го параметра. Согласно стандартам одно техниче-
ское помещение нижнего уровня ИТС обслуживает 
не более 1000 м

2

 офисной площади. При превалиру-

ющей на сегодняшний день двухпортовой конфигу-
рации информационной розетки в это помещение 
может сводиться порядка 500 только «чисто СКС» 
горизонтальных кабелей. Относительные объёмы 
«дополнительных» кабелей систем беспроводного 
доступа и оборудования инженерного обеспечения 
могут достигнуть нескольких десятков процентов от 
кабелей ИТС. В результате выходим на плотность 
порядка 0,5 горизонтального кабеля на квадратный 
метр общей площади при средней длине его пробро-
са около 40 метров.

Уменьшить это количество не представляет-

ся возможным. Известны многочисленные пред-
ложения по внедрению решений, основанных на 
установке активного сетевого оборудования непо-
средственно вблизи рабочих мест (инсталляцион-
ные микрокоммутаторы, системы внутриофисной 
оптической беспроводной связи и аналогичные 
им). За счёт мультиплексирования сигналов такое 
оборудование позволяет в разы уменьшить рас-
ход горизонтального кабеля. Тем не менее в силу 
ряда причин оно не получило пока большого рас-
пространения.

Наличие многочисленных слаботочных кабель-

ных изделий в офисной зоне делает весьма ак-

туальной задачу улучшения их массогабаритных 
характеристик. Успешное решение этой задачи 
чрезвычайно ценно тем, что в современных офис-
ных зданиях:
•  уменьшаются габаритные размеры, упрощаются 

и удешевляются лотки, короба и иные компонен-
ты формирования горизонтальных кабельных 
трасс;

•  за счёт снижения массы пластика значительно 

уменьшается пожарная нагрузка на область ин-
сталляции кабельной системы и упрощается вы-
полнение мероприятий по обеспечению пожар-
ной безопасности.
Иначе говоря, возможность применения кабелей 

меньшего диаметра обеспечивает значительный 
технико-экономический эффект.

ОЦЕНКА ДИАМЕТРА ТИПОВОГО 

КАБЕЛЯ СКС РАЗЛИЧНЫХ

 КАТЕГОРИЙ

Горизонтальные кабели СКС могут иметь парную 

и четвёрочную скрутку. Четвёрочная скрутка обе-
спечивает лучшие массогабаритные характеристи-
ки. Однако из-за сложностей получения у неё харак-
теристик категории 6 и выше далее принимаются во 
внимание изделия только с парной скруткой.

Любой горизонтальный кабель представляет со-

бой изделие, отличающееся достаточно большой 
площадью поперечного сечения. Для оценки вели-
чины его диаметра воспользуемся рис. 1а. Из него 
получаем:

D 

= 

d

(

√

─

2 + 1) + 2

ξ

,

         (1)

где 

D

 — общий диаметр кабеля, 

d 

— эффектив-

ный диаметр витой пары, 

ξ

 — толщина оболочки.

Подстановка в формулу (1) конкретных числен-

ных значений показывает, что типовая конструкция 
симметричного четырёхпарного горизонтального 
кабеля должна иметь внешний диаметр несколько 
выше 5 мм.

Для кабелей высоких категорий внешний диаметр 

неизбежно увеличивается. Это обусловлено ростом 
диаметра проводов и необходимостью применения 
в составе сердечника сепараторов, внедрения эле-
ментов экранирования и иных решений по ограниче-
нию внутри- и межкабельных переходных влияний. 
В этом случае расчётная модель модернизируется и 
принимает, например, вид рис. 1б. Соответственно, 
оценка внешнего диаметра записывается как:

D 

= 

d

(

√

─

2 + 1) + 

√

─

2

δ

 + 2

ξ

,

         (2)

где 

δ

 — толщина луча звёздообразного сепара-

тора.

Соотношения формулы (1) и формулы (2) позво-

ляют констатировать следующее:

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

22

Актуально

ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ

•  даже небольшое, исчисляемое десятыми долями 

миллиметра уменьшение эффективного диаме-
тра витой пары значимо сказывается на массо-
габаритных показателях горизонтального кабеля 
(рис. 2);

•  по мере роста пропускной способности кабеля, 

т.е. увеличения номера его категории или добав-
ления к последней суффиксного индекса, неиз-
бежно увеличивается внешний диаметр изделия;

•  уменьшение эффективного диаметра витой пары 

технически более выгодно по сравнению с умень-
шением толщины оболочки (примерно в 1,2 раза).

НАПРАВЛЕНИЯ УЛУЧШЕНИЯ 

МАССОГАБАРИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 

Задача минимизации внешнего диаметра кабе-

ля во многом усложняется тем, что геометрические 
параметры проводов оказывают сильное влияние на 
его электрические параметры. Достаточно сослать-
ся на известное выражение для оценки волнового 
сопротивления симметричного кабеля: 

z 

= 120/

√

─

ε

ln

(2

d

1

/

d

2

), 

          (3)

где 

ε

 — относительная диэлектрическая проница-

емость материала изоляции, 

d

1

 — расстояние между 

осями проводов; 

d

2

 — диаметр проволоки.

В классических конструкциях с плотной свивкой 

проводов в пару 

d = 2d

1

. 

Из выражений (1) — (3) вытекает, что задача 

уменьшения внешнего диаметра горизонтального 
кабеля СКС может быть решена за счёт уменьше-
ния:
•  относительной диэлектрической проницаемости 

изоляции;

•  эффективного диаметра изолирующих покрытий 

при условии сохранения неизменным отношения 

d

1

/d

2

;

•  диаметра проволоки при дополнительном ограни-

чении 

d

2

 > 0,5 мм согласно требованиям стандар-

тов.
Введение последнего ограничения обусловлено 

необходимостью поддержания нормального функ-
ционирования аппаратуры дистанционного пита-
ния класса PoE+. В тех ситуациях, когда оконечные 
устройства данной разновидности востребованы 
крайне незначительно, от соблюдения этого условия 
можно отказаться, а образовавшиеся резервы напра-
вить на улучшение массогабаритных показателей из-
делия. Речь идёт, например, о LAN-кабелях [2].

Каждому из перечисленных направлений, за ис-

ключением последнего, соответствует своя основ-
ная конструкция или их группа.

УМЕНЬШЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 

ПРОНИЦАЕМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ

Из формулы (3) вытекает, что при уменьшении 

ε

 волновое сопротивление удерживается на номи-

нальном значении уменьшением 

d

1

, что имеет своим 

прямым следствием уменьшение внешнего диаме-
тра витой пары. Резервы вспененных материалов в 
этом направлении уже во многом исчерпаны из-за 
ограничений по механической прочности, поэтому 
главным объектом деятельности становится струк-
турирование изоляционного покрова. Иначе говоря, 
в симметричную технику внедряется полувоздушная 
изоляция в терминах ГОСТ 15845-80. Данный приём 
не является абсолютной новинкой и ранее был до-
статочно популярен в коаксиальной технике в виде 
изоляции шайбового типа.

а) классическая витая пара; б) сцеплённая витая пара; в) пара с дистанционным элементом; 

г) несимметричное расположение проводов в круглой изоляции; д) несимметричная изоляция.

Рис. 2. Варианты исполнения классических витых пар с уменьшенным диаметром

а) 

      б)   

в) 

   г) 

         д)

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

23

Актуально

ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ

Для уменьшения эффективного значения 

ε

 осу-

ществляется возврат к монолитным материалам с 
одновременным увеличением количества воздуха 
в структуре за счёт выполнения регулярного макро-
структурирования изоляционного покрова. Схемы 
структурирования отличаются большим разнообра-
зием, а сами возможные подходы делятся на вну-
тренние, скрытые и внешние со своими вариантами 
(рис. 3).

Исторически первым и пока единственным вне-

дрением в серийную продукцию этого варианта 
изоляционных покровов стало структурирование 
по внутренней схеме (рис. 3а) [3]. Оно известно под 
торговой маркой AirES и в настоящее время пред-
лагается компанией TE Connectivity.

УМЕНЬШЕНИЕ 

ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА

Твёрдая изоляция как конструктивный компонент 

выполняет вспомогательную роль, обеспечивая нор-
мальные условия функционирования пары прово-
дов как направляющей системы электромагнитных 
колебаний. С учётом этой особенности речь может 
вестись не только о фактическом, но и об эффектив-
ном диаметре. Сильной стороной такого подхода яв-
ляется то, что он затрагивает только геометрические 
параметры конструкции, т.е. не требует радикально-
го изменения существующей технологии, использо-
вания новых материалов и т.д.

Первым решением в данной области стали сце-

пленные (англ. bonded) пары американской ком-
пании Belden (рис. 2б), внедрённые в серийное 
производство в конце 90-х годов прошлого века. 
Перемычка, соединяющая изоляционные покровы 
отдельных проводов, является интегральной состав-
ной частью их оболочек [4, 5].

Сцепленные пары неудобны при оконцевании ка-

беля розеткой разъёмного соединителя. Для устра-
нения этого недостатка компанией Commscope пред-
ложено выполнять пару с дистанционным элементом, 
механически не зависимым от проводов. Данный 
элемент может быть выполнен в форме прокладки 
с полукруглыми вырезами-ложементами для уклад-

ки в них отдельных проводов (рис. 2в) 
или же в виде разделительной ленты. 
Последний вариант данного решения ис-
пользуется в горизонтальных кабелях 
СКС типа Systimax.

Задача уменьшения эффективного 

внешнего диаметра витой пары вполне 
может быть решена за счёт осевого рассо-
гласования изоляции и провода (рис. 2г). 
Ещё одним решением становится об-
ращение к изоляции, не симметрич-
ной в плоскости поперечного сечения 
(рис. 2д) [6].

ВЫВОДЫ

1.  Техническая задача уменьшения внешнего диа-

метра горизонтальных кабелей СКС является 
чрезвычайно актуальной на современном этапе 
развития внутриобъектовых информационных 
систем общего назначения.

2.  Значимый выигрыш даёт уменьшение эффектив-

ного диаметра витых пар на уровне даже десятых 
долей миллиметра.

3.  В распоряжении разработчика находится доста-

точно большой арсенал приёмов по уменьшению 
диаметра кабельного изделия в целом.

4.  Уменьшение эффективного диаметра отдельной 

витой пары даёт увеличенный примерно на 20% 
эффект по сравнению со снижением толщины 
оболочки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Большаков С., Китаев Р. Инфраструктурное обе-

спечение беспроводных решений нового поко-
ления. — «Журнал сетевых решений/LAN», № 4, 
2014.

2. Семёнов А.Б. Целесообразность введения нового 

подкласса симметричных горизонтальных кабе-
лей. — КАБЕЛЬ-news, 2013, № 1, с. 54—57. 

3. Патент 6 743 983 США/ МКИ H02G 15/100 / Com-

munication wire // Wekhorst D., Juengst S., Dick-
man S., Kenny R. / заявл. 16.12.2002 /опубл. 
1.06.2004. — 9 p.

4. Патент 5 734 126 США/ МКИ H04B 11/102 / Twist-

ed pair cable // T. Siekierka, R.D. Kenny / заявл. 
08.07.1996 /опубл. 31.03.1998. — 7 p.

5. Патент 5 606 151 США/ МКИ H04B 11/02 / Twist-

ed pair cable // T. J. Siekierka, R.D. Kenny / заявл. 
17.03.1993 /опубл. 25.02.1997. — 6 p.

6. Патент 7 982 132 США/ МКИ H01B 7/00 / Re-

duced size in twisted pair cabling // Hopkinson W.C., 
Hayes T.M., Wiebelhaus D.A., Parke D.J. / заявл. 
18.03.2009 / опубл. 19.07.2011. — 17 p.

Рис. 3. Базовые варианты структурирования изоляции 

проводов витых пар

а) внутреннее;   

     б) скрытое;   

   в) внешнее.