КАТ7 Ethernet кабел за високоскоростни индустриални сценарии с честотна лента 600MHz

В еволюцията на стандартите за окабеляване с усукана двойка, КАТ7 (кабел от категория 7) е висококачествено решение, предназначено за сценарии с висока честота и висока пропускателна способност. В сравнение с CAT6A, КАТ7 постига стабилно предаване на ултрависокочестотни сигнали чрез по-строг дизайн на параметрите и структурна оптимизация, превръщайки се в основна технология за окабеляване, поддържаща високоскоростни мрежи от следващо поколение. Следващото е подробно анализирано от гледна точка на параметричните характеристики на КАТ7, като се имат предвид характеристиките на предаване, структурните иновации, електрическите параметри и адаптивността към околната среда.

I. Производителност на предаването: Преодоляване на високочестотните пречки за поддържане на свръхвисоки скорости

Основното предимство на КАТ7 по отношение на параметрите се състои в способността му да обработва ултрависокочестотни сигнали, а производителността му на предаване е директно съобразена с изискванията за честотна лента на бъдещите мрежи.

Пропускателна способност

Пропускателната способност е най-значимото подобрение на параметъра на КАТ7: Според стандарта ISO/ИЕК 11801, КАТ7 е дефиниран в два класа – Клас F и Клас ФА –

Клас F: Номиналната честотна лента е 600MHz, способна да предава стабилно сигнали с честоти до 600MHz;

Клас ФА: Номиналната честотна лента е увеличена до 1000MHz (1GHz), което го прави усуканата двойка с най-високата честотна лента, налична в момента.

Този параметър означава, че КАТ7 може да пренася повече високочестотни сигнали от CAT6A (500MHz), осигурявайки канална основа за ултрависокоскоростно предаване. Например, 100Gbps Ethernet изисква многочифтова паралелна модулация при честотна лента от 1000MHz, а честотната лента от 1000MHz от клас ФА точно отговаря на това изискване.

Скорост на данни

В рамките на стандартното разстояние на предаване, скоростта на КАТ7 далеч надвишава тази на CAT6A:

На разстояние от 100 метра, клас F може стабилно да поддържа 10 Гбпс (10 Гигабит Ethernet), което е същото като CAT6A, но с по-добра стабилност при високи честоти;

В рамките на 30 метра разстояние, клас ФА може да поддържа 40Gbps (40 Гигабит Ethernet);

В рамките на 15 метра разстояние, клас ФА може дори да поддържа 100Gbps (100 Гигабит Ethernet).

Тази разлика в параметрите прави КАТ7 еталон за ултрависокоскоростно предаване на къси разстояния – например, връзката между сървъри и топ комутатори в центрове за данни (обикновено по-малко от 15 метра) може директно да постигне 100Gbps взаимосвързване чрез КАТ7, без да се разчита на оптични влакна, което значително намалява разходите за окабеляване.

Динамичен баланс между скорост и разстояние

Както при всички кабели с усукана двойка, скоростта на КАТ7 намалява с увеличаване на разстоянието, но кривата на затихване е по-плоска:

Скорост от 10 Гбпс: Няма затихване в рамките на 100 метра (клас F и клас ФА отговарят на това изискване);

Скорост 40Gbps: Клас ФА няма затихване в рамките на 30 метра, а скоростта постепенно пада до 25Gbps над 30 метра;

Скорост от 100 Гбпс: Ефективна само в рамките на 15 метра, подходяща за връзки на къси разстояния от устройство до устройство вътре в шкафове.

Този параметър, характерен за свръхвисока скорост на къси разстояния и стабилност на дълги разстояния, позволява на КАТ7 да отговори както на нуждите от високоплътна взаимосвързаност на основните компютърни зали, така и на изискванията за окабеляване на дълги разстояния на обикновените офис помещения.

II. Структурен дизайн: Двойно екраниране + независими двойки, създаващи ддддххх Анти-смущаваща крепост"

Физическата структура на КАТ7 е хардуерната основа за неговите високочестотни характеристики. Чрез множество екранирания и прецизно усукващи конструкции, въздействието на смущаващите сигнали е сведено до минимум.

Дизайн на екраниране: Двойна защита на S/FTP

За да се справи с електромагнитните смущения (ЕМИ) и радиочестотните смущения (Радиочестотна информация) при висока честота 1000MHz, КАТ7 задължително използва S/FTP (екранирана/фолиева усукана двойка) структура, т.е. дизайн с двойно екраниране - индивидуално екраниране на двойки + общо екраниране:

Екраниране на двойките: Всяка двойка проводници е обвита със слой екраниращо алуминиево фолио (коефициент на покритие ≥98%), а дебелината на алуминиевото фолио достига 0,05 мм (по-дебело от 0,02-0,05 мм при CAT6A), което може да блокира преслушването между двойките;

Цялостно екраниране: Четирите екранирани двойки са обвити със слой метална оплетка (изработена от калайдисана мед, плътност на оплетката ≥90%), за да образуват външен слой, защитаващ срещу смущения от външната среда (като например електромагнитно излъчване от промишлено оборудване).

В сравнение с STP (общо екраниране) или FTP (еднослойно екраниране) на CAT6A, двойното екраниране на S/FTP подобрява способността за защита от смущения на КАТ7 с повече от 40%. Например, в среди със силни смущения, като например промишлени цехове, CAT6A може да претърпи загуба на пакети поради високочестотни смущения на сигнала, докато КАТ7 може да поддържа предаване с нулева загуба на пакети при скорост от 10 Гбпс.

Усукване на двойки: Прецизно контролирано d"Код против кръстосани слухи"

Пресечните смущения при високи честоти са основната пречка за предаването на сигнала. КАТ7 допълнително намаляват пресечните смущения чрез оптимизиране на параметрите на усукване:

Стъпка на усукване: Стъпките на усукване на четирите двойки са асиметрично проектирани, съответно 8-10 мм (синя двойка), 10-12 мм (оранжева двойка), 12-14 мм (зелена двойка) и 14-16 мм (кафява двойка). Освен това, разликата в стъпката на усукване между две двойки е ≥2 мм, за да се избегнат смущения от синхронен резонанс;

Плътност на усукване: Броят на усукванията на метър достига 30-40 пъти (CAT6A е 20-30 пъти). Високата плътност на усукване може да подобри способността за защита от изтичане на сигнали и да намали свързването на сигнала между двойките.

Проводници и изолационни слоеве: ддддххх Носители с ниски загуби ддддххх за високочестотни сигнали

Материал на проводника: Използва се високочиста безкислородна медна жица с чистота ≥99,995% (по-висока от 99,99% на CAT6A), а диаметърът на проводника е 0,58 мм (AWG 23), малко по-дебел от 0,57 мм на CAT6A, което намалява съпротивлението на постоянен ток (≤8,5 Ω/100 метра, по-добро от 9,38 Ω на CAT6A);

Изолационен слой: Използва ддддххх разпенен полиетилен (Разпенен Специалист по икономически въпроси) дддххх с диелектрична константа ≤1.5 (CAT6A е 1.6-1.8), а диелектричните загуби (tanδ) при високи честоти са ≤0.0015, което може да намали енергийните загуби на сигналите в изолационния слой.

III. Електрически параметри: Строги ограничения за осигуряване на стабилност на сигнала

Електрическите параметри на КАТ7 са строго дефинирани от стандарта ISO/ИЕК 11801:2017 и техните ограничения са много по-строги от тези на CAT6A, особено показвайки значителни предимства в производителността във високочестотните ленти.

Затихване

Затихването е загубата на енергия на сигналите по време на предаване. Границата на затихване на КАТ7 е строго контролирана с увеличаване на честотата (100 метра е стандартното тестово разстояние):

При 100MHz, затихването ≤19.0dB (по-добро от 21.6dB на CAT6A);

При 500MHz, затихването ≤35.0dB (CAT6A е 43.6dB);

При 600MHz (клас F), затихването ≤38.0dB;

При 1000MHz (клас ФА), затихването ≤48.0dB.

Този параметър означава, че при висока честота от 1000MHz, загубата на сигнала на КАТ7 е по-ниска от тази на CAT6A (43.6dB при 500MHz), което прави възможно предаването на високочестотни сигнали на дълги разстояния.

Параметри на кръстосаните смущения: Почти ддддххх Нулеви смущения ддддххх Контрол

Кръстосаните смущения са най-важният елемент за оценка на електрическите параметри на КАТ7 и техните граници са много по-високи от тези на CAT6A:

Близкият край на кръстосаното смущение (СЛЕДВАЩ):

При 600MHz, СЛЕДВАЩ лимитът на клас F е ≥30.0dB (CAT6A е 23.3dB при 500MHz);

При 1000MHz, СЛЕДВАЩ лимитът на клас ФА е ≥24.0dB, което все още е по-добро от високочестотните характеристики на CAT6A.

Пресечна връзка от далечния край (ЕЛФЕКСТ):

При 600MHz, ЕЛФЕКСТ лимитът на клас F е ≥20.0dB;

При 1000MHz, ЕЛФЕКСТ лимитът на клас ФА е ≥15.0dB, което осигурява стабилност на сигналите от далечния край.

Сума на мощността СЛЕДВАЩ/PSELFEXT:

При 600MHz, PSNEXT от клас F е ≥27.0dB, а PSELFEXT е ≥17.0dB;

При 1000MHz, PSNEXT от клас ФА е ≥21.0dB, а PSELFEXT е ≥12.0dB.

Тези параметри означават, че когато няколко двойки предават едновременно, смущенията от кръстосано преслушване на КАТ7 са незначителни – например, в 40Gbps връзка в център за данни, взаимните смущения, когато четири двойки предават паралелно, са само 1/5 от тези на CAT6A, което осигурява синхронизация на данните.

Загуба на отражение (РЛ)

Загубата на отражение измерва степента на отражение на сигнала, а ограничението на КАТ7 е по-строго:

При 100MHz, РЛ ≥18dB (CAT6A е 12dB);

При 600MHz, РЛ от клас F е ≥12dB;

При 1000MHz, РЛ на клас ФА е ≥10dB.

Този параметър се възползва от консистентността на импеданса, проектирана за КАТ7: характерният импеданс на проводниците, изолационните слоеве и конекторите е строго контролиран на 100Ω±10Ω (CAT6A е ±15Ω), което намалява отражението на сигнала, причинено от импеданса.

Закъснение и изкривяване на закъснението

Закъснение: В рамките на 100 метра разстояние, максималното закъснение при 1000MHz е ≤500ns (CAT6A е 548ns), а предаването на сигнала е по-бързо;

Асиметрия на закъснението: Разликата в закъснението между различните двойки е ≤20ns (CAT6A е 50ns), което гарантира нулево несъответствие на сигналите от четири двойки в 40Gbps/100Gbps Ethernet.

IV. Структурен дизайн: Пълна оптимизация на връзките от конектори до обвивки

Предимствата в производителността на КАТ7 зависят не само от самия кабел, но и произтичат от съвместния дизайн на структурата с пълна връзка ддддххх.дддххх

Конектори: Специализирани интерфейси, отговарящи на високочестотната производителност

КАТ7 не е съвместим с традиционните RJ45 конектори (защото структурата на RJ45 ще причини изтичане на високочестотен сигнал), а вместо това използва два специални конектора: ГГ45 или ТЕРА:

ГГ45: Добавя 4 контактни точки на базата на RJ45 (общо 12 контакта), екраниращият слой е директно свързан към екраниращата оплетка на кабела, а грешката в импедансното съгласуване е ≤5Ω;

ТЕРА: Приема асиметричен дизайн с по-голямо разстояние между контактите (1,27 мм), намалявайки кръстосаното смущение между контактите за високочестотни сигнали, а загубата на вмъкване е ≤0,5 дБ (при 1000 MHz).

Степента на покритие на екраниращия слой на тези конектори е ≥99% и те поддържат ддддххх360° пълно екраниране на връзката, за да се гарантира, че няма изтичане на сигнал в съединенията.

Диаметър на обвивката и кабела

Под влияние на двойното екраниране и дебелия изолационен слой, диаметърът на кабела КАТ7 се увеличава значително:

Диаметърът обикновено е 8-10 мм (клас ФА е по-дебел, около 9-11 мм), с 30% по-дебел от CAT6A (6,5-8 мм);

Материалът на обвивката е дддххлоу дим нула халоген (ЛСЖ)дддххх или ддддххх огнеупорен полиолефин" с кислороден индекс ≥35 (CAT6A е 32), а температурният диапазон на устойчивост е -40℃~90℃ (индустриалният клас може да достигне -50℃~105℃), подходящ за среда с висока или ниска температура.

Трябва да се отбележи по време на окабеляването: КАТ7 има по-високи изисквания за радиус на огъване – статично огъване ≥16 пъти диаметъра на кабела (около 128-176 мм), динамично огъване ≥24 пъти диаметъра на кабела (около 192-264 мм), за да се избегне счупване на екраниращия слой.

V. Адаптивност към околната среда: Надеждност в екстремни сценарии

Дизайнът на параметрите на КАТ7 напълно отчита предизвикателствата на сложните среди, а показателите за физически характеристики далеч надвишават тези на обикновените кабели с усукана двойка.

Устойчивост на електромагнитни смущения (ЕМИ/Радиочестотна информация)

Двойният екраниращ слой позволява на КАТ7 да достигне антисмущения до индустриален клас:

Ефективността на екраниране срещу електромагнитно излъчване под 1000MHz е ≥85dB (CAT6A е 60dB), което позволява защита от силни източници на смущения, като например подстанции и двигатели;

Коефициентът на затихване на радиочестотните смущения (като например сигнали от мобилни телефони, радарни вълни) е ≥99,9%, което гарантира чистота на сигнала в чувствителни сценарии, като медицинско оборудване и авиационни комуникации.

Механична якост и издръжливост

Якост на опън: Краткосрочна (по време на монтаж) ≤150N, дългосрочна (след фиксиране) ≤30N (CAT6A е 100N/20N), а проводниците не се чупят лесно;

Устойчивост на износване: Обвивката не е повредена след 1000 теста на триене (натоварване 5N), подходяща за сценарии с често движение (като например сценично окабеляване);

Устойчивост на корозия: Металният екраниращ слой е изработен от никелирана мед с устойчивост на солен спрей ≥96 часа (стандарт ASTM B117), която може да се използва във влажни и корозивни среди, като например крайбрежни зони или химически заводи.

Пожароустойчивост и опазване на околната среда

Клас на огнеупорност: Отговаря на теста за вертикално горене на стандарта ИЕК 60332-3-24, скоростта на разпространение на пламъка по време на горене е ≤10 см/мин и няма капки;

Опазване на околната среда: Съдържанието на тежки метали като олово и кадмий е ≤10 ppm (стандарт на ЕС RoHS (Директива за ограничение на опасните вещества) 2.0), подходящо за сценарии с високи изисквания за опазване на околната среда, като болници и училища.

VI. Съвместимост и сценарии за приложение: Позиционирани като висок клас, с фокус върху бъдещето

Характеристиките на параметрите на КАТ7 определят неговите висококачествени сценарии на приложение, като същевременно се взема предвид ограничената съвместимост.

Ограничения на съвместимостта

Специализираните конектори (ГГ45/ТЕРА) на КАТ7 не са директно съвместими с RJ45 и трябва да се използват адаптерни конвертори, но това ще доведе до влошаване на производителността:

Ако е свързан към CAT6A оборудване чрез адаптер, общата производителност на връзката ще бъде намалена до нивото CAT6A (500MHz/10Gbps);

Не се препоръчва комбинирането на КАТ7 с кабели от по-ниска категория, в противен случай загубата на обратен сигнал ще се увеличи поради несъответствие на импеданса.

Типични сценарии на приложение

Въз основа на предимствата на параметрите от 1000MHz честотна лента и 100Gbps скорост на къси разстояния, КАТ7 се използва главно в:

Суперкомпютърни центрове/големи центрове за данни: Поддържане на 100Gbps взаимосвързване между сървъри и комутатори (в рамките на 15 метра), отговарящо на нуждите от предаване на данни в реално време за обучение на ИИ и квантови изчисления;

Индустриална автоматизация: Свързване на ПЛК (програмируеми логически контролери) и сензори във фабричните цехове, а способността за предотвратяване на смущения осигурява контрол на производствената линия в реално време (забавяне ≤1ms);

Висококачествено медицинско оборудване: Като например вътрешно окабеляване на апарати за ЯМР (ядрено-магнитен резонанс) и компютърна томография, избягвайки електромагнитни смущения, влияещи върху точността на оборудването;

Студия за радиоразпръскване и телевизия: Предаване на 4K/8K сигнали на живо (едно 8K видео е около 100 Мбит/с), а множество двойки могат да предават множество сигнали синхронно паралелно.

VII. Сравнение на параметрите с CAT6A: Защо да изберете КАТ7?

Сравнението на основните параметри може по-ясно да отрази предимствата на КАТ7:

Параметър CAT6A (клас E) КАТ7 (клас ФА)

Честотна лента 500MHz 1000MHz

Скорост на 100 метра 10Gbps 10Gbps

Максимална скорост на къси разстояния 10Gbps (затихване над 55m) 100Gbps (в рамките на 15m)

Защита от смущения STP/FTP (единично/двойно екраниране) S/FTP (двойно + общо екраниране)

Затихване при 1000MHz (100m) Неопределено (извън спецификацията) ≤48.0dB

Асиметрия на закъснението ≤50ns ≤20ns

Вижда се, че надстройката на параметрите на КАТ7 е насочена главно към сценарии с висока честота, ултрависока скорост и силни смущения, докато CAT6A е по-подходящ за обикновени 10Gbps нужди – потребителите трябва да избират според действителната честотна лента и среда, за да избегнат прекомерни инвестиции.

Обобщение

Чрез пробните параметри от 1000MHz честотна лента и 100Gbps скорост на къси разстояния, както и структурната оптимизация на двойното екраниране на S/FTP и специалните конектори, КАТ7 се превърна в таван на производителност сред усуканите двойки. Строгият контрол на електрическите...