Омедненная алюминиевая жила (Copper Clad Aluminium Wires (CCAW) в кабелях передачи данных – отличная идея?

В последнее время на рыке появились дешевые кабели для передачи данных (в основном Категории 5Е) со специальной конструкцией проводников. Эти проводники Copper Clad Aluminium Wires (CCAW) состоят из двух различных материалов - жилы изготовлены из алюминия снаружи покрытого медью. Причина такой конструкции очевидна - медь вносит весомую составляющую в общую стоимость кабеля, и частичная замена меди алюминием существенно снижает стоимость кабеля.

Более того, на первый взгляд такие кабели должны иметь хорошие характеристики при передаче высокочастотных сигналов из-за поверхностного эффекта (т.н. Skin-Effect). Теоретическая физика подтверждает то, что при передаче высокочастотных сигналов, сигнал распространяется только по поверхности проводника - что собственно и называется поверхностным эффектом. Таким образом, в кабелях с омедненной алюминиевой жилой (CCAW), благодаря поверхностному эффекту, сигнал передается по внешнему (медному) слою жилы и поэтому характеристики кабеля должны соответствовать требованиям категории 5е. В действительности - если протестировать только кабель это окажется правдой. И с первого взгляда всё выглядит неплохо! Тогда в чем может быть проблема?

Кабель для передачи данных должен быть проложен и оконцован с обеих сторон соединителем!

Самое критичное место в инсталляции кабельной системы - это точка, в которой кабель подключается к контактам соответствующих соединителей (с обеих сторон линии). Эти коннекторы представляют собой либо модульные гнезда RJ - 45, либо соединительные блоки, предназначенные для разделки всех 8 проводников (4 пар) кабеля передачи данных.

Все доступные на рынке соединители для медного кабеля витая пара используют один и тот же метод подключения проводников в контакты - метод IDC (Isolation Displacement Contact). Принцип такого контакта показан на иллюстрации. Каждая жила в своей изоляции продавливается в ножевые контакты соединителя, в контактной зоне автоматически удаляется изоляция с проводника, и в итоге получается газонепроницаемый контакт (так называемая «холодная сварка») между жилой и ножевыми контактами соединителя. Прижимная сила [ F ]сохраняет надежную фиксацию жилы и гарантирует газонепроницаемую контактную зону [ A ]на протяжении всего срока эксплуатации кабельной системы (до 25 лет!)

Все доступные сегодня на рынке IDC-контакты оптимизированы для подключения полностью медной жилы - но не для омедненной алюминиевой жилы (CCAW)

В дополнение к вышесказанному, современные IDC-контакты разработаны и протестированы с расчетом сохранения надежного контакта с медной жилой во всем диапазоне рабочих температур (обычно от -20°C до +70°C). По этой причине температурные коэффициенты материалов современных IDC контактов согласованы с температурным коэффициентом меди. В то время как алюминий имеет другой температурный коэффициент!

В последнем случае результат абсолютно непредсказуем и газонепроницаемость контактной зоны не может быть гарантирована!
Более того, согласованность волнового сопротивления (импеданса) является серьезной проблемой. Никто не знает, какая именно часть жилы непосредственно соприкасается с ножевым IDC контактом (медная или алюминиевая), что непосредственным образом влияет на волновое сопротивление.

Какие последствия можно ожидать?

В худшем случае, сразу после инсталляции всё будет выглядеть хорошо (что возможно даже в случае с омедненной жилой) - но спустя некоторое время контакт может пропасть.
Это повлечет за собой много проблем, так же как и увеличение затрат, вызванных непредсказуемыми простоями сети. Именно такой эффект можно ожидать в случае применения кабелей с омедненными алюминиевыми жилами, вызванный температурными изменениями и отсутствием герметичности в зоне IDC-контакта.

И еще один недостаток кабелей с омедненной жилой

Это несовместимость с приложениями PoE (Power over Ethernet). Технология PoE обеспечивает питание абонентских устройств по обычным кабелям передачи данных, для чего требуется очень низкое сопротивление по постоянному току. Но в случае биметаллической жилы постоянный ток будет протекать по центральной алюминиевой жиле, а алюминиевая жила имеет сопротивления гораздо больше, чем медная. Это повлечет за собой большие потери мощности сигнала и приведет к нагреву кабелей, что окажется серьезной проблемой, особенно в случае испрльзования кабельных жгутов.

Выводы и заключение

Что выглядит на первый взгляд вполне логично и правильно, при более детальном рассмотрении может оказаться сомнительным и неоднозначным (когда принимается во внимание технология оконцовки кабеля и особенность работы некоторых приложений). Хорошие качественные соединители для профессиональных инсталляций сегодня разработаны для оконцевания только полностью медной жилы, так как только такая комбинация гарантирует хорошее качество соединения и его надежность. Кабели для передачи данных с омедненной алюминиевой жилой (CCAW) будут стоить дешевле, но, в конечном счете, сэкономленные деньги будут быстро потеряны из-за проблем с передачей информации и отказов в компьютерной сети.

     Поэтому приходим к заключению, что для гарантированной работы сетевых приложений могут использоваться только кабели с полностью медной жилой.