За что платим? Споры о длине витой пары в СКС и как их избежать

Приведем пример аргументации заказчика:

Иногда для подкрепления позиции используются отсылки к другим сферам деятельности:

Иногда заказчик даже может утверждать, что «данная методика определения объемов работ принята со всеми прочими подрядчиками на других объектах». Опыт автора показывает, что в сфере СКС это вовсе не так. Но давайте разберемся, какой метраж следует учитывать и почему. Начнем с того, какая бывает длина и как ее можно измерить.

Все ограничения по длине, записанные в стандартах, касаются физической длины, определяемой по меткам на оболочке кабеля. В момент прокладки это единственный ориентир для монтажников. Измерения прибором будут проводиться позже, а отрезать кабель нужно здесь и сейчас.

Ответственность производителей витой пары – обеспечить, чтобы метки длины на оболочке кабеля были честными. Опыт показывает, что в подавляющем большинстве случаев так оно и есть, причем как для признанных брендов, еще несколько лет назад широко представленных на нашем рынке, так и для заместивших их китайских и отечественно-китайских производителей. В этом есть своя логика. Если производитель ошибется в меньшую сторону и поставит метки длины слишком часто, его тут же обвинят в «обвешивании покупателя», что чревато потерей репутации раз и навсегда. Проверить точность меток может любой клиент с помощью обычной рулетки. С другой стороны, если располагать метки дальше друг от друга, чем 1 м, то это ведет к убыткам. Каждый лишний сантиметр для коробки 305 м вызывает перерасход более 3 м кабеля, для катушки 500 м – 5 м, а на производстве выпускаются многие тысячи таких упаковок. Подобные неточности негативно сказываются на экономических показателях производства, изготовителю это невыгодно. Проще намеренно заложить в упаковку пару лишних метров кабеля, чтобы обезопасить себя от возможных обвинений в «недовесе», но при этом точно отмерять физические расстояния и иметь возможность точно просчитывать все параметры производства.

На сегодняшний день риск столкнуться с неверной физической маркировкой длины невелик. Метки на оболочку наносятся автоматическим оборудованием; отладить и контролировать процесс технически не сложно. Однако возникает вопрос точности определения фи­зи­ческой длины монтажниками. Обычно за погрешность измерения принимают 1/2 цены деления шкалы. В нашем случае шкала формируется метками, отстоящими друг от друга на 1 м, и можно было бы сказать, что на каждом конце сегмента погрешность составляет ±0,5 м, а для сегмента в целом ±1 м. Однако так происходило бы, если бы взору были доступны оба деления шкалы. На объекте же монтажник ориентируется только на ту метку, которую видит, а заканчиваться кабель может на расстоянии до 1 м от нее, там, где другой метки уже нет. И так на обоих концах. В итоге имеет место погрешность в сторону увеличения, и в сегменте она может достигать 2 м. Для постоянной линии длиной около максимально допустимых 90 м это немного – чуть больше 2%. Но если сегмент короткий, длиной 20 м или даже 15 м (короче которых в обычных СКС ставить не рекомендуется), то погрешность составит уже 10–13%. При этом любой практикующий монтажник знает, что в случае сомнений ошибаться надо в большую сторону. Лишний кабель всегда можно обрезать при заделке. Если же метража не хватит, придется перепротягивать сегмент заново.

Приборы измеряют электрическую длину. Точнее, приборы измеряют время Δt, за которое сигнал проходит от ближнего конца сегмента до дальнего и обратно, а затем вычисляют длину через этот временной промежуток и заданную в памяти прибора номинальную скорость распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propagation), выраженную в процентах от скорости света в вакууме.

Типовые значения NVP для витой пары категорий 5е и 6 лежат в диапазоне от 67 до 72%. Для кабелей категории 6A с плотным повивом пар NVP может составлять 65%, а у кабелей с индивидуальным экранированием пар это значение может достигать 78–80% независимо от заявленной категории.

Электрическая длина не всегда совпадает с физической. Расхождение есть хотя бы потому, что шаг повива у каждой пары в кабеле свой. Электромагнитная волна в туго сплетенной паре распространяется медленнее, чем в паре со слабым повивом. Для каждого четырехпарного кабеля тестеры выводят четыре значения электрической длины, и расхождение между парами при предельно допустимой длине постоянной линии 90 м может составлять несколько метров. Длиной кабеля считается наименьшее значение из четырех, но даже оно совпадает с физической длиной не всегда. Это легко проиллюстрировать на конкретном примере.

Из заводской коробки был отмотан участок кабеля категории 5е с заявленным производителем значением NVP = 67%. Начальная видимая метка длины 17098 м, конечная 17188 м. Поскольку кабель обрезан и заделан на модули сразу после видимых меток, его физическая длина составляет 90 м с точностью до нескольких сантиметров. На рисунке показаны результаты измерения длины прибором сертификационного класса с адаптерами постоянной линии и установленным значением NVP = 67,0%. Метраж адаптеров исключен из результатов программным обеспечением прибора, выводится только собственная длина постоянной линии. Расхождение налицо: измеренная электрическая длина составила 87,4 м вместо ожидаемых 90 м.

 

Либо значение NVP задано производителем неточно, либо прибор неточно измеряет время (а значит, и рассчитывает длину). А может быть, и то и другое. Второй параметр легко проверяется по техническим спецификациям приборов, публикуемым их изготовителями в открытом доступе. Сопоставим данные о точности для нескольких марок тестеров, встречающихся на территории России (табл. 1 и 2).

По приведенным данным, для 90-метрового сегмента точность измерения длины составит ±2,1 м (2,3%). Для сегмента длиной 15 м погрешность больше – 4% (±0,6 м). Нужно отметить, что заявленная производителем разрешающая способность по времени (1 нс) кратно ухудшается заявленной точностью измерения задержек распространения ± (2 нс + 2%) для всех упомянутых выше диапазонов расстояний. Одна наносекунда – лишь минимальный шаг по времени, используемый прибором в вычислениях. Допуски же при измерении временных интервалов в нашем примере составляют 11 нс для сегмента 90м и округленно 4 нс для сегмента 15 м.

Заявленную разрешающую способность по длине 0,1 м тоже следует воспринимать не как точность, а как минимальную цену деления, предусмотренную в приборе. Особенно если учесть, что переход на систему мер, принятую в США и некоторых других странах мира, увеличивает минимальный шаг до 1 фута – а значит, выводимые результаты огрубляются сразу втрое.

Схожие показатели заявляет и другой производитель сертификационных тестеров (табл. 2).

Спецификации на приборы Softing WireXpert последних моделей декларируют точность измерения длины в медных средах ±0,5 м для любых расстояний от 0 до 500 м. Для семейства LanTEK IV его производитель, Trend Networks, заявляет в спецификациях только разрешающую способность 0,1 м в диапазоне от 0 до 600 м, но не говорит о точности. Отсутствие процентного допуска или скупость открытых технических данных намекает на не самую высокую точность измерений.

Сертификационные тестеры совершенствуются, и было бы логично ожидать, что погрешность приборов уменьшается от поколения к поколению. Однако фактические данные говорят о том, что точность измерения засечек времени мало меняется не только год от года, но даже от класса к классу измерительных устройств. В России на руках у монтажников осталось много карманных тестеров Microscanner² (а некоторые помнят и его предшественника, Microscanner первого поколения) – эти приборы на порядок проще и дешевле, чем сертификационные тестеры. Но даже у Microscanner² при диапазоне измерений до 460 м заявлена похожая разрешающая способность 0,3 м (1 фут) и принципиально схожая точность ±4% или 0,6 м (2 фута) в зависимости от того, что больше. В измерениях длины сертификационные приборы не достигли особого прогресса в сравнении с тестерами схемы разводки.

В идеале измеренная электрическая длина должна совпадать с физической длиной. Но по приведенным выше причинам, даже если величина NVP задана производителем верно, все равно погрешность в измерении времени приборами приведет к разбросу значений длины порядка 4%.

Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-B.1, действовавший в начале 2000-х гг., предусматривал допуск ±10% для величины NVP, задаваемой производителями кабеля. Версия B стандартов давно вышла из употребления – ее последовательно сменили версии C, D и даже E различных стандартов TIA. Что интересно, в них допуск ±10% уже не упоминается. Чтобы на него выйти, нужно отслеживать нормативные документы в обратном хронологическом порядке вплоть до версии B. И даже в стандарте TIA-1152 [А], задающем требования к полевым тестерам и измерениям в СКС на основе витой пары (Requirements for Field Test Instruments and Measurements for Balanced Twisted-Pair Cabling), ни в 2009 г., ни в 2016 г. этот допуск не упоминался. Приводятся только ссылки на стандарты, которые сами ссылаются на предшествующие стандарты, и т.д. Этот бюрократический казус неоднократно обсуждался на отечественных и зарубежных форумах и площадках. Однако среди технических специалистов допуск ±10% для NVP считается настолько общим местом, что отсутствие его упоминания в тексте современных стандартов никого не смущает. Более того, этот допуск в явном виде указан в нашем ГОСТ Р 53245-2008, а его на территории России никто не отменял. В тексте четко прослеживается происхождение от стандарта ANSI/TIA/EIA-568-B.1 (безотносительно качества перевода с английского языка) – достаточно просто сопоставить фрагменты с соответствующими пунктами нашего ГОСТ Р (табл. 3).

В принципе поправку на неопределенность NVP можно указывать как +10%, а не ±10%. Минус можно опустить, поскольку при погрешности в меньшую сторону результаты измерения длины заведомо попадут в допустимый стандартом максимальный предел 90 м для постоянной линии или 100 м для канала. Минимальный же предел (расстояние не менее 15 м для постоянной линии) имеет рекомендательный характер, и его несоблюдение к появлению результата Fail не приводит.

Чтобы проиллюстрировать важность правильного указания NVP в настройках прибора, можно снова обратиться к уже приводившемуся примеру с участком кабеля категории 5е. Для сравнения на нем были выполнены измерения сертификационным тестером не только со значением NVP = 67,0%, заявленным производителем, но и со значениями 72,0% и 80,0% (табл. 4).

Самая короткая (слабо сплетенная) пара в образце – коричневая, поэтому во всех измерениях общая длина кабеля определяется по ней. Погрешность рассчитывалась относительно физической длины 90 м.

Несмотря на то что уже при NVP = 72% длина превысила допустимые 90 м, сертификационный тестер показал результат Pass для постоянной линии, поскольку погрешность не превысила допустимых 10% для самой короткой пары. Результат Fail прибор показал только при NVP = 80%, и погрешность в этом случае составила уже более 15%.

С использованным для экспериментов образцом прибор начинает выдавать результат Fail при электрической длине коричневой пары (а значит, и кабеля) 99 м – ее можно получить при NVP = 75,9%. Необходимо помнить, что допуск ±10% означает не проценты от скорости света в вакууме, а ±10% от самого значения NVP, выраженного в процентах. Для кабеля с реальным NVP = 67% допустимыми будут не значения от 57 до 77%, а более узкий диапазон от 60,3 до 73,7%.

Примечательно расхождение между упомянутыми выше граничными значениями NVP 75,9% и 73,7%. Причина в том, что образец, на котором проводились измерения, на самом деле не соответствует заявленной производителем номинальной скорости распространения 67%. Весьма вероятно, что фактическое значение NVP для этого кабеля составляет ~69%. Но как в полевых условиях отличить неточность измерения времени (по вине прибора) от неточности задания NVP производителем? Никак. Поэтому и допуски такие широкие.

Для сопоставления на том же образце были выполнены измерения тестером Microscanner² (табл. 5). В нем нельзя указать десятые доли NVP – только целочисленные значения. Прибор не умеет вычитать длину шнуров, которыми его подключают к тестируемому сегменту, – это нужно считать вручную, заново измеряя длину шнуров при каждой смене величины NVP в настройках. И в нем не применяется критерий Pass/Fail. Однако результат измерений длины по парам при заданном значении NVP = 67% оказался ближе к физической длине кабеля, чем у сертификационного тестера!

Разумеется, изготовители кабеля стараются указывать NVP точно – это в их интересах. Но на кабельных заводах постоянно ведутся эксперименты с разными шагами повива, сочетаниями пар, с медной катанкой от разных поставщиков, разными диаметрами проводников, типами и толщинами изоляции для них, и так далее в меру фантазии и технических возможностей производителя. Расхождения в NVP от партии к партии продукции возможны и даже ожидаемы. Потому в свое время и появился допуск ±10%. Опытных монтажников такой разброс не смущает – они на практике знают, что если соблюдать ограничение для физической длины постоянной линии 90 м (и 100 м для канала), то измерения по электрической длине всегда дадут результат Pass. Даже если величина NVP заявлена производителем не совсем точно, а приборы замеряют время со значимой погрешностью.

Как бы ни был детально проработан проект и выполнены чертежи, при протяжке кабеля идеально точно угадать с длиной невозможно. Монтажники оставляют «хвосты» в 0,5–1 м со стороны рабочего места и 1–1,5–2 м со стороны телекоммуникационного помещения. Это не запас 0,3 м (1 фут) и 3 м соответственно, который стандарты рекомендуют оставлять на будущие потребности в перезаделке и локальных изменениях. Запас укладывается в трассах, он предусматривается еще на стадии проектирования. Его метраж может и должен входить в результаты измерений. Монтажники же при протяжке закладываются на неточности в проекте – шкаф может располагаться не совсем так, как указано на чертеже, или патч-панель в нем может занимать не ту позицию, которая предполагалась изначально, и метраж при прокладке кабеля по трассам может несколько отличаться. Кабель нужно обрезать по месту. Значит, протягивать придется с запасом, и расход на обрезки неизбежен. При средней длине сегмента ~50 м пара метров, срезанных на концах, даст расход не менее 4%. Плюс еще какой-то метраж останется в коробке или на катушке, когда кабель на ней будет заканчиваться. Бывают объекты с «неудобными» расстояниями, из-за которых в упаковке остается 20–25 м кабеля, которые некуда «пристроить».

Многие монтажные компании при работе записывают метки длины при отмотке и протяжке кабеля. Это позволяет точно знать, сколько кабеля осталось в каждой упаковке, и использовать его более экономно, минимизируя остатки. Но даже при таком подходе свести обрезки к нулю в принципе невозможно. Практика показывает, что в среднем по разным объектам на обрезки уходит примерно 10% метража. На «неудобных» объектах случается и 15%. А когда в проект по ходу исполнения постоянно вносятся уточняющие изменения, расход на обрезки может оказаться еще больше.

Чтобы с заказчиками реже возникали разногласия, подобные тем, что описаны в начале статьи, необходимо, чтобы все осознавали разницу между физической и электрической длиной. Измерения всегда имеют погрешность, и в данном случае она довольно велика.

Кроме того, определенный процент на обрезки нужно в явном виде закладывать в договор, давая необходимые пояснения заказчику на этапе переговоров, до заключения соглашения, а не после. Типовая цифра составляет 10%. В большинстве случаев длина, просуммированная по результатам сертификационных измерений, плюс 10% на обрезки соответствуют действительному расходу кабеля.

Обрезки учитываются не только в списании материала, но и в трудозатратах. Какая-то длина срезана, но весь этот кабель отматывали, затягивали в трассы, перемещали и укладывали. С этим метражом проводились работы, и они должны быть оплачены.

Если изначально в смету было заложено слишком много кабеля, то нетронутые упаковки могут остаться заказчику как оплаченный им материал, а в расчете стоимости работ этот метраж не учитывается. Но опытные подрядчики способны довольно точно просчитывать проекты, если потребности заказчика сформулированы внятно и необходимая информация по объекту доступна. Тем не менее во избежание споров все подобные нюансы нужно предусмотреть и в явном виде указать в договоре, а затем просто выполнять его положения.  

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!