KR101446178B1 - 개선된 ｕｔｐ 케이블 - Google Patents

Abstract

각각 상이한 꼬임 길이를 갖는 다수의 비차폐 연선과; 상기 다수의 비차폐 연선을 둘러싸며, 상기 다수의 비차폐 연선 중에서 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 비차폐 연선이 케이블의 중앙 길이방향 축을 따라 중앙에 배치되는 자켓;을 포함하는 혼선 감소용 케이블.

연선, 케이블, 자켓

Description

개선된 ＵＴＰ 케이블{IMPROVED UTP CABLE}

본 발명은 구리선 케이블에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개선된 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블에 관한 것이다.

구리선 통신 케이블 분야에서, 구리선은 여러 쌍으로 배치되어 있다. 한쌍의 구리선이 단독으로 있을 수 있지만, 구리선은 단일 외부 자켓 내에 여러쌍으로 묶여 있는 것이 보통이다. 여러쌍의 구리선이 단일 자켓 내에 포함되어 있을 수 있어도, 특히 자켓 내에 네 쌍을 포함하는 것이 일반적인 배열구조이다.

비차폐 구리선 케이블(금속 차폐막 없이 절연 구리 연선만 포함함)에 존재하는 문제점은 인접하는 두 개의 상이한 구리선을 따라 지나가는 신호 사이에서 발생하는 통신 신호 간섭으로 불리는 혼선이다. 이에 대응하기 위해, 쌍을 이루는 구리선 사이에서 발생하는 혼선을 줄이도록 구리선은 일정한 비율로 서로에 대해 꼬이게 되어 연선을 형성하게 된다. 구리선을 꼬게 되면 제1의 쌍을 이루는 구리선이 제2의 쌍을 이루는 구리선에 평행하게 될 가능성이 줄어들게 되어, 구리선들 사이 에서 발생하는 혼선을 줄일 수 있다. 구리선 쌍 내에서 꼬는 비율은 꼬임 길이(lay length)로 불리며, 이 꼬임 길이는 특히 길이방향의 길이를 따라 구리선이 한번 완전히 꼬이는 길이방향의 길이를 나타낸다.

네 개의 연선이 하나의 자켓 내에 들어 있는 종래 기술의 구조에서, 네 개의 연선 각각에 대해 하나씩, 네 개의 상이한 꼬임 길이를 이용하는 것이 보통이다. 이렇게 꼬는 비율을 다르게 하면, 서로 평행하게 이어질 확률이 줄어들게 되어, 혼선을 줄이는데 악영향을 미치게 된다. 예를 들어, 일반적인 네 쌍의 케이블에서, 종래 기술을 나타내는 도 1에 도시된 것처럼(C1 - C6으로 표시함), 해결해야할 여러가지 상이한 혼선의 조합이 6가지가 있다.

일반적으로 여러 쌍으로 된 케이블 내에서 특정 쌍을 이루는 꼬임 길이가 짧으면 짧을수록, 혼선이 감소된다. 그러나 꼬임 길이가 줄어들게 되면 케이블 길이에 대해 선을 더 많이 사용하게 되고, 따라서 구리 연선 내에서 꼬임 길이가 얼마나 짧아질 수 있는지에 대하여 제한이 가해진다. 따라서, 요구되는 혼선 임계값을 충족시킬 수 있게 하는 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 것이 이상적이다.

동일 케이블 내의 연선 사이에서 발생하는 혼선 뿐만 아니라, 외부 혼선이라고 불리는 인접 케이블 내의 연선 사이에서 또 다른 유형의 간섭이 발생한다. 가장 가까운 연선의 꼬임 길이가 조절될 수 있으므로 자켓 내의 혼선이 다루기 더 쉽지만, 외부 케이블 상황(인접 케이블의 수, 케이블에서의 동일한 꼬임률, 인접 케이블 사이의 거리, 인접 케이블 내의 길이가 더 긴 연선 꼬임 길이, 인접 케이블 내의 알려지지 않은 연선 꼬임 길이, 등등)은 쉽게 예상될 수 없으므로 외부 혼 선(ALIEN crosstalk)은 예측하기가 더 어렵고 감소시키는 것도 어렵다.

외부 혼선과 같은 것을 방지하기 위한 종래의 방법 중 하나는 케이블 자켓에 차폐부를 제공하는 것이다. 그러나, 비용, 설치 시간, 및 케이블에 대한 중량이 크게 증가하기 때문에 이러한 차폐부를 항상 실현할 수 있는 것은 아니다. 외부 혼선을 방지하기 위한 또 다른 수단은 케이블 내 연선 주위에 나선형 필라멘트를 놓음으로써 자켓의 내부 직경과 연선 사이에 틈을 제공하는 것이다. 이 틈은 제1 케이블 연선과 인접 케이블의 연선 사이에 더 큰 물리적 거리를 생성하지만, 필라멘트는 생산 프로세스를 더 복잡하게 하고 나아가 케이블 직경을 훨씬 더 크게 만든다(일반적인 네 개의 연선 케이블에 대해 적용시 0.350").

따라서, 인접 케이블 내 연선 사이에서의 외부 혼선의 문제는 계속 존재하지만, 종래 기술의 해결책에 의해서는 더 작은 케이블 직경에 대해 적합하지 않다는 것이 밝혀졌다.

본 발명은 종래기술과 관련된 결점을 극복하여, 복잡하고 무겁거나 비싼 차폐부 또는 나선형 필라멘트 없이 인접 케이블의 연선 사이에서 발생하는 외부 혼선을 줄이는 케이블 구조를 제공하고, 또한 케이블의 전체 외부 직경을 줄이고 또한 케이블 자체 내부에 있는 연선 사이에서 발생하는 혼선을 줄이는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 혼선을 줄이는 케이블을 제공한다. 케이블은 각각 상이한 꼬임 길이를 갖는 다수의 비차폐 연선을 포함하고 있다. 자켓은 상기 다수의 비차폐 연선을 둘러싸며, 상기 다수의 비차폐 연선 중에서 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 비차폐 연선이 케이블의 중앙 길이방향 축을 따라 자켓의 중앙에 배치되어 있다.

본 발명의 구성에 의하면, 인접 케이블의 연선 사이에서 발생하는 외부 혼선과 케이블 자체 내부의 연선 사이에서 발생하는 혼선을 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 아래의 설명을 보면 잘 이해할 수 있다.

도 2에 도시된 본 발명의 한 실시예에, 외부 압출 자켓(14) 내에 비차폐 구리선의 네 개의 연선(12a, 12b, 12c, 12d)을 갖는 케이블(10)이 도시되어 있다.

본 발명의 특징을 나타내기 위해, 케이블(10)은 네 개의 연선(12)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나 본 발명의 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 또한 필요에 따라 더 많거나 더 적은 수의 연선(12)을 갖는 케이블에 적용될 수도 있다.

연선(12a, 12b, 12c, 12d)은 구리로 기재되어 있지만, 다른 전도성 금속으로 대체해도 좋다. 또한, 연선(12) 내의 구리는 PE(폴리에틸렌) 또는 FEP(불소화 에틸렌 중합체) 또는 적절한 비용과 방화 기준에 기초하는 다른 절연체와 같은 일반적인 중합체 코팅물질로 피복되어 있다. 자켓(14)은 또한 PVC(폴리염화비닐) 또는 FRPVC(방화 PVC) 또는 다른 중합체 조성물로 형성된 압출 중합체일 수 있다.

일반적인 네 개의 연선을 갖는 케이블과 함께, 각각의 연선(12a, 12b, 12c, 12d)은 상이한 회전 꼬임률을 갖고 있고 따라서 꼬임 길이가 달라지게 된다. 본 발명의 경우, 연선(12a)은 가장 짧은 꼬임 길이를 갖고, 연선(12d)은 가장 긴 꼬임 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 일반적인 케이블(10)은 0.3" 내지 0.55"(0.3", 0.325", 0.35", 0.55") 정도에서 꼬임 길이를 사용할 수 있다. 명확하게, 이러한 연선(12)에 대한 꼬임 길이는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명은 필요한 혼선 허용치와 기계적 특성(중량 등등)에 따라 똑같이 바람직한 꼬임 길이를 갖게 될 수 있다.

도 2에 도시된 것처럼, 연선(12a, 12b, 12c, 12d)은 세 개의 스포크 휠 구조로 배열되어 있고, 꼬임 길이가 가장 긴 연선(12d)은 케이블(10)의 중앙 길이방향 축을 따라 중심에 배치되어 있다. 꼬임 길이가 더 짧은 이러한 세 개의 연선(12a, 12b, 12c)은 자켓(14)의 내부 직경 쪽을 향해 바깥에 서로 이격되어 배치되어 있다. 이상적으로, 연선(12a, 12b, 12c)은 거의 120°의 간격으로 배치되어 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 범퍼 요소(16)는 중심 연선(12d) 주위에 배치되어 있고 또한 연선(12a, 12b, 12c) 사이에 각각 배치되어 있다. 범퍼 요소(16)는 일반적으로 속이 채워진 솔리드 구조체, 발포 구조체, 또는 중공 구조체로 형성된 중합체이지만, 다른 재료나 구조를 이용할 수도 있다. 범퍼(16)는 연선(12)의 직경과 거의 동일한 직경으로 되어 있는 것이 바람직하며, 도 2에 도시된 것처럼 케이블(10)의 길이를 따라 균일한 기하학적 모양을 유지하기 위해 사용된다. 필요시 범퍼(16)의 모양, 크기, 및/또는 조성을 바꿈으로써 인장 강도, 충돌 저항력, 등등과 같은 추가 기능이 범퍼(16)에 부가될 수 있다.

도 2는 자켓(14) 내에 있는 연선(12)과 범퍼 요소(16)의 단면을 나타내고 있다. 그러나, 이러한 요소들은 케이블 스풀링 및 해제/설치와 같은 기계적인 문제에 대응하기 위해 나선형 또는 SZ(주기적으로 역 나선형) 기하학적 형상을 나타낼 수 있도록 일반적인 방식으로 자켓(14) 내에 꼬여 있다. 또한, 연선(12)이 정확하게 기하학적 형상을 유지할 수 있도록, 상부에서 예를 들어 압출에 의해 자켓(14) 하부의 코어 주위 연선(12)에 바인더 리본이 선택적으로 가해질 수 있다.

이러한 구조에 의해 외부 혼선을 일으키는 문제를 해결할 때 종래 기술 보다 유리한 이점을 제공할 수 있다. 배경기술과 관련하여 앞서 언급한 것처럼, 꼬임 길이가 가장 긴 연선(12d)은 외부 혼선이 갖는 문제점을 가장 많이 겪게 된다. 본 발명의 구조는 꼬임 길이가 가장 긴 연선(12d)을 케이블(10) 중앙에 배치시킴으로써, 틈이나 차폐부를 추가로 마련할 필요 없이 인접 케이블 내의 연선과 떨어진 거리를 늘릴 수 있다.

외부 혼선을 줄일 수 있는 이점에 부가하여, 이러한 구조에 의하면 케이블(10) 자체 내부의 혼선을 제어함에 있어서 종래 기술 보다 유리한 점이 있다. 배경기술에서 언급하였고 종래기술을 나타내는 도 1에 도시된 것처럼, 네 개의 연선 모두가 서로 직접적으로 또는 간접적으로 접촉하고 있기 때문에 일반적인 네 개의 연선을 갖는 케이블은 여섯 개의 상이한 혼선의 조합(C1 - C6)을 가질 수 있고, 이 혼선의 조합은 해결되어야 한다. 그러나, 본 발명에서는, 연선(12d)이 중앙에 위치하고 있고 또한 다른 연선(12)은 120°로 분할되어 있기 때문에, 연선(12a, 12b, 12c)은 서로 분할되어서 혼선의 조합을 세 개로, 즉, 12a-12d, 12b-12d, 및 12c-12d으로 감소시킨다. 이로써 짧은 세 개의 꼬임 길이 연선(12a, 12b, 12c)에 대하여 더 많은 꼬임 길이를 선택할 수 있게 되고, 더 가벼우면서 덜 비싸고 더 긴(12d 보다 더 길지는 않음) 꼬임 길이를 얻을 수 있다.

본 발명의 구조에 의하면, 종래 기술 보다 내부 혼선과 관련하여 개선된 사항을 볼 수 있다. 예를 들어, 종래의 네 개의 연선을 갖는 케이블에서는, 대응하는 꼬임 길이에 대해(P1 0.3", P2 0.45", P3 0.35", P4 0.4"), 1-2, 2-3, 2-4 사이에 52.5-18Log(f/100)dB로 측정된 혼선이 존재하고, 1-3, 1-4, 3-4 사이에 49.5- 18Log(f/100)dB로 측정된 혼선이 존재하며, 여기에서 f는 주파수이다.

반면, P1(12a)0.3", P3(12b)0.325", P4(12c)0.35", P2(12d)0.55"인 도 2에 도시된 본 발명의 구조는 21%의 개선을 위해 63.5-18Log(f/100)dB의 혼선이 연선 1-2, 2-3, 2-4 사이에서 이루어지고, 18%의 개선을 위해 58.5-18Log(f/100)dB의 혼선이 연선 1-3, 1-4, 3-4 사이에서 이루어진다. 또한, 이러한 내부 혼선의 감소는 더 가까운 꼬임률/꼬임 길이와 가장 긴 꼬임 길이 P2를 중앙에 배치함으로써 이루어지고, 따라서 외부 혼선을 동시에 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 3에 도시된 것처럼, 자켓(114)은 다른 방법으로 형성될 수 있고, 이 방법에 의하면 홈(20)과 릿지(22)가 교대로 자켓(114)의 내부 원주를 중심으로 배치되어 있다. 이러한 릿지(22)는 연선(12a, 12b, 12c, 12d)을 자켓(114)의 외부 원주로부터 더 멀리 떨어지도록 구성되어 있어서, 인접 케이블 내에 위치된 연선에 의해 외부 혼선이 발생하는 것을 더 감소시킨다. 또한, 이러한 구조에 의해 연선(12a, 12b, 12c)과 자켓의 내부 직경 사이의 접촉면을 감소시키고, 따라서 중합체 자켓(114)의 의해 유발되는 연선(12) 내의 신호의 삽입 손실을 감소시키는 이점을 더 제공하게 된다. 이러한 구조는 특히 부가된 홈(20)과 릿지(22)와 함께 하는 경우에 거의 0.29"-0.32"인 종래기술 보다 케이블(10)의 총 외부 직경이 더 작게 유지될 수 있게 된다. 이러한 구조에 의하면, 삽입 손실은 비슷하게 배열된 릿지가 없는 케이블에 대해 2-3% 정도 크게 감소될 수 있고, 100m 당 4 내지 6 나노초 정도의 전달 지연의 감소가 있고, 최종적으로 거의 1%의 감소가 이루어질 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 한 실시예에서, 자켓(14)과 네 개의 연선(12a, 12b, 12c, 12d)을 갖는 다른 구조의 케이블(10)이 형성되어 있다. 그러나, 연선(12a, 12b, 12c)을 분리시키기 위해 세 개의 범퍼 요소(16)를 이용하는 대신, 케이블(10) 중앙의 연선(12d)이 세 개의 분리기(31a, 31b, 31c)를 갖는 추가 중합체 자켓(30) 내에 둘러싸여 있는 것을 고려할 수 있다. 중합체 자켓(30)은 각각의 연선(12a, 12b, 12c)과 연선(12d) 사이에 추가 장벽을 배치하게 되고, 분리기(31a, 31b, 31c)는 연선(12a, 12b, 12c)이 분리된 상태를 유지할 수 있고, 이들 양자에 의해 연선(12) 사이에서의 내부 혼선을 줄이는 것을 도울 수 있고 나아가 케이블(10)이 중앙에 가장 긴 꼬임 길이 연선(12d)을 배치시키는 것을 도울 수 있게 된다.

바람직하게, 중합체 자켓(30)은 단일 유닛으로서 브랜치(31a, 31b, 31c)로 형성되어 있거나, 또는 브랜치(31a, 31b, 31c)는 별도로 형성된 후 나중에 자켓(30) 내에 부착되거나 접혀서 삽입될 수 있다. 브랜치(31a, 31b, 31c)가 직선 브랜치로 도시되어 있지만, 케이블(10)의 기하학적 형상과 요구되는 무게를 유지시키는데 적합하도록 다른 유용한 모양과 구조(솔리드/중공, 직사각형/타원형/사다리꼴)로 이루어질 수 있다는 것을 생각할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시에에서, 자켓(30)은 혼선의 감소를 향상시키기 위해 선택적으로 금속이나 금속 외장부 물질로 형성될 수 있다. 비슷하게, 분리기(31a, 31b, 31c)는 금속으로 이루어지거나, 인접하는 연선(12a, 12b, 12c) 사이에서 더욱 혼선을 줄일 수 있도록 금속화될 수 있다. 또한, 케이블(10) 내부에서 혼선을 더욱 감소시키기 위해 연선(12a, 12b, 12c, 12d) 주위를 호일로 싸는 것도 사용될 수 있다.

여기에서 본 발명의 일부 특징에 대해서만 기술하고 설명하였지만, 당업자는 수 많은 변형과 교체와 변경 또는 대응물로 치환하는 것을 할 수 있다. 따라서, 이러한 응용기술은 본 발명의 정신에 속하는 이러한 모든 변형 및 변경 형태를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 1은 혼선을 여섯가지 조합으로 나타내는 네 개의 연선을 갖는 종래의 케이블을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 네 개의 연선을 갖는 케이블의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 네 개의 연선을 갖는 케이블의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 네 개의 연선을 갖는 케이블의 단면도이다.

Claims (12)

1. 각각 상이한 꼬임 길이를 갖는 다수의 비차폐 연선과;

   상기 다수의 비차폐 연선을 둘러싸며, 상기 다수의 비차폐 연선 중에서 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 비차폐 연선이 케이블의 중앙 길이방향 축을 따라 중앙에 배치되는 자켓;을 포함하는 혼선 감소용 케이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 비차폐 연선은 구리선으로 이루어진 연선인 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
3. 제2에 있어서,

   상기 연선은 포일로 감싸져 있는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
4. 제1항에 있어서,

   상기 케이블은 각각 꼬임 길이가 다른 네 개의 연선을 지탱하며, 상기 네 개의 연선 중 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 연선은 중앙에 배치된 비차폐 연선인 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 연선을 제외한 나머지 세 개의 비차폐 연선은 상기 자켓의 내부 직경을 따라 상기 케이블의 중앙에서 떨어진 곳에 위치되어 있으며 서로 120도의 간격으로 떨어져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
6. 제5항에 있어서,

   상기 케이블은 상기 세 개의 비차폐 연선 사이에 배치된 세 개의 범퍼 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
7. 제5항에 있어서,

   상기 가장 긴 꼬임 길이를 갖고 중앙에 배치된 비차폐 연선은 추가 자켓을 지탱하는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가장 긴 꼬임 길이를 갖고 중앙에 배치된 비차폐 연선은 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
9. 제7항에 있어서,

   상기 가장 긴 꼬임 길이를 갖고 중앙에 배치된 비차폐 연선 주위에 있는 추가 자켓은 방사상으로 뻗어나가는 세 개의 브랜치를 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 혼선 감소용 케이블.
10. 제9항에 있어서,

    상기 방사상으로 뻗어나가는 브랜치는 각각 상기 세 개의 비차폐 연선 중 두 연선 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
11. 제10항에 있어서,

    상기 자켓은 교대로 형성된 홈과 릿지를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.
12. 제1항에 있어서,

    상기 자켓은 교대로 형성된 홈과 릿지를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼선 감소용 케이블.

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