Задействованные жилы витой пары. Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных). Виды кабеля, который применяется в сетях

13.05.2019

Витая пара - (англ. twisted pair) — представляет собой кабель, в структуру которого входит от одной до нескольких пар изолированных проводов, скрученных между собой и помещённых в ПВХ оболочку. Скручивание проводов одной пары производится с целью увеличения уровня связи между ними. Благодаря чему электромагнитные помехи влияют в равной степени на оба провода, уменьшаются взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижается влияние электромагнитных помех от внешних источников.

- (англ. twisted pair) — представляет собой кабель, в структуру которого входит от одной до нескольких пар изолированных проводов, скрученных между собой и помещённых в ПВХ оболочку.

Скручивание проводов одной пары производится с целью увеличения уровня связи между ними. Благодаря чему электромагнитные помехи влияют в равной степени на оба провода, уменьшаются взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижается влияние электромагнитных помех от внешних источников. Для уменьшения связи между различными парами кабеля, так называемого «периодического сближения проводников различных пар», в кабелях UTP категории 5 и выше провода каждой пары свиваются с различным шагом.

Используется, в основном, как часть СКС - структурированных кабельных систем, а именно для передачи данных в таких компьютерных и телекоммуникационных технологиях, как Arcnet, Ethernet и Token Ring. Данный кабель имеет небольшую стоимость, легко монтируется, а также совместим со многими типами оборудования (для подключения используется разъем 8P8C). Поэтому на сегодняшний день он является лучшим выбором для пользователей любого типа.

Конструкция кабеля

Состоит кабель из:

Проводник в изоляции,
Внешняя пластиковая оболочка
разрывная нить
защитный экран. (cat.5)и выше

Проводники

В качестве проводников используются как монолитные медные жилы, толщина которых составляет 0.4 - 0.6 мм, так и пучки, состоящие из множества жил. Размеры выражаются либо с помощью привычной для нас метрической системы, либо в соответствии с американскими стандартами калибровки проводов AWG. Например, в обычных четырехпарных кабелях применяются проводники, имеющие диаметр жилы 0.51 мм. По американской системе это будет составлять 24 AWG.

Изоляция проводников

Изоляционный материал обычно изготавливают из поливинилхлорида (английская аббревиатура PVC). Для более качественных кабелей 5-ой категории используется полипропилен, полиэтилен. Кабель наивысшего качества выпускают с изоляцией из ячеистого (вспененного) полиэтилена, обеспечивающего кабель низкими диэлектрическими потерями, или же тефлона. Толщина изоляции проводников составляет — 0,2 мм.

Разрывная нить

Разрывная нить, используемая в кабеле, позволяет добраться до сердечника, не нарушая изоляцию жил. Как правило, данная нить изготавливается из капрона, так как этот материал достаточно прочен и не позволяет кабелю растягиваться.

Внешняя оболочка

В большинстве случаев внешняя оболочка изготавливается из поливинилхлорида с примесью мела. Также при производстве оболочки используются полимеры, не поддерживающие горения и не выделяющие при нагреве галогены (это кабели с маркировкой LSZH). Данный вид кабеля просто незаменим в закрытых областях, где наблюдается циркуляция воздуха от эксплуатируемых систем вентиляции и кондиционирования, и где разрешается использование только кабелей с оболочкой, не поддерживающей горение и не выделяющей дым!

При использовании в разных условиях, к внешней оболочке могут предъявляться особые требования. Так, например, кабель для наружной прокладки обязательно снабжается гидрофобной оболочкой из полиэтилена, которая, может покрываться вторым слоем поверх обычной ПВХ-оболочки. Плюс к этому, возможно заполнение пустоты в кабеле гидрофобным гелем. Ну, и наконец, кабель может быть бронирован гофрированной лентой или же стальной проволокой.

Цвет внешней оболочки

Цвет оболочки указывает на особенности функционального назначения того или иного вида кабеля и значительно облегчает их идентификацию, как при монтаже, так и при обслуживании.

Серый - самый распространённый цвет кабеля. Материал - ПВХ (PVC). Применяется, как правило, в помещениях.

Чёрный - кабель для внешней прокладки. Материал - полиэтилен (PE). Применяется во влажных помещениях, подвалах, сырых стояках, на улице и открытом воздухе.

Маркировка

Маркировка включает в себя такие обязательные составляющие:

производитель
тип кабеля
метровые или футовые метки

Виды

Моножильный кабель

В данном случае каждый провод включает в себя лишь одну медную проволоку, называемую жила-монолит. Моножильный кабель лучше всего подходит для прокладки в стенах, коробах и т.п. с последующим терминированием розетками. Это вызвано тем, что довольно толстые медные жилы, при частых изгибах, легко ломаются. Данный кабель, как правило, не контактирует напрямую с подключаемым оборудованием, для этих целей лучше подходит многожильный кабель.

Многожильный кабель

Многожильный кабель, соответственно, состоит из нескольких проводников. Данный тип отлично подходит для тех условий, когда кабель подвергается изгибам и скручиваниям, но, в тоже время, он не совместим с «врезанием» жил в разъем розетки, так как тонкие жилы не предназначены для этого - они попросту ломаются. В общем, многожильный кабель является идеальным решением для соединения оборудования с розетками. Однако, большая величина затухания сигнала у кабеля, по сравнению с моножильным типом, ограничивает максимально возможное расстояние от оборудования до розетки, и составляет 120 метров.

В зависимости от наличия, а также вида установленной защиты (экранирования) против различного рода электромагнитных помех, выделяют следующие типы кабеля:

Неэкранированный кабель (англ. UTP). Как понятно из названия - данный тип не имеет защиты от помех.
Фольгированный кабель (англ. FTP, или же F/UTP). В данном случае, защитный экран представляет собой слой фольги.
Экранированный кабель (англ. STP). Каждая пара проводников имеет свою защиту в виде экрана.
Фольгированный экранированный кабель (англ. S/FTP или же SSTP). Данный тип подразумевает фольгированную защиту каждой пары проводников и помещение их во внешний медный экран.
Двойной фольгированный кабель (англ. SFTP). От предыдущего данный тип отличается тем, что защите подвергается не каждая пара проводников, а все проводники, т.е. у них два общих внешних экрана - из фольги и из меди.

Кабель экранируется с целью защиты от электромагнитных помех. Стоит отметить, что экран непосредственно соединяется с неизолированным дренажным проводом, служащим для предотвращения разрыва и растяжения экрана.

Категории кабеля

Категория кабеля определяется максимальным пропускаемым диапазоном частот и зависит от количества витков на одну единицу длины. Всего доступно 7 категорий (CAT1 - CAT7), каждая из которых регламентирована с помощью определенных актов:

1. Стандарт EIA/TIA 568 (стандарт использования проводки в зданиях коммерческого типа, принятый в США);

2. Международный стандарт ISO 11801;

3. Перевод американского стандарта ANSI/TIA/EIA-568B -ГОСТ Р 53246 - 2008 ;

4. Перевод одного из возможных руководств изготовителя - ГОСТ Р 53245 - 2008.

Характеристики категорий кабеля

CAT 1 (частотная полоса 0.1 МГц) - представляет собой стандартный телефонный кабель, основное предназначение которого - передача голоса или же цифровых данных с использованием модема. Состоит лишь из одной пары проводов. Ранее использовался в США в «скрученном» виде, в России же, данный тип кабеля используется до сих пор и без скруток. Единственный минус данного типа - он менее надежен по отношению к помехам.
CAT 2 (частотная полоса 1 МГц) - данный тип кабеля является устаревшим, иногда использующимся в телефонных сетях. Встречается в технологиях Arcnet и Token Ring и состоит из двух пар проводников. Передача данных поддерживается на скорости до 4Мбит/с.
CAT 3 (частотная полоса - 16 МГц) - существуют как 4-х парные, так и 2-х парные кабели данного типа. Используется для создания телефонных, а также локальных сетей на базе 10BASE-T. Скорость передачи данных составляет 10 - 100 Мбит/с на расстоянии не более 100 метров используя технологию 100BASE-T4. От других данный тип кабеля отличает его совместимость со стандартами IEEE 802.3.
СAT 4 (частотная полоса 20 МГц) - в настоящее время не используется. Раньше этот 4-парный кабель, со скоростью передачи данных до 16 Мбит/с, применялся в технологиях 100BASE-T4 и 10BASE-T.
CAT5 (частотная полоса 100 МГц) - использовался в телефонных линиях и для создания сетей 100BASE-TX. Скорость передачи данных составляет - до 100 Мбит/с
CAT5e(от англ. Expanded. частотная полоса 125 МГц) - данный тип представляет собой усовершенствованный кабель пятой категории, т.е. обладает лучшими характеристиками. Состоит из четырех скрученных пар, скорость передачи достигает 1000 Мбит/с. На данный момент является самым распространенным типом кабеля, используется для создания локальных компьютерных сетей.
CAT 6 (частотная полоса 250 МГц) - широко используется в сетях Ethernet. Состоит из четырех пар проводников, скорость передачи крайне высока и достигает 10 Гбит/с. Данный стандарт можно использовать в приложениях, работающих на высоких скоростях, до 40 Гбит/с. Как стандарт был установлен в 2008 году.
CAT7 (частотная полоса до 700 МГц) - кабель данной категории снабжён несколькими экранами, один из которых общий, а остальные расположены вокруг каждой из пар. Седьмая категория - это уже ни UTP-кабель, а S/FTP (ScreenedFullyShieldedTwistedPair). Полностью экранированный кабель из четырех пар проводников, скорость передачи крайне высока и достигает 10 Гбит/с.

Схема обжима

Существуют два типа обжима кабеля, используя разъем 8P8C:

Прямой - обеспечивает непосредственную связь оборудования и коммутатора/концентратора

Перекрестный - предполагает соединение нескольких сетевых карт компьютеров, т.е. подключение типа компьютер-компьютер. Для осуществления данного соединения необходимо создание перекрестного кабеля. Помимо соединения сетевых плат, применяется для соединения старых типов коммутаторов/концентраторов. Если сетевая карта обладает соответствующей функцией, то она может автоматически подстроиться под тип обжима.

Прямой кабель(straight through cable):

Обжим с использованием стандарта EIA/TIA-568A

Обжим по стандарту EIA/TIA-568B (чаще находит применение)

Перекрёстный кабель (crossover cable)

Обжим для достижения скорости 100 Мбит/с

Указанные схемы могут обеспечить, как 100-мегабитное, так и гигабитное соединение. Для достижения 100-мегабитной скорости достаточно использовать 2 пары из 4 - зеленую и оранжевую. Остальные две пары могут быть использованы для подключения другого ПК. Некоторые пользователи разделяют конец кабеля, получая «двойной» кабель, однако характеристики у данного кабеля будут как у одинарного, и его использование может привести к ухудшению качества и скорости передачи данных.

ВАЖНО! Кабель, обжатый вопреки требованиям стандарта - может работать неправильно! Что будет выражаться в большом проценте потерь передаваемых данных или же в полной неработоспособности кабеля (всё зависит от его длины).

Для проверки правильности и эффективности обжатия кабеля, используются специальные кабельные тестер. В комплект этого устройства входят передатчик и приемник. Передатчик подает сигнал на каждую из жил кабеля и дублирует передачу индикацией при помощи светодиодов на приемнике. Если все 8 индикаторов загораются по порядку, значит, проблем нет, и обжатие кабеля произведено правильно.

Варианты выбора схемы перекрестного соединения жил ограничиваются Power over Ethernet, стандартизированным по IEEE 802.3af-2003. Данный стандарт начинает функционировать автоматически, если жилы в кабеле подсоединяются «один к одному».

Назначение пар кабеля:

Первая и вторая пары (TDP-TDN) - используется для осуществления передачи данных от MDI к MDI-X.
Третья - шестая пары (RDP-RDN) осуществляют передачу данных по обратному каналу (от MDI-X к MDI)
Четвертая и пятая, а также седьмая и восьмая пары являются двунаправленными, и, обычно, находят применение в определенных случаях.

Монтаж

При монтаже кабеля не стоит допускать изгибов, составляющих более восьми внешних диаметров: сильный изгиб может стать причиной увеличения наводок или к разрушению самого кабеля.

Всегда стоит следить за целостностью экрана (если у вас экранированный кабель), так как его деформации могут привести к снижению устойчивости кабеля к помехам. Также необходимо обратить внимание на то, чтобы дренажный провод был соединен с экраном разъема.

Отличие категории 5 от 5е.

Вопрос:

Ответ:

Категория 5е (5 enhanced) является усовершенствованием Категории 5 с целью обеспечения возможности передачи сигналов 1Гбит Ethernet. Основное конструктивное отличие кабеля UTP кат 5е от кабеля CAT5 состоит в том, что в кабеле категории 5е различается шаг скрутки проводников в парах, что позволяет значительно снизить взаимное влияние пар друг на друга.

В этом гайде рассматриваются витопарные кабеля, предназначенные для передачи цифровой информации в сетях Ethernet. Существует множество кабелей иного назначения, содержащих витые пары – к ним информация из этого гайда может быть неприменима.

В данном гайде под витой парой подразумевается кабель связи, содержащий две или четыре пары изолированных проводников, скрученных между собой. Каждая пара предназначена для передачи одного сигнала: либо передаваемых данных, либо принимаемых.

При этом по одному из проводников пары сигнал передается в противофазе к другому – это позволяет избавиться от большинства электромагнитных помех: приемник, получив два сигнала по паре проводов, вычитает один сигнал из другого. При этом полезный сигнал (т.к. он идет в противофазе) усиливается, а помеха (идущая по обеим проводам в одной фазе) устраняется. Каждая пара проводов маркирована одним цветом, при этом один из проводов пары маркируется сплошным цветом, а второй – тем же цветом, но прерывисто или полосой.

С той же целью (защиты от помех) производится и скручивание пар – это обеспечивает одинаковое воздействие помехи на оба провода независимо от направления на её источник.

Применяется витая пара для прокладки аналоговых или цифровых телефонных сетей и для прокладки локальных вычислительных сетей, использующих, в основном, протокол Ethernet.

Характеристики витой пары.

Категория .
Как правило, категория кабеля обозначена в маркировке, нанесенной на оболочку кабеля через равные промежутки.
Категории 1 , 2 , 4 в данный момент практически не встречаются, 4-х парный кабель категории 3 изредка используется для прокладки телефонных линий. Категория 5 от 5е отличается крайне незначительно, поэтому найти в продаже кабель именно категории 5 практически невозможно. С 2000 года, после утверждения категории 5е, все производители, практически ничего не меняя в кабеле, начали наносить на него маркировку именно 5е. Эта категория и остается наиболее популярной по сегодняшний день.

Категория 5е подразумевает 4-х или 2-х парный кабель, который может быть использован в сетях 10BASE-T Ethernet, 100BASE-TХ Fast Ethernet (10 и 100 Мбит/с соответственно). 4-х парный кабель может применяться для прокладки сетей 1000BASE-T Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Максимальная длина кабеля без усилителей сигнала составляет 100м.

Кабель категории 6 содержит 4 пары проводников и может использоваться в сетях 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Гбит/с). При использовании в сетях со скоростью до 1000 Мбит/с максимальная длина кабеля этой категории – те же 100 м, при использовании в сетях со скоростью 10 Гбит/с – 55 м.

Категории 6а , 7 и 7а подразумевают экранированные кабеля для сетей со скоростью до 10 Гбит/с и протяженностью отдельной линии до 100 м. Использование экранированных кабелей накладывает определенные требования как к оборудованию, так и к условиям прокладки кабеля (наличие качественного заземления), что часто делает более привлекательным прокладку оптоволоконного кабеля. Удешевление же оптоволоконного оборудования и упрощение технологий прокладки оптоволоконного кабеля могут в скором будущем сделать вообще бессмысленным дальнейшее развитие витопарных кабелей.

При выборе категории кабеля следует иметь в виду, что она говорит только о качестве изготовления кабеля. Часто встречающееся в сети утверждение, что «кабель категории 5е работает на частоте 125 мГц, а категории 6 – на частоте 250 мГц» некорректно. Кабель работает на той частоте, на которой работает сетевое оборудование. Замена в сети 100BASE-TX кабеля категории 5е на кабель категории 6 не позволит перейти на 1 Гбит/с без замены сетевого оборудования (роутеров, свитчей, сетевых карт). Более того, если старый кабель 5е был качественным, замена его на Cat 6 нисколько не улучшит ни качество связи, ни её скорость.

И наоборот, на небольших расстояниях (до 10 м) в сетях 10GBASE-T можно использовать качественный 4-х парный кабель категории 5e – на качество и скорость связи это не повлияет.

Число пар.
Большинство кабелей содержит 4 пары проводов. Но в сетях 10BASE-T и 100BASE-TХ используется только 2 пары, поэтому большое распространение получил кабель категории 5е с двумя парами проводников – он легче, тоньше и дешевле 4-х парного. Но для сети со скоростью 10 Гбит/с он уже не годится.

4-х парные кабеля категории 5е иногда применяются для скрытой прокладки. При этом «лишние» две пары остаются в резерве и могут быть использованы в случае повреждения основных пар. Кроме того, существует сетевое оборудование, использующее «свободные» пары, например, для передачи аудиосигнала или служебной информации – в таких сетях тоже может быть использован 4-х парный кабель категории 5е.

Для частных ЛВС в квартире или частном доме можно порекомендовать скрытую прокладку провести 4-х парным кабелем категории 6, даже если предполагается устройство сети со скоростью 100 Мбит/с (вполне достаточной сегодня для большинства личных нужд). Это даст резерв для перехода на более быстрые сети без перепрокладки кабеля. А открытые участки и патч-корды можно сделать из кабеля, который наиболее оптимальным образом подходит для текущей сети. Для сетей со скоростью до 100 Мбит/с это будет 2-х парный кабель категории 5е, для скорости 1 Гбит/с – 4-парный 5е.

Тип витой пары чаще всего говорит о наличии/отсутствии экранирования и виде экрана.

Самым распространенным типом является UTP (Unshielded Twisted Pair – «неэкранированная витая пара»). Как следует из маркировки, экранирование на этом кабеле отсутствует. Часто можно услышать мнение, что кабель UTP не защищен от помех. Это не так. В кабелях UTP используется балансная защита от помех, достаточно эффективная в большинстве случаев.

FTP (Foiled Twisted Pair – «фольгированная витая пара») имеет общий экран из фольги, защищающий провода от мощных электромагнитных помех.

SFTP (Screened Foiled Twisted Pair – «экранированная фольгированная витая пара») поверх экрана из фольги имеет также сетчатый проволочный экран. Сетчатый экран усиливает экранирование кабеля и защищает тонкую фольгу внутреннего экрана от повреждений.

В то же время, простая прокладка кабеля FTP или SFTР вместо неэкранированного не решит проблемы с действительно серьезными помехами – для эффективной работы кабеля, оба его конца должны быть заземлены, как и использующееся сетевое оборудование. Кроме того, заземление должно быть качественным, что, например, в условиях многоквартирного дома может быть неосуществимо. Длинный тонкий провод заземления может сам работать как антенна, ловя дополнительные помехи. А если заземляющая шина (или провод PE в розетках) к земле фактически не подсоединен (что порой встречается), то заземленный на эту шину экран образует вместе с ней замкнутый контур, обеспечивающий прекрасный прием всех помех в округе.
Во-вторых, экран образует приличного номинала емкость, приложенную к рабочим проводам и глушащую (демпфирующую) сигнал – затухание амплитуды сигнала на экранированных проводах выражено сильнее.

В-третьих, разделка и обжимка экранированных проводов сложнее, чем для обычного неэкранированного кабеля. Нарушение же контакта между экраном и щечками разъема для экранированного кабеля нарушит заземление экрана и превратит его в антенну для ловли помех.
В-четвертых, повреждение экрана, приводящее к разрыву контакта (особенно легко возникающее на фольгированном кабеле при чрезмерном изгибе) также сведет на ноль защиту кабеля.
С учетом вышеизложенного, в условиях жилого помещения использование экранированных кабелей представляется неоправданным.

В качестве материала проводника используется либо медь , либо омедненный алюминий , изредка омедненная сталь . Омедненный алюминий обеспечивает худшие условия передачи сигнала, чем чистая медь, зато он намного дешевле. В то же время при выборе кабеля следует рассматривать информацию о материале жил, как дополнительную к его категории. Материал жил может иметь решающее значение, например, при длине линии, немного превышающей стандарт. В этом случае использование кабелей с медными жилами с большей вероятностью позволит установить связь. В нормальных же условиях эксплуатации все кабеля одной категории должны обеспечивать одинаковые условия связи независимо от материала жил.

Проводники в кабеле могут быть многожильные и одножильные. На качество связи это особого влияния не оказывает, выбирать жильность проводников следует из условий прокладки кабеля и его эксплуатации. Многожильные проводники более устойчивы к частыми изгибам, поэтому из таких кабелей можно делать патч-корды для ноутбуков или использовать их в линиях, которые периодически приходится перемещать с места на место.

Под названием «витая пара» понимается особый вид кабельной продукции, представляющий собой несколько скрученных между собой изолированных проводников. Сверху такое образование покрывается защитной оболочкой, предохраняющей его от внешних воздействий. Общий вид классической витой пары приводится на размещённом ниже рисунке.

Объединение нескольких проводов таким нестандартным способом осуществляется с целью повышения взаимной связи между отдельными жилами, вследствие чего влияние помех в виде сторонних э/м полей заметно снижается. С целью достижения ещё большей защищённости кабельной продукции в витые конструкции могут объединяться несколько пар проводников (до 5-ти и более). Для чёткого понимания того, что такое витые пары, ознакомимся прежде с основным назначением и существующими разновидностями этих электротехнических изделий.

Витая пара является составной частью разветвлённых кабельных систем структурированного типа. Последние традиционно применяются для прокладки линий в компьютерных и телекоммуникационных сетях, таких, в частности, как «Ethernet» и USB. Относительная дешевизна и простота монтажа витых линий является основной причиной их широкого распространения при построении локальных кабельных сетей (для Интернета, в частности).

Общая классификация и назначение

Сетевой кабель из витой пары подсоединяется к самим устройствам посредством разъёмов 8P8C (их чаще называют RJ45). В зависимости от состава специальной защитной оболочки, витые пары делятся на различные типы, а именно:

Изделия с покрытиями, защищающими провода от климатических воздействий (влажность, солнечное излучение и другие);
Кабельная продукция с оболочкой, устойчивой к любым механическим повреждениям;

Обратите внимание! Все эти виды изделий не имеют специальной наружной оплётки и подпадают под категорию «неэкранированная витая пара».

Кабели из нескольких пар с дополнительным наружным покрытием, оформленным в виде защитной оплётки и исключающим влияние э/м наводок.

В изделиях первых двух категорий традиционно применяются оболочки из сшитого полиэтилена или других устойчивых к ультрафиолету и деформациям материалов. В этом исполнении их допускается прокладывать на открытом воздухе, в условиях воздействия самых неблагоприятных факторов.

Экранированный кабель витая пара имеет покрытие из алюминиевой фольги, закрытой сверху медной оплёткой, позволяющей защитить каналы передачи информации от наружных э/м помех.

По количеству жил в каждом из проводников витые пары могут иметь одножильное и многожильное исполнение, выбор которого определяется условиями эксплуатации кабеля.

Изделия с одной жилой крайне редко применяются для непосредственного соединения узлов аппаратуры, что объясняется их жёсткостью и возможностью повреждения в местах перегибов. С другой стороны, такой тип проводников оптимально подходит для клеммных розеток, подсоединение к которым производится методом «вклинивания».

Несмотря на свою гибкость, многожильные виды витых пар имеют один существенный недостаток, проявляющийся в большом затухании проходящего по ним сигнала. В связи с этим они широко востребованы при изготовлении специальных соединителей (патчкордов), устанавливаемых в местах сочленения сетевых приборов с розетками.

Устройство витых пар

Эти изделия состоят из одной или сразу нескольких пар изолированных медных проводов, которые туго свиты между собой. Общая кабельная скрутка делается из свитых вдоль центральной оси пар проводников, защищённых общей изоляционной оболочкой.

Дополнительная информация. Иногда в качестве защитного покрытия в многожильном кабеле используются металлическая оплётка, полиэтилен или более стойкий к износу тефлон.

Благодаря дополнительному скручиванию пар проводников вокруг центральной оси удаётся повысить степень их защищённости от воздействия электромагнитных полей. Помимо этого, такой подход обеспечивает усиление связи между отдельными жилами, по которым удаётся пересылать элементы дифференцированного сигнала.

Для того чтобы повысить качество передаваемых по многожильному кабелю импульсов, а также с целью снижения уровня взаимных помех число витков в соседних жилах делается различным.

Классификация витых пар с защитной оболочкой

Ознакомившись с тем, что это такое – витая пара», можно перейти к более подробному её изучению. Рассмотрим разновидность этого изделия, в которой в качестве покрытия используется специальный защитный экран. В соответствии с устройством такого экрана, все известные образцы продукции могут быть разбиты на следующие группы:

Многожильная витая пара с одной общей оболочкой, изготовленной на основе фольги;
Экранированное кабельное изделие, имеющее общий экран, выполненный в виде металлической оплетки;
Тот же многожильный кабель, но в дополнение к оболочке из фольги имеющий экран из оплетки;
Кабель, в котором каждая скрутка имеет свою индивидуальную защитную оболочку на основе фольги;
То же исполнение, но дополненное общей металлической оплеткой.

В конце этого списка размещаются изделия с экранированной оплёткой из металла не только каждой из отдельных скруток, но и сплетённого на их основе общего жгута. Самый простой и дешёвый вариант изготовления кабеля предполагает отсутствие у него какой-либо защитной оболочки.

Категории витых пар

Под категорией витой пары понимается её характеристика, определяющая пропускную способность данного скрученного в жгут набора проводов. С повышением этого показателя категория витой пары соответственно увеличивается.

Насчитывается до семи градаций этого параметра для различных видов изделий. С учётом того, что для некоторых из них устанавливаются подкатегории, всего их десять.

Для более полного и чёткого понимания различий витых пар разработана специальная маркировка, сообщающая об основных параметрах данного типа кабельных изделий. Для выделения по признаку экранирования, например, используемые маркировочные элементы означают:

U – полное отсутствие экрана;
F – наличие экрана, выполненного из фольги;
S – имеется экран в виде металлической оплётки.

Так, обозначение UTP, например, может быть расшифровано как: витая пара неэкранированная без защиты, а S/FTP (SF/UTP) – это кабель с экраном в виде фольги, дополнительно защищённый медной оплеткой.

По цвету внешней виниловой оболочки вся эта продукция разделяется на следующие виды:

С виниловым покрытием черного цвета, используемым при прокладке снаружи помещений (иногда такой кабель дополнительно защищается полиэтиленовой плёнкой, повышающей его устойчивость к коррозии);

Важно! Этот кабель в подвешенном состоянии прокладывается на натянутом стальном тросе.

Витая пара серого цвета предназначается для укладки в закрытых помещениях;
Изделия в оранжевой изоляции и с маркировкой «LSZH» относятся к негорючему исполнению, предназначенному для монтажа в пожароопасных условиях.

Помимо этого, по своей форме витые пары могут быть круглыми (универсальными) и плоскими. Последний вид проводки прокладывается под декоративным покрытием или обоями.

Особенности маркировки

Единого правила, применяемого при маркировке витых пар, не существует – каждый отдельный производитель выделяет те параметры, которые кажутся ему наиболее значимыми с точки зрения донесения информации до пользователя. На первом месте обычно ставится знак, указывающий на код производителя и марку кабеля. Для показателя, соответствующего предельной температуре, при которой допустима его эксплуатация, используется отдельный значок, стоящий на второй позиции.

Вслед за этими обозначениями идет вид экранирования, количество имеющихся в кабеле пар, а также диаметр жилы, маркировка под разъём, категория изделия, его длина и год выпуска. Большинство из этих обозначений было рассмотрено ранее, так что остановимся только на новых элементах.

Материал и сечение проводника

При изготовлении витых пар могут использоваться такие распространённые материалы, как:

Чистая техническая медь;
Специальная сталь с тонким поверхностным слоем из меди, имеющая маркировку CCS;
Покрытый тонким медным слоем алюминий, маркируя который используют обозначение CCA.

Обратите внимание! Использование медного слоя характерно для проводов до пятой категории включительно; для изготовления витых изделий более высоких разрядов всегда применяется чистая техническая медь (CM).

Учёт этого параметра особо важен при выборе кабеля, подходящего для данных конкретных условий эксплуатации. При желании обеспечить качественное соединение, естественно, предпочтительнее ориентироваться на чистую медь. Однако при этом всегда следует помнить о том, сколько будет стоить такое изделие (цена меди на рынке достаточно велика).

В случаях, когда приходится работать с такими важными объектами, как локальные сети, на качестве витых пар экономить не рекомендуется. Иначе может случиться так, что за излишнюю разборчивость в выборе цены на изделие придётся «расплачиваться» непрерывным ремонтом уже уложенных кабельных сетей.

Что касается сечения отдельных проводниковых жил, то они маркируются согласно общепринятому стандарту AWG. При таком способе различия изделий к наиболее востребованным относятся проводники под обозначениями 22, 24 и 26 AWG.

Маркировка под разъём

Традиционную маркировку под разъём под наименованием «RJ-45» правильнее представлять в виде 8P8C, где есть указание на количество входящих в её состав коннекторных позиций. Обозначение 8P (Position) как раз свидетельствует о том, что для подключения кабеля потребуется восемь жил.

В то время как 8C – это признак того, что при присоединении будут использованы все восемь контактов (Contact).

В начальный период эксплуатации разъем RJ-45 обозначался как 8P2C, поскольку в нём использовались только два контакта, что вполне достаточно для организации модемной и телефонной связи. С развитием связных технологий старое обозначение со временем утратило свою актуальность, после чего общепринятой стала новая его форма, учитывающая все 8 контактов.

В конкретном примере, подходящем для большинства популярных образцов витой продукции, могут быть представлены следующие обозначения.

На представленной витой паре хорошо различимы следующие кодовые обозначения:

UTP – означает, что этот кабель не имеет экрана;
4PR – это показатель наличия в нём 4-х пар проводников;
24 AWG – указывает на диаметр сечения одной жилы (иногда он обозначается в миллиметрах).

В заключительной части обзора отметим, что после знакомства со всеми тонкостями и особенностями устройства витой пары при необходимости можно самостоятельно заняться её прокладкой. При этом не следует забывать о том, что выбор того или иного вида кабельной продукции определяется ее назначением и способом прокладки.

Видео

24.01.2008 Кэрол Эверетт Оливер

На Категорию 5e до сих пор приходится большинство инсталляций горизонтальной кабельной проводки. Но согласно недавнему исследованию FTM Consulting, Категория 6 все чаще применяется в новых проектах и, как ожидается, в наступившем году обгонит Категорию 5e. Позиции последней значительно ослабнут, и она будет использоваться лишь в уже эксплуатируемых и малобюджетных инсталляциях. И все-таки вопросы относительно целей установки Категории 6 задаются снова и снова.

Современные информационные и голосовые приложения, такие как Gigabit Ethernet до рабочего стола, рассчитаны на Категорию 5е. Это решение обладает необходимыми характеристиками в соответствие со спецификацией TIA 568-B. Однако Категория 6 обеспечивает лучшую целостность сигнала в более широкой полосе, что для кабельной системы может иметь критическое значение для поддержки более требовательных приложений в будущем. Категория 5е определена в полосе частот до 100 МГц, тогда как Категория 6 - в полосе 250 МГц. Кроме того, значительные улучшения в конструкции и процессе производства Категории 6 предлогает дополнительные преимущества помимо большей широкополосности. Принимая во внимание постоянно растущую потребность в пропускной способности, которая, согласно закону Мура, удваивается каждые полтора года, необходимость в скорости и емкости может привести к устареванию кабельной системы, если предъявляемые к ней требования изменятся.

В Категории 6 используются проводники большего диаметра и меньший шаг скрутки для улучшения базовых электрических характеристик, например, переходного затухания (см. Рисунок 1). В некоторых кабелях Категории 6 устанавливаются разделители для еще большего разнесения пар. Уменьшение затухания и увеличение размера проводника делает кабель Категории 6 значительно надежнее в эксплуатации, что необходимо для приложений, нуждающихся в большей пропускной способности, и обеспечивает устойчивую работу сети при резких колебаниях температуры. Кроме того, некоторые кабели Категории 6 благодаря своей конструкции и изготовлению обладают исключительным балансом. Это позволят добиться невосприимчивости к шумам, как внутренним, так и внешним по отношению к кабелю.

Давайте детально разберемся с тем, как физические различия влияют на функционирование сети. Лаборатория на базе Центра компетенции Nexans в области передачи данных (Nexans Data Communications Competence Center, DCCC) провела несколько сравнительных тестов, целью которых было определение параметров целостности сигналов для кабельных систем Категории 5e и Категории 6 различных производителей. Решить, насколько это существенно, вы сможете сами при выборе кабельной системы.

СОКРАЩЕНИЕ ЧИСЛА ОШИБОК

Как было установленно в одном из предыдущих исследований, Категория 6 менее подвержена ошибкам, чем Категория 5е, причем испытание проводилось сразу для нескольких трансиверов с различными характеристиками. В тестах в лаборатории DCCC сравнивалось число ошибок (несовпадение контрольных сумм - Cyclic Redundancy Check, CRC) для Категории 5е и 6 при использовании трансивера Gigabit Ethernet. Многие ошибочно полагают, что все трансиверы одинаковы. Однако в действительности трансиверы даже одного производителя различаются. Для эксперимента было выбрано три устройства. Пакеты Gigabit Ethernet передавались по полному тракту протяженностью 100 м с тремя соединителями вначале по Категории 5е, затем по Категории 6.

Результаты тестов свидетельствуют о 13-кратном сокращении ошибок CRC при использовании Категории 6. Смена кабельной системы на Категорию 6 улучшает отношение сигнал/шум всей транспортной системы, поэтому трансиверы могут принимать пакеты Ethernet более согласованно и без ошибок. Таким образом, лучшие характеристики проводки Катего-рии 6 выражаются в большей надежности сети. Этот дополнительный запас позволяет устанавливать сетевые компоненты, применение которых в иной ситуации обернулось бы длительным простоем и дополнительными затратами.

Структурированные кабельные системы часто устанавливаются в областях с высокой температурой, таких как надпотолочное пространство, где зачастую разница температур в течение дня достигает 25°C. Эти флуктуации сказываются на характеристиках кабеля. DCCC провела серию тестов, в которых сигналы 1000BaseT передавались на расстояние 90 м по кабельным системам Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6. На различных этапах тестирования температура повышалась с помощью регулируемого нагревателя с 20 до 70°C с шагом 10°C.

Оказалось, что при высоких температурах частота ошибок при использовании проводки Категории 5е оказывается существенно выше по сравнению с Категорией 6 (см. Рисунок 2). В случае кабельной системы расширенной Категории 6 ошибки встречались еще реже.

Помимо нагрева от внешних источников тепла кабели подвергаются воздействию приложений таких, как питание по Ethernet (Power over Ethernet, PoE). В целях поддержки подачи питания по структурированной кабельной системе в отраслевых стандартах были сформулированы требования к электрическим и физическим характеристикам приложений PoE. В принятом IEEE в 2003 г. стандарте 802.3af определяется методология предоставления питания по симметричной проводке подключенным конечным устройствам. Мощность напряжения ограничивается физическими характеристиками и нормативными требованиями. Стандартами 802.3af предусматривается совместимость с имеющимся оборудованием, поэтому рекомендации рассчитаны на предоставление питания по Категории 5е, так как в большинстве сетей используются технологии 10BaseT или 100BaseTX.

Приложениям, нуждающимся в подаче питания и передаче данных по одному и тому же кабелю с витыми парами, такие как телефоны VoIP или камеры наблюдения, в конечном итоге потребуется большая мощность. Вскоре ожидается утверждение спецификации IEEE 802.3, известной как PoE Plus, которая разрабатывается уже в течение двух лет. В результате разрешенная для передачи по витой паре мощность увеличится с 13 до 60 Вт. Как видно из результатов тестов (см. выше), характеристики кабеля ухудшаются с ростом температуры вследствие более высоких вносимых потерь (Insertion Loss). Это может негативно сказаться на допустимой максимальной длине стационарной линии или тракта передачи. Установка кабелей с лучшими характеристиками, например Катего-рии 6, соответствует общим тенденциям отрасли. В них используются проводники большего диаметра, что позволяет минимизировать вносимые потери при одновременном увеличении текущей передаточной способности.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ШУМАМ

Повышенная чувствительность к внешним шумам становится критичной при увеличении скорости передачи данных, когда нужны более высокие скорости сигнализации и сложное кодирование. Внешние источники шумов - силовые линии, блоки кондиционирования, лифты, электрическое оборудование и помехи со стороны соседних кабелей - вызывают всплески напряжения, так называемый электрический быстрый переходный режим (Electrical Fast Transient, EFT). Они могут радикально повлиять на функционирование медных кабелей и привести к появлению ошибок. Между балансом и невосприимчивостью к шумам существует прямая связь. Сбалансированный кабель Категории 6 на 50% более устойчив к шумам, чем Категория 5е.

В тестах DCCC кабель Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6 подвергался EFT различного уровня в то время, когда по нему передавались пакеты Gigabit Ethernet. Соотношение между ошибками и импульсными помехами было рассчитано и отображено графически. Между сбалансированными и несбалансированными кабелями, как и между Категорией 5е и Категорией 6, наблюдаются значительные различия в производительности (см. Рисунок 3).

ОБОСНОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ

Один из основных доводов в пользу выбора Категории 5е состоит в экономии затрат. Больший диаметр проводников, меньший шаг скрутки и сложный процесс производства обуславливают высокую стоимость кабелей Категори 6. Но все относительно.

Да, с точки зрения материалов Категория 6 на 30-50% дороже. Но в действительности, если принять во внимание общую стоимость информационной системы, это расхождение оказывается пренебрежимо малым. В проектах построения вычислительной системы все затраты обычно делятся на следующие четыре категории:

Программное обеспечение (51%);

Оборудование (22%);

Сетевая инфраструктура (20%);

Обучение и документирование (7%).

При этом следует учитывать, что 20% инвестиций в сетевую инфраструктуру распределяются между пассивными и активными компонентами, а также затратами на проектирование и управление проектом. Из этой суммы на проводку приходится менее половины, а от оставшейся части на кабели - только 35%. Таким образом, кабели для локальных систем составляют менее 3% в общем бюджете проекта. Стоимость перехода с Категории 6 на Категорию 5е оказывается менее 1% от общих затрат.

Исследования показывают, что в течение жизненного цикла телекоммуникационной проводки успевает смениться по крайней мере два поколения сетевого оборудования. Вывод очевиден: проектировщикам и инсталляторам кабельных систем следует делать выбор в пользу более совершенной проводки. Если вы хотите, чтобы кабельная система поддерживала имеющиеся и будущие приложения, то, учитывая преимущества Категории 6, инвестиции в нее представляются необходимым минимумом. Если же шум, колебания температуры, растущие скорости не имеют для вас значения, то Категории 5е вполне достаточно. Выбор за вами.

Кэрол Эверетт Оливер - менеджер BerkTek, американского подразделения Nexans, RCDD.

В ускоряющемся современном потоке предоставляемых товаров и технологий разбираться становится всё труднее и сложнее. В первую очередь это касается компьютерной техники и аксессуаров для неё. К последним необходимо отнести и разнообразные виды информационных кабелей, в наименованиях маркировок которых легко запутаться даже специалисту. В нижеизложенной статье будет проведено исследование, цель которого — выявить основные отличительные свойства UTP, FTP, STP и прочих витых пар.

Значение маркировок информационных кабелей

На современном рынке структурированных кабельных систем (СКС) фигурирует множество малопонятных для покупателей наименований витых пар: UTP, S/UTP, F/UTP, FTP, ScTP, STP, S/STP… Этот список можно продолжить. И чтобы при выборе необходимого товара не запутаться во множестве маркировок, следует выяснить смысл англоязычных аббревиатур.

Присматриваясь к обозначениям витых пар, легко заметить, что последние две заглавные буквы TP встречаются почти во всех наименованиях кабелей. Это сокращённое словосочетание Twisted Pair. В переводе с английского языка оно и обозначает «витая пара». Буква U, стоящая перед сочетанием слов Twisted Pair, обозначает сокращённое страдательное причастие Unshielded. Переводится оно как «незащищённый». Поэтому любой кабель с аббревиатурой UTP считается незащищённой витой парой. Говоря понятнее, между своими витыми парами не имеет индивидуальных слоёв изоляции.
LAN-кабели, внутри которых медные пары заизолированы друг от друга, называются Shielded Twisted Pair (STP). К группе STP-кабелей можно отнести маркировку витой пары PiMF (Pairs In Metal Foil). В переводе эта фраза означает «пара в металлической фольге». К этому же типу следует отнести LAN-кабели S/STP, F/STP. Буква S, стоящая перед наклонной чертой, обозначает Shielded (защищённый), а F (Foiled) — препятствующий, но в данном контексте она переводится как «фольгированный». Однако утверждать, что понятия S/STP и F/STP почти синонимичны, нельзя. Различия между ними заключаются в том, что внешний экран F/STP изготовлен из алюминиевой фольги, а общий экран S/STP — из проволочной медной оплётки. Необходимо отметить, что , классифицируемый в Северной Америке (Канаде и США) как ScTP (Screened, экранированный), также относится к защищённым типам LAN-кабелей, у которых имеется общий алюминиевый экран.

Международная классификация информационных кабелей

Однако в кодировках LAN-кабелей среди производителей существует путаница. И проблема возникает в случае, когда требуется уточнить местоположение экранирующего слоя. Последний может располагаться в двух местах. Находящийся поверх отдельной пары называется индивидуальным. Расположенный вокруг изолированных между собой пар (витая пара ftp ) принято именовать общим. Во избежание путаницы была создана международная классификация LAN-кабелей. При её составлении были учтены:

наличие общего экрана;
слой изоляции поверх отдельной пары проводников;
способ скрутки.

Схема классификации информационных кабелей была представлена в виде формулы AA/BCC. Первые 2 буквы слева обозначают наличие общего экрана поверх всех скрученных проводников. Например, кабель S/FTP отличается от FTP наличием у всех сдвоенных проводников общего экрана, изготовленного из медной оплётки.
Третья буква (B) несёт информацию о существовании индивидуального экрана вокруг каждой скрученной пары проводников. Если таковой имеется, то это и есть та самая витая пара ftp . Последние две буквы обозначают вид скрутки. Обычно это — tp. Однако в последнее время всё чаще встречаются аббревиатуры «TQ». Они обозначают, что проводники скручены не попарно, а четвёрками. Возвращаясь от «четвёрок» к витым парам, следует разъяснить самый каверзный вопрос. Если экран вокруг каждой отдельной свитой пары отсутствует, а защита расположена лишь поверх всех сдвоенных проводников, то каждая из них именуется как витая пара utp , а маркировка кабеля будет выглядеть так: F/UTP или S/UTP.

Особенности наименования кабеля STP

Существует большая путаница при выборе необходимого кабеля, имеющего обозначение STP. Под этой маркировкой может пониматься разный кабель.

Например, экранированный кабель из экранированных витых пар (S/FTP, F/FTP, SF/FTP или S/STP) также называется STP. Кроме того, наименование STP указывает на материал, из которого сделан экран кабеля - оплетка.

STP кабель широко применяется для передачи данных с использованием технологии 10 GbE по медным витым парам.

Кабели UTP и FTP: основные отличия

Немного разобравшись в международной классификации витопарных кабелей, следует рассмотреть отличительные характеристики витых пар UTP и FTP. В разрезе информационный кабель utp 4 , не имеющий ни индивидуальных экранов для скрученных пар, ни общего экрана, имеет ещё одно отличие. В нём нет дренажного провода, который обычно присутствует в экранированных LAN-кабелях. Например, ftp кабель 5e, цена которого ниже конкурентной, оснащён данным элементом. Дренажный провод не имеет изоляции и по всей протяжённости соединён с общим алюминиевым экраном. Предусмотрен он на случай внезапного разрыва алюминиевой оболочки при сильных изгибах или чрезмерных растяжениях кабеля. В данной ситуации дренажный провод становится своеобразной связующей скрепой для экрана.
Для экранирования в FTP-кабелях используется алюминий или алюмополимерная плёнка. Последняя укладывается металлической стороной вовнутрь, на поверхность попарно скрученных проводников. В результате
добавления дополнительных элементов фольгированный коаксиальный кабель (FTP) становится немного толще, чем витая пара без экранирующего покрытия (UTP). Кроме этого, гибкость у FTP несколько ниже, чем у UTP.
У фольгированной витой пары в сравнении с незащищённым витопарным кабелем имеется преимущество. Первый лучше защищён от высокочастотных помех. Но для этого витопарный кабель ftp и корпус компьютера или другого радиоэлектронного оборудования должны быть заземлены по всем правилам. Ещё хуже складывается ситуация с помехами на низких частотах. Алюминиевые экраны не в состоянии воспрепятствовать низкочастотным волнам, генерируемым мощными коллекторными двигателями. По данной причине витые пары FTP не применяют в промышленном производстве. Кроме этого, фольгированные LAN-кабели характерны низкими параметрами затухания сигнала.
Сопоставляя недостатки и преимущества защищённых и незащищённых витых пар, следует не забывать и о цене. При малом бюджете кабель utp купить намного выгоднее, так как его стоимость значительно ниже, чем фольгированного LAN-кабеля.
Статистика свидетельствует, что кабель ftp чаще используется во Франции. А значительная часть компьютерных сетей Соединенных Штатов и Англии оборудована на основе UTP-кабелей. Жители Германии предпочитают витопарные кабели с двумя экранами: индивидуальным для каждой пары проводников и общим. Витую пару купить можно в компании AVS Electronics.

Значение некоторых англоязычных абревиатур на LAN-кабелях

Выбирая информационный кабель для своих нужд, необходимо внимательно ознакомиться с надписями на нём. Зная условные обозначения аббревиатур, любой покупатель с лёгкостью подберёт подходящий товар. Само буквосочетание LAN переводится как «локальная компьютерная сеть». И этот термин не несёт технических характеристик товара.

Намного важнее обращать внимание на аббревиатуру CCA, информирующую покупателя о том, что перед ним кабель, в котором проводники изготовлены из алюминия и плакированы (покрыты сверху) слоем меди. На русском языке вместо CCA употребляется термин «композит». Последний указывает на то, что кабель — витая пара ftp или utp — состоит не из медных проводников, а из алюминиевых, плакированных медью. Стоимость таковых в несколько раз меньше, однако и их технические характеристики значительно ниже.
Например витая пара , наиболее распространённый вариант витой пары.
Завершая исследование, следует отметить, что все информационные кабели категорий Cat5, Cat4 и Cat6 оснащены внутри 4 витыми парами. Буква E, стоящая после Cat5, указывает на то, что данная категория является расширенной. И для изготовления витых пар FTP класса Cat5e в обязательном порядке используются не алюминиевые, а медные провода. Витую пару utp купить можно в компании AVS Electronics. Так же в ассортименте компании имеются различные разновидности