Витая пара ethernet. Выбор категории utp кабеля витая пара для создания сети Интернет. Для использования вне помещения

07.05.2019

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.

Какой кабель использовать для IP камер видеонаблюдения, при проектировании локально-вычислительных сетей или интегрированных систем безопасности?

Назначение.

Выбирать utp кабель витая пара нужно в зависимости от поставленной цели. Каждый кабель имеет свое назначение и лучше справится со своей задачей.
Какой кабель можно проложить под землей? Какой использовать на улице? Какой можно «пустить» на ? Какой можно использовать в детских учреждениях/больницах? Какой использовать в местах массовых скоплений людей: торговых центрах, аэропортах, вокзалах?

Расшифровка обозначений кабеля "витая пара".

Обратите внимание, провод может иметь несколько маркировок в разных сочетаниях, например: FRLSLTx.

PE	Кабель для улицы (внешней прокладке). Защитная внешняя оболочка, состоит из светостабилизированного полиэтилена черного цвета (СПЭ), имеет аббревиатуру PE. Устойчив к ультрафиолету, погодным осадкам и способен эксплуатироваться при температурах, в диапазоне: -60°С до +70°С
Трос	Наличие троса. Позволяет прокладывать витую пару «воздухом» между опорами при помощи анкерных натяжных зажимов или иных устройств. на кабель с тросом в каталоге.
К	Бронированный кабель. Поверх оболочки наложена броня в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок, позволяющая защитить кабель от грызунов. Подойдет для прокладке под землей. Имеет индекс в маркировке К (бронепокров из стальных круглых проволок).
PUR	Кабель для прокладке в сырых помещениях и химически агрессивных средах: кислотах, бензине, жирах, маслах, озоне, гидролизе, воде и холоде - имеет маркировку: PUR, изготавливается из безгалогенного термопластичного полиуретана оранжевого цвета.
LS	Кабель пониженной пожароопасности, с низким дымо- и газовыделением, серого или белого цвета подойдет для монтажа на промышленных предприятиях.
нг(A)	Не распространяющий горение по категории А
HF	Безгалогенный (Halogen Free). Покрытие изготовлено из безгалогенной полимерной композиции. Безгалогенный провод применяется в местах, с повышенными требованиями к общей безопасности: в местах массовых скоплений людей. Кабелю предъявляются очень высокие требования: кабельная магистраль должна сохранять работоспособность не менее 1,5 ч в условиях возникновения пожара, защитная оболочка не должна поддерживать горение, и он должен быть абсолютно безопасен для окружающей среды. на безгалогенный кабель в каталоге.
LSLTx	Низкотоксичный (Лоутокс). Кабель с низкой токсичностью продуктов горения. Предназначен для прокладки в зданиях детских образовательных учреждений, учреждений здравоохранения и социальных домах.
FR	Огнестойкий кабель, применяется для систем оповещения: управления эвакуацией (СОУЭ), речевых систем оповещения, передающих данные по сетям Ethernet
FRLS	Огнестойкий, с низким дымо/газовыделением. Применяется при монтаже в офисных помещениях, промышленных предприятиях, на территории метрополитена.
FRHF	Огнестойкий, безгалогенный. Применяется при монтаже жилых/не жилых помещений, в том числе в местах с массовым пребыванием людей, а так же в помещениях с микропроцессорной техникой: Дата центры, серверные. на огнестойкий, безгалогенный кабель в каталоге.
PVC	Кабель для помещения (внутренней прокладке). Имеет ПВХ оболочку, обычно серого или белого цвета. Допускается использовать во вне помещений, при условии защиты от прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.
LSZH; ZH нг(A)-HF	LSZH (Low Smoke Zero Halogen, означает-низкое дымовыделение, безгалогенный), иногда его пишут как: LSOH. В России согласно: ГОСТ Р 54429-2011 и ГОСТ 31565-2012 данный кабель будет иметь маркировку: ZH нг(A)-HF. Применяется при размещении в метрополитене, промышленных предприятиях, офисных помещениях, высотных зданиях, зданиях-комплексах, в том числе с массовым скоплением людей, помещениях, оснащенных компьютерной и микропроцессорной техникой.
Экран	Наличие экрана. Для защиты от электрических шумов и помех используется экран, он может быть общим-сразу для всех жил кабеля или для каждой пары. В качестве общего экрана может выступать оплетка, фольга или оплетка с фольгой вместе.
U/UTP	UTP - Не экранированная витая пара. на кабель в каталоге.
F/UTP	FTP - Общий экран из фольги. на кабель в каталоге.
S/UTP	STP - Общий экран из оплетки
U/FTP	STP - Экран для пар в виде фольги
F/FTP	FFTP - Экранированный фольгой кабель с экранированной фольгой вокруг каждой пары
S/FTP	SFTP - Общий экран в виде оплетки с экраном пар из фольги
SF/UTP	SFTP - общий экран из оплетки и из фольги
SF/FTP	SFTP - общий экран из фольги и оплетки, а также с экранированными фольгой парами
Категория 5e	Наиболее популярный тип кабеля, имеет рабочую частоту до 125Mhz, позволяет организовать скорость передачи данных до 100 Мбит/с (при использовании 4жил: 1,2,3,6) и скорость передачи данных до 1 Гбит/с (при использовании 8жил). Жилы центрального проводника могут быть медными или омедненными с диаметром от 0,46 - 0,52 мм. на категорию 5е в каталоге.
Категория 6	В Категории 6 используются проводники большего диаметра и меньший шаг скрутки, по сравнению с 5ой, это способствовало увеличению пропускной способности кабеля. Имеет рабочую частоту 250Mhz. Позволяет организовать скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 55м. на категорию 6 в каталоге.
Категория 6a	Рабочая частота 500Mhz. Позволяет организовать скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 100м. Применяется в сетях: 10 Gigabit Ethernet. на категорию 6а в каталоге.
Категория 7	Скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Рабочая частота до 700Mhz. на категорию 7 в каталоге.
Категория 7a	Скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Применяется в сетях: 10GBASE-T. Рабочая частота до 1200 Mhz. На сегодняшний день, предлагает max ширину канала при построении сети на основе витой пары. на категорию 7а в каталоге.
+2*X	Комбинированная витая пара. Имеет дополнительные токопроводящие жилы: Обычно, медные или алюминиевые, сечением от 0,5-1,5 мм². Рабочее напряжение до 600В переменного или постоянного тока. Комбинированный кабель позволяет передавать цифровой сигнал и подавать питание на электрооборудование (камеру видеонаблюдения, ик подсветку, обогрев камеры, видеорегистратор, коммутатор, и др. сетевые устройства). на выбор комбинированной витой пары с доп. питанием в нашем каталоге.
Solid	Обозначает, что проводники витой пары - моножильные (цельные). Такой кабель имеет лучшие волновые характеристики, и худшие механические. При построении систем видеонаблюдения желательно использовать именно его.
Stranded или Flex	Многожильная витая пара. Такой кабель лучше изгибается, способен выдерживать большее количество перегибов, рекомендуется использовать в местах подверженных вибрации или движению: например на автотранспорте. Также он лучше подойдет для изготовления патч-кордов ( в каталоге).

Вопросы, замечания и предложения пишите на: samohvalov@сайт

Электрический сигнал может быть передан получателю по каналу связи в виде проводной или кабельной линии. В процессе распространения несущего колебания в канале связи передаваемый сигнал может искажаться, поражаться шумами и помехами природного и индустриального характера. Минимизация влияния искажений и шумов достигается за счет выбора способа модуляции, частоты и мощности несущего колебания и других факторов.

Достоинство аналогового способа представления и передачи сообщения заключается в том, что аналоговый сигнал в принципе может быть абсолютно точной копией сообщения. Недостатки аналогового способа являются, как часто бывает, продолжением его достоинств. Аналоговый сигнал может иметь любую форму, поэтому, если, например, при записи к сигналу добавился шум, то выделить оригинальный, или записываемый, сигнал на фоне шума очень трудно и часто невозможно. Аналоговому способу присущ эффект накопления искажений и шумов, который может ставить предел расширению функциональных возможностей аналоговых систем. Аналоговая техника связи прошла длинный путь усовершенствований и достигла высокого уровня. Однако дальнейшее расширение функциональных возможностей и повышение качественных показателей аналоговой аппаратуры связано с затратами, которые могут сделать новое оборудование недоступным для массовой потребительской аудитории. Сейчас аналоговая техника уступает место цифровым системам.

С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако, ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала.

Для передачи непрерывных сообщений с помощью цифровой системы связи аналоговые сигналы, отображающие непрерывные сообщения, должны быть подвергнуты дискретизации и квантованию.

Оцифровка сигнала всегда связана с появлением шумов и возникновением искажений (частотных, нелинейных, а также некоторых специфических искажений). Однако аналого-цифровое преобразование выполняется в цифровой системе связи только один раз. Сигнал в цифровой форме может затем претерпевать любое количество обработок и преобразований, и при этом уже не вносятся дополнительные искажения и шумы.

Исторически сложилось так, что первые линии для передачи сигнала, начиная от примитивного проволочного телеграфа и заканчивая современными коаксиальными линиями, были несимметричными.

Передачу сигналов по коаксиальному кабелю называют несимметричной передачей, так как коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Несмотря на хорошее экранирование, коаксиальный кабель подвержен воздействию помех, поэтому передача с его помощью композитного сигнала и компонентного видеосигналов на значительные расстояния невозможна. Кроме того, коаксиальный кабель требует согласования выходного импеданса источника и входного импеданса приемника со своим характеристическим импедансом, особое внимание приходится уделять раскладке кабеля и заделке разъемов.

Поскольку жизнь и работа современного человека буквально насыщены радиоэлектронной аппаратурой, ясно, что проблема электромагнитной совместимости, защиты линий передачи сигналов от шумов и помех будет только усложняться.

Дальнейшее усовершенствование экранирования кабелей дает незначительный эффект при одновременном существенном росте их стоимости, поэтому потребовалось принципиально новое техническое решение. И оно было найдено за счет разработки схем балансной передачи сигнала или симметрирования.

При балансной передаче сигнала все электромагнитные помехи и шумы одинаково воздействуют на оба сигнальных провода линии. Когда сигнал достигает приемного конца линии, он попадает на вход дифференциального усилителя с хорошо сбалансированным фактором коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС).

Если два провода имеют схожие характеристики и достаточно закруток на метр (чем больше, тем лучше), на них будут одинаково воздействовать шумы, падение напряжения и наводки. Усилитель с хорошим КОСС на приемном конце линии устранит большую часть нежелательных шумов.

Витая пара обычно дешевле коаксиального кабеля, ее легче раскладывать, а разделка разъемов не представляет никаких проблем.

Балансная передача сигнала

Идея балансной передачи сигнала состоит в том, что для нее используется три, а не два провода (как в несимметричных линиях) (рис. 1). Входной сигнал перед подачей в линию инвертируется таким образом, что сигнал U г2 отличается по фазе от сигнала U г1 на 180 градусов. Понятно, что шумы и помехи, наводимые в обоих сигнальных проводах линии, будут иметь одинаковую амплитуду и фазу.

На выходе линии устанавливается дифференциальный усилитель, который устроен таким образом, что усиливает сигналы, пришедшие на его входы в противофазе и подавляет синфазные сигналы.

Рис. 1. Балансная передача сигнала

Из рисунка видно, что последовательно с проводниками сигнальных линий оказываются включенными два синфазных напряжения шумов U ш1 и U ш2 , которые вызывают появление токов шумов I Ш1 и I Ш2 . Источники U Г1 и U Г2 совместно создают сигнальный ток I Г . При этом суммарное напряжение на нагрузке составит

U H = I ш1 R H1 - I ш2 R H2 + I Г (R H1 + R H2 )

Первые два члена в правой части уравнения представляют собой напряжения шумов, а третий член – напряжение полезного сигнала. Если I Ш1 равен I Ш2 и R H1 равно R Н2 , то напряжение шумов на нагрузке равно нулю:

U Н = I Г (R H1 + R H2 )

т. е. шумы и/или помехи компенсируют друг друга.

Степень симметрии схемы, или коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), определяется как отношение синфазного напряжения шумов к вызванному им дифференциальному напряжению шумов и выражается обычно в децибелах (дБ).

Чем лучше симметрия схемы, тем большее подавление шумов можно получить. Если было бы возможно достичь совершенной симметрии, шумы вообще не могли бы проникать в систему. От хорошо спроектированной системы можно ожидать симметрию 60 – 80 дБ. Можно получить и лучшую симметрию, однако для этого обычно требуются специальные кабели, и может понадобиться индивидуальная подстройка схемы.

СОВЕТ
Применяйте симметрирование в сочетании с экранированием там, где уровень шумов должен быть ниже уровня, достижимого при использовании только экранирования, или даже вместо экранирования.

Как и любое техническое решение, симметрирование линий передачи сигнала имеет свои недостатки.

Симметричная линия передачи сложнее и дороже несимметричной, так как для нее необходимы передатчик и приемник балансного сигнала;
Если уровень помех слишком велик, приемник балансного сигнала может войти в режим насыщения и передача сигнала прекратится;
Из-за затухания сигнала в кабеле приходится ставить промежуточные усилители, которые вносят дополнительные накапливающиеся искажения;
При использовании промежуточных усилителей, возможно, потребуется коррекция сигнала.

Кабели для передачи балансных сигналов

«Витая пара» (twisted pair) – это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (Jacket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от механических воздействий и влаги.

Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Кабели витой пары сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачи сигнала.

Рис. 2. Внешний вид кабеля неэкранированной витой пары

Конструкцию кабеля витой пары понятна из рисунка.

Калибр определяет сечение проводников. Кабели и провода маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge – американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0.13 мм 2), 24 AWG (0.2 – 0.28 мм 2) и 22 AWG (0.33 – 0.44 мм 2). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки.

Толщина изоляции – около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории используется полипропилен (PP) или полиэтилен (PE). Наиболее качественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, которые обеспечивают низкие диэлектрические потери, или из тефлона, который обеспечивает работу кабеля в широком диапазоне температур.

Разрывная нить (обычно из капрона) используется для облегчения разделки внешней оболочки: при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников.

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм, и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает ее хрупкость. Это необходимо для получения точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, начинают применяться так называемые «молодые полимеры», которые не поддерживают горения, и не выделяют при нагреве ядовитых газов-галогенов. Их широкому внедрению пока мешает только более высокая (на 20-30%) цена.

Самый распространенный цвет оболочки – серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.

Кроме данных о производителе и типе кабеля, его маркировка обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна. В недорогих кабелях пары уложены в оболочке «как попало». Более качественные варианты предусматривают парную (по две пары между собой) или четверочную скрутку (все четыре пары вместе). Последний вариант позволяет уменьшить толщину сердечника и достигнуть лучших электрических характеристик.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно. В настоящее время действуют стандартные определения 5 категорий кабеля (Cat 1 – Cat 5), однако уже выпускаются кабели категорий 6 и 7.

Для идентификации пар внутри кабеля используют цветовую маркировку. Так первые четыре пары имеют соответственно базовые цвета: Синий, Оранжевый, Белый и Коричневый. Чаще всего основной провод в паре целиком окрашивается в базовый цвет, а дополнительный провод имеет белую изоляционную оболочку с добавлением полосок базового цвета.

Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних излучений, а также снижает потери мощности в кабеле в виде излучения. Экранированная витая пара имеет множество разновидностей.

СОВЕТ
Наличие экрана требует при проведении монтажных работ выполнения качественного заземления, что усложняет и удорожает кабельные системы на STP, но при корректном заземлении экрана обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость кабельной системы с остальными источниками и приемниками помех

Однако некорректное заземление экрана может приводить и к обратному результату. Кроме того, наличие экрана, который требуется заземлять с обоих концов кабеля, может вызвать проблему обеспечения равенства «земляного» потенциала в пространственно разнесенных точках.

Кабель на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP) в настоящее время являются основной средой передачи данных для неоптических технологий. Кабель сочетает хорошие электрические и механические характеристики с удобством монтажа и сравнительно невысокой стоимостью.

Классификация кабелей на витой паре приведена в таблице 1.

* Не стандартизованы.

Кабели категории 1 применяют там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабели для передачи сигналов звукового диапазона и низкоскоростной (десятки Кбит/c) передачи данных. До 1983 года UTP cat.1 был основным кабелем для телефонной разводки в США.

Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году. При полосе пропускания 16 МГц этот кабель использовался для построения высокоскоростных по тому времени сетей и в настоящее время кабельные системы многих зданий построены на UTP cat.3, который используется как для передачи данных, так и для передачи сигналов звукового диапазона.

Кабели категории 4 представляют собой улучшенный вариант UTP cat.3 – у них полоса пропускания расширена до 20 МГц, улучшена помехоустойчивость и снижены потери. На практике эти кабели применяются редко; в основном там, где необходимо увеличить длину линии с обычных 100 м до 120-140м.

Кабели категории 5 специально разработаны для поддержки высокоскоростных компьютерных технологий, таких как FastEthernet и GigabitEthernet. Полоса пропускания кабеля 5 категории – 100МГц. Кабель категории 5 в настоящее время заменил UTP cat.3 и является основой всех новых кабельных систем.

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7 , которые выпускаются сравнительно недавно и имеют полосу пропускания 200 и 600 МГц соответственно. Кабели категории 7 обязательно экранируются; UTP cat.6 могут быть как экранированными, так и нет. Они используются в высокоскоростных сетях на отрезках большей длины, чем UTP cat.5. Эти кабели значительно дороже 5-ой категории и по стоимости приближаются к волоконно-оптическим кабелям. Кроме того, они пока не стандартизированы и их характеристики определяются только фирменными стандартами, из-за чего возникают проблемы при тестировании кабельной системы (спецификация по тестированию TSB‑67 стандарта EIA/TIA-568A не включает кабели 6-ой и 7-ой категорий).

Некоторыми фирмами уже выпускаются кабели витой пары категории 8. Они предназначены для передачи данных на частоте до 1200 МГц (широкополосные системы кабельного телевидения и современные приложения типа SOHO). Кабель состоит из 4 индивидуально экранированных витых пар, в общей оплетке, покрытой оболочкой из LSZH материала для использования внутри помещения. Благодаря индивидуальному экранированию пар алюминиевой фольгой, кабель обладает крайне высокими значениями NEXT. Для кабелей этой категории характерны стабильные значения волнового сопротивления и затухания, а также отсутствие резонанса на частоте до 1200 МГц.

Кабели 8 категории соответствуют жестким требованиям стандарта ISO 11801 (2-ое издание) и превышают требования стандартов ISO/IEC 11801 для классов D, E, F и IEC 61156-5, IEC 61156-7 (CVD) для категорий 5е, 6 и 7.

STP с обозначением вида «Type xx» – «классическая» витая пара, разработанная IBM для компьютерных сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в отдельный экран из фольги, обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс – 150 Ом. Распространенные кабели STP Type1 – одножильный калибра 22 AWG, STP Type 6 – многожильный 26 AWG и STP Type 9 – одножильный 26 AWG. Кабель Type 6A, используемый для коммутационных шнуров, не имеет индивидуального экранирования пар.

ScTP (Screened Twisted Pair) – кабель, в котором каждая пара заключена в отдельный экран.

FTP (Foilled Twisted Pair) – кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги.

PiMF (Pair in Metal Foil) – кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары – в общем экранирующем чулке. По сравнению с «классическим» STP этот кабель тоньше, мягче и дешевле (хотя про кабель PiMF на 600 МГц такого уже не скажешь).

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения – 100 и 150 Ом, стандарты ISO11801 и EN50173 добавляют еще и 120 Ом. Заметим, что кабель UTP практически всегда имеет импеданс 100 Ом, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 Ом. В настоящее время существуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 Ом. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 калибра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6 штук из 4-парных.

Кабели чаще всего бывают круглыми – в них элементы собираются в пучок. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (Undercarpet Cable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (Solid) или гибкими многожильными (Stranded или Flex).

СОВЕТ
Для стационарных инсталляций применяйте кабель с одножильными проводами, который обычно обладает лучшими и более стабильными характеристиками

Для подключения абонентского оборудования, и коммутации используются гибкие кабели (шнуры, патч-корды).

Патч-корд (patch cord) – это отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1-10 м с вилками RJ-45 на концах.

Для обеспечения устойчивости к постоянным изгибам, проводник у них выполнен не из одной, а из семи более тонких медных проволок толщиной около 0,2 мм каждая (многопроволочная конструкция). Той же цели служит более толстая (до 0,25 мм) изоляция, и внешняя оболочка повышенной гибкости.

Из-за большего, в сравнении с обычным, затухания использовать кабель для шнуров оправдано только на небольшие расстояния, как правило, не более 5 метров с каждой стороны линии.

Кабели соединяются между собой с помощью коннекторов. Коннектор обеспечивает механическую фиксацию и электрический контакт. Как и кабели, они классифицируются по категориям, определяющим диапазон рабочих частот.

Для витой пары широко применяют модульные разъемы (Modular Jack), широко известные под названием RJ-45: розетки (Outlet, Jack) и вилки (Plug). Само сокращение RJ расшифровывается как Registered Jack.

Рис. 4. Кабельный разъем RG-45

Розетки категории 5 (на них должно быть соответствующее обозначение) отличаются от розеток 3-й категории способом присоединения проводов: в категории 5 допустим только зажим провода ножевым разъемом (типа S110), в категории 3 применяют и зажим провода под винт. Кроме того, на плате розетки категории 5 имеются согласующие реактивные элементы с нормированными параметрами, выполненные печатным способом. Категорию модульных вилок на взгляд определить затруднительно. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой игольчатых контактов. Для экранированной проводки розетки и вилки должны иметь экраны, сплошные или же только обеспечивающие соединение экранов кабелей.

Для коммутации кабельных каналов и подключения сетевого оборудования используют патч-панели, (рис. 4) которые выпускаются многими фирмами, и настенные розетки (рис. 5).

Основные характеристики витой пары

Характеристики кабеля витой пары напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачe сигнала.

Рис. 7. Пояснение сбалансированности витой пары

Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля, поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro Magnetic – EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящихся в противофазе. За счет этого суммарное излучение «идеальной пары» стремится к нулю.

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, пары скручивают с различным шагом.

Как всякий проводник, витая пара имеет сопротивление переменному электрическому току (характеристический импеданс ). Для различных частот это сопротивление может быть различным. Витая пара имеет импеданс обычно 100 или 120 Ом. В частности для кабеля Cat. 5 в диапазоне частот до 100 МГц импеданс должен составлять 100 Ом +15%.

Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Чаще всего однородность импеданса нарушается при изменении в рамках одной пары шага скрутки, перегиба кабеля при прокладке или иного механического дефекта.

Рис. 8. График характеристического импеданса

Скорость/задержка распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propagation) – скорость распространения сигнала. Часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров пары. Если в кабеле присутствует более одной пары, то вводят понятие «delay skew» или разность задержки. Причина ее возникновения состоит в том, что пары не могут быть идеально одинаковы, что и порождает разные задержки распространения сигнала в разных парах.

Важной характеристикой витой пары является погонное затухание (Attenuation), характеризующее величину потери мощности сигнала при передаче. Вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию. Поскольку величина затухания изменяется с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Сама величина выражается в децибелах на единицу длины.

Рис. 9. Затухание сигнала в витой паре

На представленном графике показаны потери мощности сигнала при передаче в зависимости от длины кабеля и от частоты сигнала.

Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце – то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами. NEXT численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара.

Рис. 10. Измерение переходного затухания

Кроме оценки взаимных наводок пар на ближнем конце кабеля, переходное затухание измеряют и со стороны приемника сигнала. Данный тест получил название FEXT (Far End Crosstalk).

ACR (Attenuation Crosstalk Ratio) Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля, является разность между погонным и переходным затуханиями, выражающаяся в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны, чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом, разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно.

Return Loss (RL) При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или «обратное затухание» пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении линий связи, использующих передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.

Рис. 11. Пояснение эффекта обратного затухания

Порядок разделки кабеля витой пары

1. Необходимо ровно отрезать кабель на расстоянии 5-10 сантиметров от его торца. Даже если старый срез хорошо выглядит, вполне возможно, что под оболочку проникла влага или грязь.

Рис. 12. Снятие оболочки кабеля

Рис. 13. Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников

Рис. 14. Выравнивание проводников перед вставкой в разъем

Рис. 15. Обжим разъема RJ-45

Рис. 16. Обжатый разъем RJ-45 на кабеле

Рис. 17. Прямой и перекрестный кабель

2. Для установки разъема нужно освободить от оболочки примерно половину дюйма (1,25 см) проводников. Большинство обжимных инструментов имеют для этого специальное приспособление – пару лезвий и ограничитель. Вставьте конец кабеля в инструмент до упора и надрежьте изоляцию. Именно надрежьте, а не прорежьте, поскольку важно не повредить жилы кабеля. Оболочка легко снимется по линии надреза.

3. В принципе, нет никакой разницы, какая из пар кабеля будет подключена к каким контактам разъема. Главное, что бы были подключены именно пары, а не проводники из разных пар, однако существует общепринятый стандарт EIA/TIA-568В, и лучше ему следовать. Пары подключаются к контактам 1-2, 3-6, 4-5, 7-8 разъема RG-45. Для сортировки проводников неизбежно придется расплетать пары. Это нужно делать на минимальную длину (по стандарту не более чем на 1,25 см), как можно меньше нарушая структуру пар, геометрические размеры и шаг повива не задействованной в разъеме части кабеля.

4. После того, как проводники будут ровно уложены, и выпрямлены, нужно выровнять край, подрезав их.

5. Аккуратно вставьте проводники в разъем. Каждая жила должна войти в свой паз внутри разъема RJ-45 до упора, что можно проконтролировать через прозрачный корпус разъема. Если какой-либо проводник не дошел до конца, нужно вытащить кабель целиком из разъема и начать заново.

6. Затяните в корпус разъема за фиксатор край оболочки кабеля таким образом, чтобы после обжима оболочка удерживалась разъемом.

7. Перед обжимом убедитесь, что все жилы и оболочка кабеля расположены правильно. После этого вставьте разъем в гнездо на инструменте, и плавно, в одно движение обожмите разъем. Острые кромки контактов прорежут изоляцию и обеспечат надежный контакт, а фиксатор будет утоплен внутрь корпуса, дополнительно закрепляя кабель.

8. Разъем готов. Перед использованием его желательно осмотреть, обращая особое внимание на состояние контактов. Все они должны выступать из корпуса на равную высоту.

9. Подобным образом обжимается и другой конец кабеля. Существует две разновидности кабелей: прямые (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 1-2 и 3-6 второго) и перекрестные (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 3-6 и 1-2 второго).

Если по кабелю витой пары передается видео или аудио сигнал, используется прямой кабель, если же передаются сигналы управления – перекрестный.

Физический смысл достаточно прост – передатчик одного устройства должен быть соединен с приемником другого. Поэтому, для соединения одинаковых устройств (например, двух компьютеров) нужно использовать перекрестный кабель.

СОВЕТ
Для дополнительной защиты кабеля и защелки разъема RJ-45 от механических повреждений используйте защитный колпачок на разъем. Простая и дешевая мера, которой, к сожалению часто пренебрегают.

Рис. 18

Удлинители интерфейса

В современных инсталляциях кабели витой пары нередко используют для передачи сигналов VGA на значительные расстояния. Для того, чтобы сигнал «не потерялся» на фоне шумов и помех, используют удлинители интерфейса (extender или line transmitter), современные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уровнем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение находит применение во многих областях: в информационных системах на транспорте, в учебных заведениях или больницах. Удлинитель сигналов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

До недавних пор по витой паре удавалось передавать без потери качества сигналы на сравнительно небольшие расстояния, однако в истекшем году ситуация коренным образом изменилась после того, как на рынке появилась новая линейка удлинителей для работы с витой парой. Благодаря новой элементной базе, а также новым аппаратным и схемным решениям удалось достичь настоящего прорыва: теперь сигналы без потери качества можно передавать на расстояния, превышающие 300 метров. Оборудование способно устойчиво работать с обычной неэкранированной витой парой категории 5, но гораздо лучшие результаты можно получить при использовании кабелей более высокого качества.

В новую линейку оборудования входят передатчики XGA сигнала в витую пару, усилители-распределители, коммутаторы, приемники сигналов из витой пары.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного оборудования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений композитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели, например Belden 8281 или Belden 1694A, позволят увеличить дальность передачи примерно на 50%.

Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьютеров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не может быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости. Для устранения этой проблемы в удлинителях VGA/XGA используется схема управления потерями на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотнозависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики.

Передающее устройство удлинителя обычно преобразует видеосигналы в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

Рис. 19. Комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых
стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния

На рис. 17 показан комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния. При применении этих устройств для передачи трех сигналов (1 видео и 2 аудио) достаточно одного кабеля витой пары. Переключатель эквивалентной нагрузки позволяет подключать несколько таких приборов для работы с приемными устройствами. Линия витой пары может иметь ответвления, но это не повлияет на качество изображения.

Приемник и передатчик работают на одной частоте и имеют одинаковые частотный диапазон. С данным устройством допускается использовать кабельные линии длиною несколько сотен метров. Вещательное качество сигнала обеспечивается при длине кабеля до 100 м.

Ограничения по расстоянию передачи аналоговых и цифровых видео- и аудиосигналов можно свести в таблицу.

Тип сигнала	Вид сигнала	Полоса пропускания,МГц	Расстояние, м
Композитный	аналоговый	6	300
S-Video (2 пары)	аналоговый	6	300
Компонентный VGA/XGA (4 пары)	аналоговый	380	до 100
Аудио балансный	аналоговый	0,02	до 200
DVI-D	цифровой	6	5
IEEE 1394	цифровой	400 (800)	10

Поскольку аудиосигналы имеют сравнительно небольшую ширину спектра, то для них проблемы высокочастотного затухания сигнала в линии не имеют существенного значения, поэтому для них, в принципе, можно использовать и старые дешевые кабели витой пары категории 3.

Кабели для передачи цифрового сигнала с интерфейсами DVI и IEEE 1394, в принципе, по своей конструкции мало отличаются от кабелей витой пары, поэтому они также включены в таблицу 2. Однако передача цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми имеет ряд существенных особенностей. Высокая помехоустойчивость достигается за счет применения особых технологий кодирования сигнала, например, технологии T.M.D.S. в DVI.

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

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