Назначение проводов витой пары. Витая пара

Кабель витая пара представляет собой разновидность кабельной продукции и состоит из одной или нескольких пар проводников, находящихся в скрутке между собой и покрытых общей оболочкой из пластика. Технология дополнительного перевивания проводов применяется для усиления интеграции их в паре и уменьшения влияния внешних электромагнитных помех.

В современных кабельных системах витая пара является одним из основополагающих компонентов и используется как устройство для передачи сигнала в телекоммуникационных технологиях (телефония, видеонаблюдение) и компьютерных сетях. Благодаря своим техническим характеристикам, невысокой стоимости, доступности и удобству монтажа витая пара кабель UTP на сегодняшний день стала наиболее распространенным типом кабеля для организации локальных сетей.

Итак, виды кабеля витая пара .

В зависимости от наличия экрана есть

неэкранированная витая пара UTP (от английского Unshielded twisted pair) – без защитного экрана

фольгированная витая пара FTP (сокращение от английского Foiled twisted pair), в которой имеется общий защитный экран из алюминиевой фольги. Наличие экрана гарантирует дополнительную защиту от помех и обеспечивает более качественную передачу сигнала.
Экранирование кабеля позволяет нейтрализовать большинство внешних и внутренних электромагнитных наводок. Для гарантированной защиты экран из фольги по всей длине соединен с дренажным проводом, единственным без изоляции. Это сделано для обеспечения целостности экрана в случае несанкционированного обрыва, чрезмерного излома или предельного растяжения кабеля.

Важнейшей характеристикой витой пары, согласно международному стандарту ISO 11801 и американскому TIA/EIA-568B служит ее категория, в зависимости от полосы пропускания кабельной линии:

Наибольшее распространение сегодня получила разновидность витой пары марки Cat UTP 5e, которая отвечает самым современным требованиям в области передачи данных.

В настоящее время кабель витая пара чаще всего используется как:

Витая пара для телефонии;

Витая пара для компьютерных сетей;

Витая пара для аналогового и IP-видеонаблюдения.

Характеристика AWG в наименовании кабеля витая пара.

Производители витой пары используют американскую метрику проводников AWG (American Wire Gauge), иначе говоря - калибр проводника. Обращаем внимание на то, что чем меньше номер AWG, тем толще проводники у кабеля и тем кабель витая пара лучше по характеристикам, так как сечение больше и следовательно меньше сопротивление.

От количества пар проводников, витую пару подразделяют на виды:

однопарную;

витую пару 2 пары;

витую пару 4 пары

многопарный кабель - 10, 25 пар и выше;

Внутренняя витая пара

Внешняя витая пара

По исполнению, качеству оболочки и предназначению, выделяют кабели витая пара для монтажа внутри помещения (indoor) и для внешней прокладки (outdoor). Каждая из перечисленных разновидностей кабеля имеет свои достоинства и находит применение в зависимости от условий эксплуатации. Например, уличная витая пара может использоваться в интервале температур окружающего воздуха от -40° С до +70°С при стандартных показателях относительной влажности.

Все виды внешнего кабеля витая пара покрыты специальной оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (ПЭ) черного цвета. Благодаря этому такая витая пара не подвержена воздействию солнечной радиации, а также является стойкой по отношению к атмосферным осадкам, поэтому ее прокладывают без использования металлорукава или гофры. Обращаем внимание, что теоретически на улице можно прокладывать и внутреннюю витую пару, и какое-то время она сеть на ней будет работать. Однако со временем ее оболочка из поливинилхлорида (ПВХ) под воздействием солнечных лучей и атмосферных воздействий разрушается, что приводит к повреждениям проводника. Для полноценного монтажа сетей на улице используется либо внутренняя витая пара в гофре, металлорукаве, либо внешняя витая пара сама по себе.

Кроме указанных выше видов кабеля, различают также кабель медный (Cu) и обмедненный (CCA), однако об этом мы погворим в статье.

Особенности использования кабеля витая пара

Кабели витая пара используются для передачи данных в течение определенного времени, однако их применение имеет условно короткий срок эксплуатации (от пятнадцати до двадцати лет без ущерба для качества связи) и относительно короткие сегменты кабеля (не более 90 метров). Более того, при покупке кабеля, на который производитель гарантирует сроки эксплуатации 20 лет и выше, обратите внимание, что эта гарантия может распространяться только на случаи монтажа специалистами, имеющими сертификат на монтаж витой пары именно этого производителя. Получить такой сертификат достаточно несложно, монтаж такой витой пары фактически не отличается от монтажа кабеля других производителя, однако при возникновении спорных ситуаций такой пункт может иметь существенное значение.

Помимо этого, существуют некоторые ограничения при прокладке и монтаже витой пары, так минимально допустимый радиус изгиба не должен превышать величину в пять внешних диаметров самого кабеля, поскольку это может привести к нарушению целостности оболочки, и как следствие, усилению посторонних шумов в проводнике.

Еще одним неудобством при монтаже является необходимость тщательно оберегать защитный экран от возможных повреждений, что неизбежно приведет к нежелательному изменению технических свойств витой пары, усилению внешних и внутренних электромагнитных воздействий.

Кабеля «витая пара» на складе торгового дома «Строительство и Безопасность» позволяет решить большинство задач по передаче данных с нужным качеством и под определенные системы. Наши специалисты бесплатно проконсультируют по вопросам применения того или иного вида кабеля витая пара и помогут подобрать оптимальное сочетание «цена-качество» в кабеле витая пара.

Витая пара в качестве среды передачи используется во всех современных сетевых технологиях, а также в аналоговой и цифровой телефонии. Унификация пассивных элементов сети на витой паре стала основой для концепции постороения структурированных кабельных систем, независимых от приложений (сетевых технологий). Любые сети на витой паре (кроме устаревшей LocalTalk) основаны на звездообразной физической топологии, которая при соответствующем активном оборудовании может служить основой для любой логической топологии.

Кабели на скрученной, или витой паре (Twisted Pair cable или ТР), в отличие от коаксиального кабеля , симметричны и используются для дифференциальной (балансной) передачи сигнала. Скрученная пара проводов по свойствам существенно отличается от пары тех же прямых проводов, идущих рядом параллельно друг другу. При скручивании оказывается, что проводники идут всегда под некоторым углом друг к другу, что снижает ёмкостную и индуктивную связь между ними. Кроме того, значительный отрезок такого ка-еля для внешних полей оказывается симметричным (круглым), что снижает его чувствительность к наводкам и внешние излучения при прохождении сигнала. Чем мельче шаг скрутки, тем меньше перекрестные помехи, но и больше погонное затухание кабеля, а также время распространения сигнала. Кабель может иметь различное исполнение, отдельные пары могут иметь экран из медной проволоки и/или фольги. В общий экран могут быть заключены и все пары кабеля. Впервые в сетевых технологиях витая пара была применена в сетях Token Ring - так называемый кабель IBM STP Type 1. Это был (и есть) дорогой и громоздкий кабель, требующий применения довольно крупных коннекторов. В настоящее время кабели на витой паре постоянно совершенствуются, главным образом в сторону расширения полосы пропускания. 100 МГц - это уже обычное значение для полосы пропускания кабеля, прорабатываются стандарты на кабели с полосой до 600 МГц.

Провод витая пара представляет собой два скрученных изолированных про­водника. Такой провод применяют для кроссировки (cross-wires) внутри комму­тационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между по­мещениями. Кроссировочный провод может состоять из одной, двух, трех и даже четырех витых пар. Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (jac­ket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от меха­нических воздействий и влаги. Наибольшее распространение получили кабели, содержащие две или четыре витые пары. Существуют кабели и на большое число пар - 25 пар и более. Шнур (cord) представляет собой отрезок гибкого (многожильного) кабеля от­носительно небольшой длины. Типичный пример - коммутационный шнур (patch cord) - отрезок многожильного 4-парного. кабеля длиной 1-5 м с модуль­ными 8-контактными вилками (RJ-45) на концах.

Категории витой пары

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (ACR имеет положительное значение). В настоящее время действуют стандартные определения 7 категорий кабеля (CAT1... CAT7).. Категории определяются стандартом EIA/TIA 568А.

• CAT1 - (полоса частот 0.1 МГц) телефонный кабель, всего одна пара, известный в России, как «лапша». В США использовался ранее, и проводники были скручены между собой. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
• CAT2 - (полоса частот 1 МГц) старый тип кабеля, 2-е пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token Ring и ARCnet . Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
• CAT3 - (полоса частот 16 МГц) 2-х парный кабель, использовался при построении локальных сетей 10BASE-T и Token Ring , поддерживает скорость передачи данных только до 10 Мбит/с. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Также до сих пор встречается в телефонных сетях.
• CAT4 - (полоса частот 20 МГц) кабель состоит из 4-х скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 10BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с, сейчас не используется.
• САТ5 - (полоса частот 100 МГц) 4-х парный кабель, это и есть, то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГц), который лучше пропускает высокочастотные сигналы.
• CAT6 - (полоса частот 250 МГц) применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet , состоит из 4-х пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10000Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6a, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500МГц.
• CAT7 - скорость передачи данных 10000Мбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600-700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Благодаря двойному экрану длина кабеля может превышать 100 м.

Типы кабеля витая пара

Кроме общепринятых обозначений кабелей по категориям, существует и классификация кабелей по типам (Type), введенная фирмой IBM.

Витая пара может быть как экранированной (shielded), так и неэкранирован­ной (unshielded). Терминология конструкций экрана неоднозначна, здесь используются слова braid (оплетка), shield и screen (экран, защита), foil (фольга), tinned drain wire (луженый «дренажный» провод, идущий вдоль фольги и слегка ее обвивающий).

Неэкранированная витая пара (НВП) больше известна по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Если кабель заключен в общий экран, но пары не имеют индивидуальных экранов, но, согласно стандарту (ISO 11801), он тоже отно­сится к неэкранированным витым парам и обозначается UTP или S/UTP. Сюда же относится SсТР (Screened Twisted Pair) или FTP (Foiled Twisted Pair) - кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги, а также SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) - кабель, у которого общий экран состоит из фольги и оплетки.

Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновидностей, но каждая пара обязательно имеет собственный экран:

• STP с обозначением вида «Type хх» - «классическая» витая пара, введен­ная IBM для сетей TokenRing . Каждая пара этого кабеля заключена в от­дельный экран из фольги (кроме типа 6А), обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи, все покрыто изоляционным чул­ком, импеданс - 150 Ом. Провод может быть одножильным или многожиль­ным калибра 22-26 AWG. Одножильный кабель 22 AWG может иметь по­лосу пропускания до 300 МГц.
• STP категории 5 - общее название для кабеля с импедансом 100 Ом, име­ющего отдельный экран для каждой пары, который может иметь различ­ное исполнение (фольга, оплетка, их комбинация). Иногда под этим же на­званием идет кабель, имеющий только общий экран (фирма AMP),
• SSTP (Shielded- Screened Twisted Pair) категории 7 - кабель, аналогичный PiMF.

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения - 100 и 150 Ом, стандарты IS01 1801 и EN 50173 до­бавляют еще и 120 Ом. Требования к точности выдерживания импеданса в рабо­чей полосе частот обычно лежат в диапазоне ±15 % от номинала. Заметим, что кабель UTP чаще всего 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. Оконеч­ное оборудование выпускается в модификациях как для экранированной (STP), так и, неэкранированной (UTP) витой пары. С кабелем, имеющим хотя бы один экран (STP, ScTP, FTP, PiMF), используются разъемы, обеспечивающие соеди­нение экранов и (не всегда) экранирование. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привес­ти к неработоспособности соединений. Особенно это критично для высоких час­тот (100 МГц и выше).

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4. Существу­ют и двойные конструкции - два кабеля по две или четыре пары заключены в смежные изоляционные чулки. В общий чулок могут быть заключены, и кабе­ли STP+UTP. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки по 6 штук 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в теле­фонии, поскольку изготовление многопарных кабелей высоких категорий - за­дача очень сложная. Каждая пара кабеля имеет свой шаг скрутки отличающийся от соседних. Этим обеспечивается снижение взаимной индуктивности и емкости проводов пар, а следовательно, и снижение перекрестных наводок. Поскольку от шага скрутки зависят волновые характеристики пары (скорость распространения, импеданс, затухание), пары в кабеле не идентичны. Каждая пара в отрезке кабеля имеет свою «электрическую длину», определяемую через время распространения сигнала и номинальную (для данного кабеля) скорость распространения волны. «Электрическая длина» пары будет отличаться от «механической», измеренной рулеткой. Иногда применяют переменный шаг скрутки для каждой пары - это выравнивает усредненные параметры пар при сохранении допустимого уровня перекрестных помех.

По калибру - сечению проводников - кабели маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge - американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0,13 мм2, погонное со­противление 137 Ом/км), 24 AWG (0,2-0,28 мм2, 60-88 Ом/км) и 22 AWG (0,33-0,44 мм2, 39-52 Ом/км). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки, и внешнем диаметре кабеля, по которому можно рас­считать сечение требуемых кабельных каналов.

Проводники могут быть жесткими одножильными (solid) или гибкими много­жильными (stranded или flex), состоящими обычно из 7 проволочек (7-strand). Кабель с одножильными проводами обладает лучшими и более стабильными ха­рактеристиками. Его применяют в основном для стационарной проводки (он и дешевле многожильного), которая составляет наибольшую часть в кабельных линиях. Многожильный гибкий кабель применяют для соединения оборудова­ния (абонентского и телекоммуникационного) со стационарной проводкой и коммутационных шнуров.

Соединительная аппаратура

Соединительная аппаратура обеспечивает возможность подключения к кабелям, то есть предоставляет кабельные интерфейсы. Для витой пары имеется широ­кий ассортимент коннекторов, предназначенных как для неразъемного, так и разъемного соединения проводов, кабелей и шнуров. Из неразъемных коннекто­ров распространены соединители типов S110, S66 и Krone, являющиеся про­мышленными стандартами. Среди разъемных наиболее популярны стандартизо­ванные модульные соединители (RJ-11, RJ-45 и др.). Для оконцовки изоляция с проводов не снимается - она смещается во время заделки самими ножами контактов коннектора. Процедура заделки (оконцовки) проводов в коннекторы типов S110, S66, Krone и подобных с помо­щью специальных ударных инструментов называется также и забивкой (punch down), а блоки с этими коннекторами называются PDS (Punch Down System).

К соединительной аппаратуре относятся и различные адаптеры, позволяю­щие, стыковать разнотипные кабельные интерфейсы.

Модульные соединители Modular Jack (гнезда, розетки) и Modular Plug (вилки) являются наиболее употребимыми разъемами для 1-, 2-, 3-, 4-парных кабелей категорий 3-6. В кабельных системах применяются 8- и 6-позиционные соедини¬тели, больше известные под названиями RJ-45 и RJ-11 соответственно.

Обозначение RJ (Registered Jack - зарегистрированное гнездо) на самом деле относится к разъему с определенной раскладкой проводов и происходит из телефонии. Каждый из изображенных на рисунке разъемов может использоваться с разными номерами RJ.

Модульная вилка RJ-45

При монтаже структурированной кабельной системы передачи данных следует использовать 8-позиционные соединители с раскладкой EIA/TIA-568A, сокращенно Т568А, или EIA/TIA-568B, сокращенно Т568В.

Недостатком всех раскладок является то, что, по крайней мере, одна пара разделывается не на соседние контакты, а внутрь нее вклинивается другая пара. Это приводит к увеличению перекрестных наводок и отражения сигнала от неоднородности, возникающей при большем расплетении проводов данных пар. По этой причине применение обычных модульных соединителей для категорий выше 6-й проблематично. Наиболее распространенные модульные соединители имеют категорию 5 или 3, соединители категории 5 и выше выпускаются и для экранированной проводки.

Модульные розетки категории 5 и выше всегда имеют соответствующее обозначение, от розеток 3-й категории они заметно отличаются конструкцией и способом присоединения проводов. Здесь собственно розетка смонтирована на печатной плате, на которой устанавливаются и ножевые контакты (типа S110, Krone или иной конструкции) для заделки проводов кабеля. Печатными проводниками цепи разводятся так, что провода каждой пары присоединяются к соседним контактам коннектора. Кроме того, на плате имеются реактивные элементы, согласующие импеданс, выполненные печатным способом. Без этих элементов на высокоскоростных технологиях (100 Мбит/с и выше) возможны проблемы, связанные с отражением сигналов от коннекторов.

Модульная розетка

По исполнению и способу крепления розеток существует множество вариантов, которые можно разделить на фиксированные конфигурации и наборные (модульные) системы. Розетки фиксированной конфигурации - настенные на 1 или 2 однотипных гнезда и блоки по 4, 6 или 8 розеток для коммутационных панелей-обычно крепятся за печатную плату, на которой они смонтированы. Для защиты от пыли применяют розетки с откидными крышками или отодвигающимися подпружиненными шторками. Для коммутационных панелей лучше всего подходит фронтальное положение гнезда (вилка входит спереди). Для розеток рабочих мест розетка может смотреть и вниз, и вбок (вверх нежелательно из-за скопления пыли). Во многих случаях удобны угловые розетки. Вариантов крепления много, и при внешней похожести розеток от разных изготовителей они часто не подходят к «неродной» арматуре, казалось бы, с теми же габаритами.

Заделка проводов в розетки выполняется инструментом, соответствующим типу коннектора (S110, Krone), или же с помощью защитных колпачков. Есть конструкции розеток, собираемых без инструмента, - провода раскладываются в пластмассовую крышку, и при ее одевании которой они заходят в контактные ножи.

Модульные вилки различных категорий внешне могут почти не отличаться друг от друга, но иметь разную конструкцию. Вилки для категории 5 могут иметь сепаратор, надеваемый на провода до сборки и обжима разъема, что позволяет сократить длину расплетенной части кабеля и облегчить раскладку проводов. Контакты при установке (обжиме) врезаются в провода сквозь изоляцию. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой контактов. Игольчатые контакты используются для многожильного кабеля, иголки втыкаются между жилами проводов, обеспечивая надежное соединение. Для одножильного кабеля используются контакты, «обнимающие» жилу с двух сторон. Во время обжима вдавливается и выступ, фиксирующий кабель (ту часть, которая еще в чулке). Фиксатор служит для защелкивания вилки в розетке.

Для создания сетей связи, компьютерных и коммуникационных, используются кабели, изготовленные по специальной технологии. Жилы их попарно скручены между собой. Такие изделия называют «витой парой». Различают два основных типа кабелей такой конструкции: ftp и utp.

UTP (сверху) и экранированный FTP (снизу)

Особенности витой пары

Главной проблемой при защите линий связи является их защита от помех. Амплитуды сигналов в линии намного меньше, чем у окружающего его электрооборудования: в силовых кабельных линиях, электрических двигателях, бытовой технике, воздушных линиях электропередач. Принимая во внимание степень развития электрификации, нетрудно представить количество электромагнитных наводок, воздействующих на кабели связи на всем пути их следования.

Кроме того, жилы внутри самого кабеля воздействуют друг на друга, создавая взаимные помехи. Когда линии связи выполнялись по той же технологии, что и электрические (в виде воздушных линий с проводами на изоляторах), наводки от соседних проводников и высоковольтных линий электропередач минимизировали, регулярно изменяя расположение проводников линий относительно друг друга. Эту техническую хитрость называют транспозицией.

Транспозиция на примере линии электропередач

Витая пара в современном кабеле является той же самой транспозицией, но выполненной с высокой плотностью. Жилы скручиваются между собой попарно. Этим достигается минимальное влияние отдельных пар жил друг на друга и увеличивается защищенность от внешних помех.

Однако защитные свойства кабелей с витой парой сводятся на нет при нарушении условий их прокладки. Радиус изгиба таких изделий строго ограничен и обычно не должен быть меньше восьми диаметров. Если это не учесть, то внутри кабеля происходят геометрические изменения, иногда не поправимые, ухудшающие его помехозащищенность.

Радиус изгиба витой пары, должен быть не меньше 8 диаметров кабеля

Экранирование кабелей связи

Однако не всегда скручивание жил помогает полностью устранить влияние помех на полезный сигнал. В этом случае помогает внедрение в конструкцию экранирующих оболочек. Экранированию могут быть подвергнуты как отдельные пары жил, так и все жилы внутри кабеля. Эти методы применяются как по отдельности, так и совместно, в этом случае экранируется каждая пара жил и, дополнительно – все жилы вместе.

Однако этот способ защиты эффективен лишь в том случае, если заземлены корпуса оборудования, связанные кабелем. Иначе оболочки экранов сами становятся источником помех, накапливая их на всем пути линии.

В зависимости от наличия, отсутствия и количества экранов в марку кабеля добавляется буква, означающая:

• U – экран отсутствует;
• S – общий экран в виде металлической оплетки;
• F – экран из медной или алюминиевой фольги или металлизированной ленты вокруг жил каждой пары или всех в целом.

Полное обозначение марки состоит из записанных через дробь вышеуказанных букв. В числителе обозначается защита отдельных жил, в знаменателе – кабеля целиком. Далее добавляются буквы «ТР», обозначающие «twisted pair», в переводе — витая пара.

Например, обозначение U/FTP обозначает, что кабель не имеет защитного экрана отдельных пар жил, но содержит общую экранирующую оболочку. Встречаются и комбинации их двух букв, например «SF» — металлическая оплетка и фольга используются совместно.

Нужно учитывать, что при использовании фольги для экранирования наружная ее поверхность покрыта слоем диэлектрика. Поэтому при подключении экрана нужно использовать только его внутреннюю поверхность для контактного соединения.

Если экран изготовлен из фольги, то параллельно ей идет металлическая проволока небольшого сечения. Она необходима для лучшего контакта при подключении к заземляющим устройствам. Еще она ликвидирует возможные обрывы фольгированного экрана, возникающие в местах перегибов, как бы шунтируя места разрывов.

Какой кабель лучше: с экраном или без?

Какой же при прокладке сетей связи лучше использовать кабель, utp или ftp? Казалось бы, что применение экранированных кабелей решает все проблемы с помехозащищенностью, а неэкранированный справляется с задачей лишь частично.

Не тут-то было. Вспомним о способности экрана накапливать помехи при отсутствии заземления. Если оборудование, к которому он подключен, не имеет связи с контуром заземления (или собственного контура заземления, что является обязательным для серверов), то применение ftp приведет только к ухудшению ситуации.

К тому же ftp кабели очень чувствительны к низкочастотным помехам, уровень которых на производственных предприятиях достаточно высок из-за наличия силового электрооборудования. Как ни старайся, а прокладка кабелей связи все равно невозможна на достаточном удалении от существующих силовых трасс. А кабельная продукция, проходящая по ним, всегда излучает вокруг себя наводки. К тому же помехи излучают и электродвигатели, индукционные элементы. Не стоит забывать и про импульсные помехи, возникающие при работе коммутационных аппаратов.

Еще кабель utp, в отличие от ftp, имеет меньшую величину затухания полезного сигнала. Что сильно сказывается при большой длине линии связи.

Поэтому при принятии решения, какой кабель выбрать, неэкранированный или ftp, нужно ориентироваться на наличие у оборудования возможностей для подключения экрана, наличия или отсутствия низкочастотных помех и общей длины линии связи.

Еще при выборе кабеля нужно обратить внимание на материал его оболочки. Если он проходит по открытым участкам на улице, то она должна быть защищена от воздействия солнечных лучей. Для этого наружную оболочку выполняют из полиэтилена, обычно она черного цвета. Но полиэтиленовая оболочка, защищающая кабель от солнечных лучей, колебаний температур и атмосферных осадков, поддерживает горение. Поэтому внутри помещений их нельзя прокладывать открыто.

Для использования внутри зданий оболочка не должна поддерживать горение и не выделять при этом галогены (фтор, хлор, бром или йод). Они являются не только сильными окислителями, но и ядовиты для человека. Не поддерживающие горение оболочки обозначаются добавлением к маркировке кабеля букв LS (low smoke) для импортной или «нг» для российской продукции. Не выделяющие галогенов дополнительно маркируются HF (halogen free).

03. 12.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

Витая пара — что это за кабель и почему витой?

Привет всем.

Если вы собираетесь прокладывать к себе в дом интернет или уже сделали это, не лишним будет знать, что такое витая пара. Ведь она сейчас чаще всего используется в данных целях. В этой статье я расскажу вам не только, что это, но и каких видов бывает, из чего состоит и как распознавать маркировку.

Определение

Витой парой называется кабель, включающий в себя одну или больше пар изолированных проводников, обвитых друг с другом. Зачем они свиваются? Чтобы улучшить связь между ними и снизить уровень поступающих с внешней стороны помех для сигнала.

Используется, как правило, для проведения интернета, кабельного телевидения, построения локальных сетей. Также может применяться для подключения телефона. К слову, это было его первоначальное назначение, когда Александр Белл придумал его в 1881 году.

Витая пара выигрывает перед своими основными конкурентами тем, что ее легче и дешевле прокладывать в сравнении с оптоволокном, и она обладает лучшей пропускной способностью, нежели коаксиальный кабель.

Структура

Если рассматривать кабель в сечении, мы увидим:

• Проводники. Изготавливаются из цельной медной проволоки диаметром 0,4-0,6 мм или многочисленных тонких проводников. Второй вариант применяется при изготовлении коммутационных шнуров.
• Изоляция проводников. Выполняется чаще всего из поливинилхлорида, более дорогие модели - из полиэтилена или полипропилена, а самые качественные - из вспененного полиэтилена или тефлона. Ее диаметр составляет 0,2 мм.
• Разрывная нить. Делается традиционно из капрона. Она нужна, чтобы можно было легко и без повреждений изоляции разрезать внешнюю оболочку и получить доступ к сердечнику. Также нить обеспечивает дополнительную защиту.
• Внешняя оболочка. Производится зачастую из поливинилхлорида с элементами мела, который делает ее более хрупкой. Это нужно, чтобы точно и без затруднений обрезать кабель острым инструментом. Толщина оболочки варьируется от 0,5 мм до 0,9 мм.

Негласно ее еще различают по цветам: серый - наиболее популярный, черный - для внешней прокладки, оранжевый - говорит о негорючести оболочки. Также может отличаться форма: обычно она круглая, но бывают и плоские кабели, которые удобно прокладывать в доме под ковром или по плинтусам.

• Вспомогательная защита из влагостойкого полиэтилена. Обязательно используется при изготовлении провода для уличной прокладки.

Еще в нем могут быть заполнены пустые места водоотталкивающим гелем, а также может выполняться бронирование посредством стальной проволоки либо гофрированной ленты.

Виды кабелей

Изделия типа витая пара различаются по нескольким критериям.

1. Число жил

Учитывая количество проволок, витая пара бывает:

• Одножильной. Не предназначается для прямого соединения с периферийными устройствами. Используется при прокладке проводов в стенах, коробах и т. п. Дело в том, что жила из меди имеет достаточно большую толщину и, если ее часто сгибать - она сломается. В то время как для врезания в розетки она хорошо подходит.
• Многопроволочной. Такой вид кабеля применяется с точностью до наоборот, в отличие от первого. Затухание сигнала в нем больше, поэтому он годится для изготовления патчкордов, объединяющих розетки с оборудованием.

2. Защита

Одним из отличий является применяемая в изделиях защита самого изделия и передаваемых сигналов от помех. Она бывает:

• Химической (от влияния природных условий). Выполняется из полиэтилена или фольги. Если используется второй вариант, такие изделия обозначаются как «foiled».
• Механической (от физических повреждений). Для этого применяется очень прочная оболочка и оплетка из медной проволоки. Когда используются дополнительные защитные компоненты, кабель называют ««double jacket».
• Экранирование (от электромагнитных перебоев). В данных целях может быть использована фольга из алюминия либо медная оплетка.

3. Экранирование

Отдельно хочу рассказать о конструкциях экрана, так как они бывают разные, из-за чего отличаются и сами кабели:

• Неэкранированное изделие (маркируется как U/UTP).
• Индивидуальный экран (U/FTP). Обматывается фольгой каждая пара в отдельности, чтобы не только не мешали внешние помехи, но и сигналы внутри кабеля не препятствовали друг другу.
• Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP). Как вы догадались, им обволакиваются все пары.
• Индивидуальный и общий экран (F/FTP, S/FTP, SF/FTP). Сочетает в себе принцип защиты двух предыдущих типов.

Категории

Помимо вышеперечисленных разновидностей, провода типа витая пара делятся на категории в зависимости от эффективности частотного диапазона, который пропускают. На данных момент их 12 (вместе с модификациями некоторых категорий). Среди них те, которые уже не используются и те, которые еще не укоренились на нашем рынке. Поэтому не буду засорять вам голову лишней информацией, рассказывая про каждую категорию.

Скажу только, что на сегодня самыми востребованными являются изделия 5-й категории. Они работают на полосе частот в 100 МГц. Применяются для организации локальных сетей по технологиям Fast и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных равняется 100 Мбит/с, если в деле 2 пары, и до 1000 Мбит/с - если 4.

Типы обжима

Не важно, какой кабель вы выберите, его можно будет только двумя способами:

• Прямой - чтобы соединить сетевую карту с коммутатором или концентратором.
• Перекрестный - для прямого коннекта между двумя сетевыми платами или устаревшими концентраторами/коммутаторами.

Подлежит разъем 8P8C, имеющий 8 контактов и фиксатор.

На этом останавливаю свое повествование.

До новых встреч на страницах моего блога.

Витая пара - это тип медного кабеля, который используется в телефонной связи и в большинстве сетей Ethernet. Пара проводов образует цепь, по которой можно передавать данные. Провода пары переплетены для защиты от перекрестных помех, представляющих собой шумы, генерируемые соседними парами проводов кабеля. Пары медных проводов заключены в цветную пластиковую изоляцию и сплетены воедино. Пучки витых пар защищает внешняя оплетка.

Когда по медному проводу протекает электричество, вокруг провода создается магнитное поле. Цепь состоит из двух проводов, каждое из которых имеет магнитное поле противоположного заряда. Если два провода цепи находятся близко друг к другу, магнитные поля подавляют друг друга. Это называется эффектом взаимной компенсации. Без него сетевая связь была бы медленной вследствие интерференции, вызванной магнитными полями.

Существует два основных типа кабелей "витая пара":

Неэкранированная витая пара (НВП) - кабель, состоящий из двух или четырех пар проводов. Кабель такого типа функционирует исключительно благодаря эффекту взаимной компенсации, создаваемому парами витых проводов, который ограничивает искажение сигнала, возникающее вследствие электромагнитных и радиопомех. НВП чаще всего используется в качестве кабельной проводки в сетях. Кабели НВП имеют диапазон 100 м (328 футов).

Экранированная витая пара (ЭВП) - каждая пара проводов оплетена металлической фольгой для лучшего экранирования проводов от шумов. Кроме того, четыре пары проводов обернуты металлической оплеткой или фольгой. ЭВП уменьшает электрический шум изнутри кабеля. Кроме того, она снижает электромагнитные и радиопомехи снаружи кабеля.

Несмотря на то что ЭВП снижает помехи лучше НВП, она является более дорогостоящей за счет дополнительного экранирования и более сложной для установки вследствие большей толщины.

Кроме того, металлический экран должен быть заземлен на обоих концах. При неправильном заземлении экран действует подобно антенне, улавливающей нежелательные сигналы.

ЭВП используются в основном за пределами Северной Америки.

количества проводов в кабеле,

количества витков в этих проводах.

Кабели категории 5 и 5е состоят из четырех пар проводов со скоростью передачи данных 100 Мбит/с. В проводах категории 5е больше витков на один фут по сравнению с проводами категории 5. Эти дополнительные витки препятствуют помехам, наводимым внешними источниками и другими проводами в пределах кабеля.

Кабели категорий 5 и 5е выглядят одинаково, но кабель 5е производится в соответствии с более высокими стандартами для того, чтобы обеспечивать более высокие скорости передачи данных. Кабель 6е создается в соответствии с еще более высокими стандартами по сравнению с категорией 5e. В кабеле категории 6е может присутствовать даже центральный разделитель, который отделяет пары внутри кабеля.

Наиболее распространенным кабелем, используемым в сети, является кабель категории 5е. Он подходит для стандарта Fast Ethernet, а его длина составляет до 100 м. В некоторых офисах и домах устанавливают кабель 6е для того, чтобы в будущем можно было без проблем увеличить пропускную способность. Некоторые приложения, такие как видео, видеоконференции и игры, требуют большой пропускной способности.

Самой последней разновидностью кабелей типа витая пара является кабель категории 6А. По нему можно передавать сигналы Ethernet на скорости 10 Гбит/с. Сокращением для 10-гигабитного Ethernet по кабелю типа витая пара является спецификация 10GBase-T, которая описана в стандарте IEEE 802.3an-2006. Клиенты, которым требуются сети с большой пропускной способностью, могут выиграть от установки кабеля, поддерживающего стандарт Gigabit Ethernet или 10 Gb Ethernet.

Кабели на основе витой пары

В зависимости от наличия защиты - электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии: незащищенная витая пара

(UTP - Unshielded twisted pair) - отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары;

фольгированная витая пара (FTP - Foiled twisted pair) - также известна как F/UTP (см.: Screened Shielded Twisted Pair (S/STP)), присутствует один общий внешний экран в виде фольги;

защищенная витая пара (STP - Shielded twisted pair) - присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;

фольгированная экранированная витая пара (S/ FTP - Screened Foiled twisted pair) - внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;

незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP - Screened Foiled Unshielded twisted pair) - двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних, и т. д. Экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля. В зависимости от структуры проводников - кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы, а во втором - из нескольких. Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъемы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше. В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает бо́льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord), соединяющих периферию с розетками.

Стандарты по разводке цветов

Существует два наиболее распространенных стандарта по разводке цветов по парам:

На разъеме RJ45(правильно 8P8C ) цвета проводников располагаются так:

Как правильно обжимать кабель "витая пара"?

Кабель UTP обжимается в соответствии с установленными стандартами цветовых маркировок 568А и 568В. В качестве коннектора используется разъем RJ - 45, имеющий 8 контактов.

Реально используется только 4 из них: 1 и 2 - передающие (Tx) и 3 и 6 - приемные (Rx).

На практике были случаи, когда некоторые устройства с POE питанием отказывались работать с витой парой обжатой по стандарту EIA/ TIA -568A. Поскольку большинство производителей ориентируется на стандарт EIA/ TIA -568B, мы рекомендуем использовать именно его .

MDI, MDIX, Auto-MDIX

Medium Dependent Interface (англ. интерфейс, зависящий от передающей среды) или MDI - порт Ethernet абонентского устройства (например, сетевых карт ПК). Позволяет таким устройствам, как сетевые концентраторы или коммутаторы подключаться к другим концентраторам без использования кроссоверного кабеля или нуль-модема. MDI немного отличается подключением контактов от своей вариации MDIX. Контакты 1 и 2 используются для передачи (Tx) информации (сигналов), 3 и 6 - для приема (Rx).

Чтобы соединить один концентратор с MDI-портом с MDIX-портом компьютера или другого концентратора используется обычный кабель. Однако, чтобы соединить MDI-порт с MDI-портом другого устройства нужен кроссоверный кабель (так же, как и для соединения двух MDIX-портов).

Некоторые производители сетевого оборудования (Planet, Danpex, Level One, Zelax и др.) используют обозначение MPR и DTE, что соответствует MDI и MDI-X

И к чему может привести произвольный обжим?

В принципе, витую пару можно обжимать произвольно, лишь бы контакты с обоих сторон совпадали. Однако, делать это не рекомендуется. По стандарту, в кабеле жилы обжимаются таким образом, чтобы передающие и приемные провода были свиты вместе (оранжевый с оранжево-полосатым и зеленый с зелено-полосатым), для защиты от помех. На расстоянии 5-6 метров разница не будет чувствоваться, но вот на большем расстоянии, обжатый не по стандарту кабель, будет непригодным для использования. При оконцовывании главное что бы пары распологались в порядке:

1 и 2 контакты - вторая пара. 3 и 6 контакты - третья пара 4 и 5 контакты - первая пара 7 и 8 контакты - четвёртая пара

Принятая цветовая последовательность такая:

Синий - первая пара Оранжевый - 2 Зелёный - 3 Коричневый - 4

Хотя от перемены цветов абсолютно ничего не изменится.

Если недообжать или обжать неправильно (провода не из тех пар), то скорость передачи данных заметно падает. В случае использования хаба производительность падает во всей сети при обращении к данной станции. Хаб является широковещательным повторителем - любое обращение слышат все сетевые станции, подключенные к хабу. Соответственно, повторно посланные пакеты, не дошедшие в целости до места назначения, и загружают трафик.

Перекрёстный кабель (crossover cable)

Перекрёстный кабель (crossover cable) - предназначен для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако большинство современных сетевых устройств способно автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него (Auto MDI/MDI-X ), и перекрёстный кабель сегодня потерял свою актуальность.

Оптоволоконный кабель

Волоконно-оптический кабель (Оптоволокно) - это стеклянный или пластиковый проводник, передающий информацию при помощи световых волн. Волоконно-оптический кабель состоит из одного или нескольких оптоволокон, заключенных в оплетку или оболочку. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель изготовлен из стекла, он не подвержен электромагнитным или радиопомехам. На входе в кабель все сигналы преобразовываются в световые импульсы, а на выходе они преобразовываются обратно в электрические сигналы. Это означает, что сигналы, передаваемые по волоконно-оптическому кабелю, являются более четкими, могут передаваться на большие расстояния и имеют большую пропускную способность по сравнению с кабелем из меди или других металлов.

Волоконно-оптический кабель может иметь длину в несколько километров до того, как сигнал потребуется регенерировать. Волоконно-оптический кабель обычно более дорогостоящий в использовании по сравнению с медным кабелем, а разъемы тоже более дорогие и более сложные для сборки. Наиболее распространенными для оптоволоконных сетей являются разъемы SC, ST и LC. Эти три типа оптоволоконных разъемов являются полудуплексными , что позволяет данным двигаться только в одном направлении. Следовательно, необходимо два кабеля.

Существует два типа волоконно-оптических кабелей:

Многомодовый - кабель, у которого сердечник толще, чем у одномодового. Его легче изготовить, с ним можно использовать более простые источники света (светодиоды), и он хорошо работает на расстояниях не более нескольких километров. Многомодовое волокно имеет больший диаметр - 50 или 62,5 микрона. Этот тип оптоволокна чаще всего применяется в компьютерных сетях. Большее затухание во многомодовом волокне объясняется более высокой дисперсией света в нем, из-за которой его пропускная способность существенно ниже - теоретически она составляет 2,5 Гбит/с.

Одномодовый - кабель с очень тонким сердечником. Его тяжелее изготовить, в качестве источника света используются лазеры, а сигнал может легко передаваться на расстояния в десятки километров. Одномодовое волокно очень тонкое, его диаметр составляет порядка 10 микрон. Благодаря этому световой импульс, проходя по волокну, реже отражается от его внутренней поверхности, что обеспечивает меньшее затухание. Соответственно одномодовое волокно обеспечивает большую дальность без применения повторителей. Теоретическая пропускная способность одномодового волокна составляет 10 Гбит/с. Его основные недостатки - высокая стоимость и высокая сложность монтажа. Одномодовое волокно применяется в основном в телефонии.

Монтаж соединителей на оптоволоконный кабель - очень ответственная операция, требующая опыта и специального обучения, поэтому не стоит заниматься этим в домашних условиях, не будучи специалистом. Если уж вам “приспичило” строить сеть с использованием оптоволокна, легче приобрести кабели с соединителями. Впрочем, учитывая стоимость кабеля, соединителей, а также активного оборудования для оптики, можно предположить, что в домашних и небольших ЛВС это оборудование будет использоваться еще нескоро.