Технические характеристики витой пары. Выбор категории utp кабеля витая пара для создания сети Интернет

Несмотря на интенсивное развитие беспроводных технологий, кабельные линии передачи данных все еще остаются наиболее надежным, помехозащищенным, и относительно недорогим решением для организации масштабируемых компьютерных сетей с контролем доступа. Выбор витой пары при проектировании и прокладке таких сетей является одной из основных задач.. Несмотря на кажущуюся простоту проводных технологий, трудности, которые возникают при выборе витой пары, могут поставить в тупик многих, поскольку сэкономить, и в то же время обеспечить работоспособность сети длительное время с гарантированным устойчивым соединением ее активных компонентов будет достаточно трудно. Более того, интенсивное развитие технологий передачи данных приводит к тому, что оборудование, работающее на скорости 100 Мбитс постепенно вытесняется оборудованием 1000 Мбитс, соответственно, при проектировании СКС необходимо заложить определенный запас прочности, т.к. рост скорости предполагает усиленное внимание к качеству линий. Поэтому при выборе витой пары нужно учесть следующие факторы:

1. Бюджет , выделенный для прокладки сети (выбор оптимальных параметров)
2. Условия прокладки кабеля (устойчивость к природным условиям, грызунам, коррозии, электромагнитным излучениям)
3. Длина линии (больше расстояние - выше требования к качеству кабеля и условиям прокладки)
4. Скорость передачи данных . Для безболезненного перехода в недалеком будущем к скорости в 1 Гбитс стоит уделить большее внимание качеству линий, и купить витую пару с некоторым «запасом прочности».

Параметры витой пары, которые необходимо учитывать при проектировании СКС, следующие:

• Категория . Согласно стандартам телекоммуникационных кабельных сетей EIA/TIA 568, и ISO 11801 их десять: категории 1-4 не соответствуют современным требованиям, и в данный момент не используются, а категории 7 и 7а уступают в целесообразности оптическому кабелю. Поэтому речь пойдет о категориях 5, 5е, 6, 6а.
• Материал жил . Медь, или омедненный алюминий. Плюс ко всему стоит обратить внимание на технологию омеднения: CCA, CCAA, CCAG, или CCAH
• Тип внешней оболочки: для внешней или внутренней прокладки
• Тип экранирования: для прокладки вблизи сильных источников электромагнитного излучения
• Наличие троса или брони для воздушной прокладки, или прокладки в помещении, зараженном грызунами

Основное различие категорий витой пары - это частота передаваемого сигнала, что, в свою очередь, определяет качество и скорость передачи данных. Категории 5 и 5е работают в полосе частот до 100 МГц. С использованием кабеля категории 5е скорость передачи данных, при этом, может составлять до 1 ГБит/с, поэтому Кабель этой категории, в данный момент, является наиболее распространенным для прокладки компьютерных сетей.

Категории 6 и 6a применяются для сигнала с частотами 250 и 500 МГц соответственно. Такой сигнал позволяет организовать передачу данных со скоростью до 10 Гбит/с на расстояния до 50 метров. В дальнейшем планируется использовать его для передачи данных со скоростью до 40 Гбит/с. Однако такие параметры скорости узкоспециализированы, и использование шестой категории кабеля для прокладки сетей сложно назвать экономически оптимальным вариантом.

Материал жил витой пары

Жилы витой пары могут быть медными, или омедненными. Разница, как обычно, в цене и качестве. Проводимость меди выше, но и кабель с медными жилами стоит дороже. Омеднение жил производится с расчетом на скин-эффект. Его суть состоит в том, что при высоких частотах передаваемого сигнала, большая часть тока протекает по поверхностному слою проводника. Однако, несмотря на то, что у омедненного кабеля много противников, мало кто учитывает, что омеднение омеднению рознь, и плакированный алюминий кабеля Hortex может стать хорошей альтернативой медному кабелю. Качественная плакировка позволяет добиться показателей близких к параметрам медного проводника. Все дело в технологии производства и процентном содержании меди в проводнике кабеля. В то время как большая часть производителей витой пары применяют технологию CCA (copper clad aluminum - алюминий, плакированный медью), производитель кабеля Hortex использует технологию CCAG (Copper Clad Aluminum and Argentum Powder - Алюминий плакированный медью, с использованием серебряной пудры). Данная технология позволяет добиться более качественного омеднения алюминия, по сравнению с CCA, что существенно повышает проводимость витой пары. А вот цена такого кабеля, по сравнению с медными аналогами, отличается в приятную сторону.

Экранированная витая пара

При пролегании витой пары вблизи линий электропитания, мощных источников электромагнитного излучения, или аппаратуры создающей сильные электромагнитные помехи, такие факторы как качество изоляции и экранирование кабеля, приобретают дополнительное значение. Как правило, для предотвращения наводок, и потерь сигнала, сетевой кабель прокладывают не ближе 15 см от бытовой электропроводки, однако для каждого конкретного случая расстояние определяется отдельно.

При наружной прокладке кабеля, или вблизи сильных источников ЭМИ, рекомендуется использовать экранированный кабель. Маркировка экранированного кабеля следующая:

• FTP - общий экран из фольги для всех пар в кабеле
• STP - экранирована каждая пара, а общий экран может быть выполнен в виде металлической сетки
• S/FTP - каждая пара экранирована фольгой, плюс присутствует медная оплетка для всего кабеля целиком.
• SF/UTP - в этом типе реализована двойная оплетка всего кабеля (без отдельного экранирования пар) из фольги и медной оплетки.

Особенности внутренней и внешней прокладки. Различия материалов изоляции .

Разобравшись с различными характеристиками витой пары, пришло время разобраться с самым главным вопросом - что, куда, и как прокладывать. Какой именно кабель выбрать для прокладки локальной сети.

Прежде всего, следует учесть температурный режим. Изначально, все добросовестные производители витой пары (такие как, например, Larex, Sofetec, и Hortex) используют для внешней оболочки материалы, способные выдержать значительные перепады температур. Наиболее популярным материалом является ПВХ. Он практически по всем параметрам, в том числе и противопожарным, подходит для помещений, но не годится для наружного использования. Это объясняется тем, что ПВХ, усиленный пластификаторами и разными химическими добавками, переносит перепад температур, изгибы и растяжения, но является влагопроницаемым и неустойчивым к УФ материалом. Для наружной прокладки в основном используется светостабилизированный полиэтилен. Этот материал устойчив к температурным перепадам, влагонепроницаем, а светостабилизация делает его устойчивым к ультрафиолетовому излучению. Двойная оболочка кабелей, Sofetec, и Hortex обеспечивает повышенную прочность и устойчивость к внешним факторам.

Для воздушной прокладки, обратите внимание на наличие дополнительного несущего элемента (троса или проволоки). Он примет на себя все нагрузки, и не позволит кабелю оборваться.

При прокладке домашней, или небольшой офисной сети нужно учесть следующие требования:

• Витую пару необходимо прокладывать на расстоянии не менее 15 см от бытовой электропроводки, при этом необходимо минимизировать количество и протяженность участков с параллельным расположением силовых и информационных линий. Для этажных и межэтажных магистральных линий с высокой концентрацией информационных кабелей идеальным вариантом будет прокладка кабелей электросети и витой пары вдоль противоположных стен Только в этом случае можно дать максимальную, но не 100% гарантию, что UTP кабель будет полностью защищен от внешнего ЭМИ.
• Пересечение проводов электросети, и витой пары должно быть строго перпендикулярным.
• Если вышеозначенные требования невыполнимы, по каким-либо причинам, для снижения воздействия необходимо использовать экранированный кабель. При этом кабель должен быть заземлен с двух сторон, иначе вместо защиты жил витой пары от ЭМИ, экран станет антенной для помех.

Как выбрать качественную витую пару

С параметрами и условиями внешней среды все ясно. А как же выбрать и купить витую пару , которая подойдет к конкретным условиям прокладки, и что при этом она будет нужного качества? Самый простой вариант - взять с собой того, кто знает, что к чему. В противном случае, полагаться придется на собственные знания.

• Прежде всего, убедитесь, что перед вами сертифицированный кабель. Хоть он и несколько дороже кустарных аналогов, прослужит в разы дольше. А заодно вы будете уверены, что приобретете именно то, за что платите, ведь безымянные производители экономят на всем, нарушая стандарты толщины проводника и изоляции, требования к качеству компонентов и пр.
• Обратите внимание на материал жил. Отличить медь от плакированного кабеля можно двумя способами:

1. Конец жилы нагреть в пламени зажигалки. На медном проводе образуется капелька, но при этом, сама жила не деформируется. Омедненный алюминий изгибается в месте нагрева, а при сильном нагреве может отломаться.
2. Соскоблить верхний слой жилы. Белый блеск металла будет означать, что перед Вами омедненка. Тип омеднения (CCA или CCAG, к сожалению, определить в полевых условиях не получится)

• Оцените кабель визуально и на ощупь. Изоляция должна быть однородной, гладкой, без всевозможных шершавостей и уплотнений, с однородной окраской.
• Проверьте толщину жилы. Для этого понадобится микрометр. Толщина жил кабеля указывается в маркировке кабеля в виде AWG XX. AWG (от англ. American Wire Gauge) — американская система маркирования толщины проводов, а значение ХХ и будет определять толщину жилы. У кабеля калибра AWG24 толщина проводника 0,511мм, у AWG25 - 0,455мм.

Результат выбора некачественного или нестандартного кабеля только один: пропадание сигнала, и, как следствие, нестабильная работа сети. Если жилы тоньше стандартных, то контакт в модуле (сетевой разъем) может полностью отсутствовать. Некачественная изоляция может потрескаться и/или рассыпаться, и, если кабель проложен снаружи здания, то под изоляцию будет попадать вода, которая рано или поздно может оказаться в сетевом оборудовании. Если кабель проложен в помещении, то разрушение изоляции сделает кабель более уязвимым к механическим повреждениям. Некачественное омеднение снижает токопроводящие свойства жил.

Для того чтобы быть уверенным в качестве кабеля, рекомендуем обратить внимание на торговые марки Larex , Sofetec и Hortex . Жила строго соответствует стандарту толщины, двойная оболочка, качественное плакирование: все это выгодно отличает указанные торговые марки от продукции других производителей. Несмотря на то, что Larex и Sofetec плакируются по технологии CCA, и параметры этого кабеля несколько ниже по сравнению с медью, при соблюдении стандартов и требований к прокладке кабеля, свойства кабеля данных торговых марок обеспечат достаточный запас прочности и надежности СКС. Кабель Hortex, плакированный по технологии CCAG с большим процентным содержанием меди, в свою очередь, наиболее приближен по своим электрическим параметрам к медным кабелям и имеет сопротивление жилы ≈140 Ом/км. Так же, кабели марок Larex, Sofetec и Hortex имеют все необходимые сертификаты и соответствия стандартам качества, и противопожарной безопасности.

Особенности и специфика выбора кабеля для решения разных задач

Основные требования, которые ставит проектировщик СКС, сводятся к стабильной работе сети, минимизации потерь, и максимальному строку службы сети. Задачи, решение которых требует выполнения вышеозначенных требований, различны. Для наиболее типичных проектов небольших офисных или домашних сетей, при соблюдении правил прокладки, достаточно будет купить витую пару UTP кабель как при прокладке к роутеру, так и от роутера к компьютеру. Для более крупных офисных сетей так же предпочтительнее использовать UTP, поскольку при использовании экранированного кабеля возникают дополнительные трудности с заземлением экрана: согласно стандартам ANSI/TIA/EIA-568-A и международного стандарта ISO/IEC 11801 экран должен быть заземлен с обоих концов на шине телекоммуникационной системы заземления. Именно в связи с трудностями заземления, FTP рекомендуется использовать при прокладке межсерверных, внутрикластерных линий в пределах общего контура информационной "земли", либо в пределах разных контуров, но с выполнением всех требований к контурам заземления информационных цепей.

Витую пару так же используют для создания систем видеонаблюдения. По ней передается видеосигнал, и рекомендуется использовать экранированный кабель, особенно если питание на видеооборудование подается дистанционно.

Независимо от типов задач, и требований, возлагаемых на кабель, в первую очередь он обязан соответствовать стандартам и иметь сертификаты качества, что гарантирует его работоспособность в любых сегментах структурированных сетей и сетевых протоколах. Поэтому, если бюджет не позволяет использовать медный кабель, не стоит использовать продукцию безымянных производителей. Несмотря на то, что стоимость такого кабеля существенно ниже, экономия будет сомнительной, если через год кабель придется полностью менять. Кабели торговых марок Larex, Sofetec и Hortex, позволяют оптимизировать бюджет на прокладку кабельных линий, и гарантируют высокое качество продукции, что позволяет использовать кабель для решения широкого спектра задач.

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.

Для организации большинства сетей передачи данных, компьютерных или телефонных, используются кабели. Называются такие сети проводными. В последние годы они чаще всего прокладываются с использованием специального вида кабеля, который называется «витая пара». Название отражает тип расположения проводников относительно друг друга. Витая пара - это два изолированных проводника, скрученных между собой с определенным шагом скрутки. Как правило, эти два провода имеют еще один слой изоляции.

Существуют кабели, имеющие две, четыре, восемь пар проводников под одной оболочкой. И все равно такой кабель называют «витая пара», хотя самих пар там несколько. В зависимости от вида защиты бывают неэкранированные и Экранирование уменьшает влияния внешних и внутренних наводок, повышает надежность соединения, уменьшает количество ошибок. Для обеспечения целостности при излишних изгибах и разрывах экран по всей длине кабеля соединен специальным неизолированным дренажным проводом. Экранированная витая пара обеспечивает большую скорость передачи, частично устраняет влияние и наводки от других объектов.

Экраны могут иметь вид сетки, оплетки, сплошного фольгированного покрытия. Бывают кабели с двойной защитой, при этом поверх сетчатой оплетки намотана фольга. Согласно международной практике, данный вид проводника имеет следующее обозначение: неэкранированная витая пара - UTP, экранированная - STP. Если кабель имеет общий защитный экран, но отдельные пары не экранированы, то такой провод также относят к категории неэкранированных. Оконечное оборудование использует разные типы кабелей. Какой из них нужен вам, смотрите в паспорте или описании.

В зависимости от структуры используемых проводников витая пара может быть одножильной или многожильной. состоит из одного провода большого диаметра, многожильный представляет собой пучок тонких проводов. Область их применения различна. Одножильные имеют большую жесткость, плохо гнутся, при неоднократных изгибах могут поломаться. Их

используют для прокладки в стенах, трубах и коробах с последующим заведением в розетку. Многожильная витая пара имеет хорошую гибкость, но плохо переносит подсоединение к розеткам. Такой вид кабелей используют для соединения оконечных устройств с розетками.

Внешняя оболочка проводников служит для защиты их от влаги и механических повреждений. Она имеет различную толщину и изготавливается из разных материалов. Согласно европейским стандартам для внешней прокладки подходят только те кабели, которые не выделяют дым и не горят.

Для облегчения работ используют разные цвета для проводников различного назначения. Например, черный цвет внешней оболочки бывает у кабеля для внешней прокладки, оранжевый означает, что материал оболочки не горит, а у внутренних проводников цвет, как правило, серый. Кабели, состоящие из витых пар, могут иметь разные формы: круглую или плоскую (для прокладки под напольным покрытием).

07.09.2018

На данный момент в локальных сетях (стандарт Gigabit Ethernet 1000BASE-T) используется кабель типа UTP, он же «витая пара» (на английском - UTP, unshielded twisted pair), состоящей из 8 жил.

Состоит из четырех пар особо скрученных в спираль покрытых изоляцией проводков, по которым передается цифровой сигнал в локальной сети, структурированных кабельных системах, системах безопасности и видеонаблюдения, и даже телефонии (слаботочка одним словом).

Кабель, он же патч-корд, обжимается кусачками, с надетыми розетками на 8 пин тип RJ-45 для локалки или на 5 пин RJ-11 для телефонов (в основном используются два в лапше). Так какая же максимальная длина?

Обжатие патч-кордов 5 категории

Процесс зажатия кусачками розетки на проводе называется обжимом, раньше назывался распайкой. В крайних случаях, вместо кусачек, можно взяв плоскую (шлицевую отвертку), которую придется установить шлицем на впадину и ударив молотком, при должной сноровки можно получить тот же результат, что и при использование кусачек (кримпер).

Обжимной инструмент (кримпер)

Ну и как выглядит обжимной инструмент "кримпер" - он же кусачки или обжимник.

Забивка в 110 тип - Krone

Так же, если кабель разводится под розетки то его забивают инструментом типа такого: сенсорный инструмент Krone LSA-PLUS 6417 2 055-01 то, тогда забивается аналогично, только на две стороны, и по разметке модуля.

Стандарты TIA/EIA-568A, TIA/EIA-568B

На данный момент есть два стандарта обжима «витой пары» для 8-контактных разъемов RJ-45: TIA/EIA-568A и TIA/EIA-568B, отличающиеся положением 4 из 8 жил. Так вот, выбор здесь достаточно простой.

СтандартTIA/EIA-568A

Образец обжатия ашки.

Стандарт TIA/EIA-568B

Ну, а это соответственно, бэшка.

Перекрёстный кабель (crossover cable), перевернутый/обратный патч-корд.

Если локальная сеть состоит только из двух устройств (компьютер соединен с компьютером, или компьютер подключен к принтеру или к сканеру), соединение между ними, то с одной стороны ставим TIA/EIA-568A (ашку), а с другой TIA/EIA-568B (бэшку). Его еще раньше называли кросс-овер, (не машина), или обратный/перевернутый патч-корд.

Соединение через коммутатор

Когда все компьютеры в офисе или дома воткнуты в роутер, маршрутизатор, или свитч (выберите, что понравилось), то лучше выбрать один из двух на обоих хвостовиках. Мнений будет масса, но чаще всего ставят бэшку, исключение в том случае, если до вас кто то уже развел сеть на А, тогда чтобы не городить огород лучше остальное сделать так же. Хотя современные свитчи научились определять сигнал самостоятельно.

Максимальная длина пятой категории для локальной сети

Мнения, что стандарты для разных длин кабеля, кроме как заблуждениями, прокомментировать сложно - технически одно и тоже. По спецификации на 5 категорию, на дистанции около 100 метров можно запустить 100 мегабит, а если хорошим кабелем, типа такого, как кабель AMP 57535-5 UTP Cat.5e Box 305m 5YW , то удалось завесить на 117 метрах, ну и свитч, соответственно подороже D-Link.

Организация Electronic Industries Alliance (EIA) рекомендует, стандартизирующую сеть на витой паре использовать стандарт TIA/EIA-568A, а вариант TIA/EIA-568B предусматривает для совместимости с некоторыми типами оборудования.

Между тем, на практике большинство компаний использует стандарт TIA/EIA-568B, поскольку он совпадает с широко распространенным ранее стандартом AT&T 258A. Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают.

Следует помнить, что витая пара более высокого класса поддерживает технические возможности низшего класса. А вот витая пара по классу ниже не поддерживает технические приложения высшего класса. Чем выше класс тем лучше передаточные характеристики и выше предельная частота работы кабельной линии.

CAT1 (частотная полоса - 0,1 МГц).

Одну пара и используется для передачи голоса и цифровых данных при участии модема. Это стандартный телефонный кабель (у нас был до лапши, чаще всего круглый), который в свое время использовался в «скрученном» виде в США, а в России применяется и сейчас без скручивания. Не подходит для современных систем и имеет большое влияние помех.

CAT2 (частотная полоса - 1 МГц).

Имеет две пары проводников и уже изжил себя. Иногда применяется при построении телефонных сетей.

Обладает скоростью передачи данных до 4 Мбит/с. Не годиться для построения современных сетей.

CAT3 (частотная полоса - 16 МГц. Класс «С»).

Встречается 2-х парный и 4-х парный тип витой пары. Применяется не только для создания телефонных, но и локальных сетей на базе 10BASE-T. Поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 протяженностью не более 100 метров. В отличии от CAT1 и CAT2 поддерживает стандарт IEEE 802.3.

CAT4 (частотная полоса - 20 МГц).

В свое время этот 4-х парный кабель использовался в технологии 10BASE-T и 100BASE-T4. Возможна скорость передачи данных до 16 Мбит/с. В наши дни не используется.

CAT5 (частотная полоса - 100 МГц. Класс «D»).

Кабель применялся для создания телефонных линий и построения локальных сетей 100BASE-TX, а также в Ethernet (LAN). Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с.

CAT5e (частотная полоса 125 МГц).

Это усовершенствованная витая пара пятой категории. При использовании 2-х пар поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и до 1000 Мбит/с в 4-х парном кабеле. Как правило, используется 4-х парный кабель для построения локальной компьютерной сети. Это самый распространенный тип витой пары.

CAT6 (частотная полоса 250 МГц. Класс «E»).

Это распространенный тип кабеля, который применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. В структуре кабеля четыре пары проводников. Поддерживает высокую скорость передачи данных до до 10 Гбит/с протяженностью не более 55 метров. CAT6a (частотная полоса 500 МГц. Класс «EA«). Структура кабеля состоит из четырех пар проводников. Он используется в сетях Gigabit Ethernet и поддерживает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров.

CAT7 (частотная полоса 600 - 700 МГц. Класс «F»).

Поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Структура кабеля имеет общий внешний экран и фольгированную защиту каждой пары. По типу относиться к S/FTP (ScreenedFullyShieldedTwistedPair).

CAT7a (частотная полоса 1000 -1200 МГц. Класс «FA«).

Скорость витой пары доходит до 40 Гбит/с на расстоянии до 50 метров и до 100 Гбит/с протяженностью до 15 метров.

Если, статья понравилась, лайкните нас - нам будет приятно:) .

Интересный факт: Впервые трансатлантический телефонный кабель был проложен в 1858г. от залива Валеншиа (Ирландия) до острова Ньюфаунленд (близ берегов Канады). До этого телеграфный кабель уже широко использовался как на суше, так и на море: в частности, соединял Францию и Англию через пролив Ла-Манш. Масса трансатлантического кабеля был настолько велика, что его везли одновременно два судна. Суда дошли до середины Атлантического океана, где разошлись в разные стороны и через несколько месяцев первый трансатлантический кабель был успешно проложен. По обе стороны океана поднялась невероятная эйфория, многие желали немедленно отправить телеграмму за океан за любые деньги. Но из-за просчетов в изоляции кабеля прошли только первые короткие телеграммы. Понадобилось еще несколько лет и несколько неудач, пока в 1866 г. удалось проложить нормально работающий кабель.

1.Определение "витая пара"

Слова витая пара - это дословный перевод с английского языка термина телефонный кабель. В телефонном кабеле жилы скручены/свиты попарно, т.к. подобная конструкция обеспечивает уменьшение электромагнитных помех от внешних и взаимных наводок. В Советском Союзе попарный свив токопроводящих жил применялся, в частности, в кроссовом проводе (марка ПКСВ) и в более широко известном телефоном кабеле марки ТПП (соответствует 3-ей категории витой пары). Кстати, кабель ТПП до сих пор является основной составляющей в телефонных сетях стран СНГ. На Украине более скоростной и надежный телефонный кабель из оптоволокна соединяет пока только областные центры и отдельные особо важные объекты.

Поскольку основное назначение витой пары - это телефонные линии, - то количество пар в витой паре может быть до 1000, а диаметр жил от 0,4 до 0,64 мм. Т.е. все как и у нашего кабеля ТПП. Американская классификация телефонного кабеля по категориям со временем оказались самой удобной и большинство заводов мира при выпуске телефонного кабеля все чаще используют американские термины и стандарты. Этим, например, объясняется то, что стандартная длина бухты кабеля "витая пары" равна 305 м, что соответствует 1000 футам.

С появлением оптоволокна медный телефонный кабель свитый попарно во всем мире уже отходит в прошлое. Вместе с тем, уже при нашем поколении мы видим, как термин витая пара (телефонный кабель) фактически трансформировался исключительно в 4-парный кабель для компьютерных сетей.

2.Категории витой пары

Понятие категория витой пары связано, в первую очередь, со скоростью передачи информации. Ни внутренняя конструкция кабеля, ни материалы и т.п. не определяют напрямую категорию кабеля. Материалы и конструкция должны обеспечивать необходимые технические характеристики: скорость, долговечность, максимальное расстояние передачи и т.п. На сегодня в мире стандартизировано семь категорий витой пары. Наибольший объем при прокладке новых сетей занимает пока кабель 5-ой категории.

Скорость передачи сигнала напрямую зависит от частоты колебаний тока. Каждое колебание - это есть передача какого-либо сигнала/значения. Таким образом, чем выше частота, тем выше скорость. Именно поэтому в стандартах категории кабеля указывается частотный диапазон, в котором данный кабель может работать. Другие факторы: например, класс оборудования или качество кабельных сетей,- могут только поддерживать заданную частоту/скорость, а в худшем случае будут создавать помехи.

Категории витой пары, характеристики.
	CAT1 - полоса частот 0,1 МГц. В СССР техническое название ТРП - "лапша". Применяется и сегодня при прокладке провода от щитка в квартиру.
	CAT2 - полоса частот 1 МГц (скорость передачи примерно 4 Мбит/с). Используется и сейчас для соединения телефонных аппаратов с телефонной коробкой.
	CAT3 - полоса частот 16 МГц (скорость передачи 10 Мбит/с или 100 Мбит/с на расстоянии не дальше 100 м)
	CAT4 полоса частот 20 МГц (16 Мбит/с). Не используется.
	CAT5 (более ранняя модификация - CAT5е) - полоса частот 100 МГц (100 Мбит/с). 125 МГц (100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар). Кабель данной категории получил самое широкое распространение.
	CAT6 полоса частот 250 МГц (1000 Мбит/с что соответствует 1Гбит/с)
	CAT6a полоса частот 500 МГц (10Гбит/с). Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.
	CAT7 полоса частот 600-700 МГц (10 Гбит/с) пока утверждена только международным стандартом ISO 11801

Справочно: один сигнал (точка или тире) в информатике называется один бит. Каждый электрический сигнал (импульс) означает точку/тире в телеграфе или ноль/один в двоичной системе компьютера. Набор из нескольких бит образует какое-либо смысловое значение (буква, цифра и т.п.) и называется байт. Современные компьютерные программы чаще используют 16-битную систему: каждый набор из 16 бит соответствуют одному конкретному значению. Очевидно, что чем больше бит в одном байте - тем больше комбинаций смысловых значений можно сформировать в таком стандарте. Уже применяются компьютера с 32-битными системами кодирования данных и разрабатывается 62-битная система кодирования. Во многих "простых" случаях по прежнему используются и старые стандарты на 6,8 и 9 бит.

3.Виды витой пары: назначение и маркировка

На сегодня существуют следующие марки витой пары:

U/UTP - неэкранированный кабель (ранее – “UTP”)

F/UTP - кабель с общим экраном всех пар (ранее – “FTP”)

SF/UTP -кабель с общим двойным экраном сердечника из алюминиевой фольги + «плетёнки» из луженных медных проволок (ранее – "S-FTP”)

U/FTP – кабель с отдельным экраном каждой пары (ранее – “STP”)

F/FTP – кабель с отдельным экраном каждой пары, а так же общим экраном всех пар из алюминиевой «фольги»

S/FTP - кабель с отдельным экраном каждой пары, а так же общим экраном всех пар из лужёных медных проволок (ранее – “S-STP”)

Как видите, основное различие - это наличие и вид экрана. Экран в витой паре служит для защиты сигнала от внешних помех. Например, когда не возможно проложить витую пару отдельно от силовых кабелей.

Кроме этого, каждый производитель может добавлять и другие обозначения в зависимости от конструкции кабеля, например:

Моножила (англ. solid) или многопроволочная жила (англ. patch). Наибольшее распространение, как более дешевая, получила множила. Многопроволочная жила применяется в местах прокладки, где возможны частые изгибы кабеля, а также для изготовления патч-кордов. Патч-корд - это кусок кабеля определенной длины c джеками на концах для соединения двух цифровых устройств.

Диаметр жилы. От 0,4 до 0,64 мм. По стандарту в 5-ой и 6-ой категориях используются жилы диаметром не менее 0,51 мм или 24AWG по американской маркировке. Не сертифицированный кабель может иметь жилы диаметром от 0,4 до 0,5 мм, что обычно достаточно для подключения домашнего интернет.

Количество пар. Как и говорилось ранее, количество пар может быть до 1000. Для компьютерных систем применяется 4-парный кабель (обозначается как 4х2х0,51). Все четыре пары задействуются только при создании сетей со скоростью до 1 Гбит/с. В большинстве же случаев: сети малых офисов, подключение домашнего интернета и др. сети со скоростью до 100 Мбит/с - используются только две пары. Для таких сетей а также для устройства сигнализации и домофонов выпускается 2-парная витая пара: маркируется соответственно 2х2х0,51.

Оболочка. В данном вопросе у кабеля витая пара все как и у других типов кабелей: внешняя оболочка зависит от условий прокладки и эксплуатации кабеля. Чаще можно встретить следующие виды оболочки:

• PVC - ПВХ-пластиката. Для внутреннего применения

  PP - полипропилен. Для внешней прокладки в основном для высоких температур - до +140°С,

  PE - полиэтилен. Для внешней прокладки

  FR - огнестойкий. Может работать в открытом пламене заданное время: на сегодня стандартизированы огнестойкие оболочки на 30, 90 и 180 мин.

  LS - Low Smoke пониженное дымовыделение при горении

  ZH - Zero Halogen изготовлен из материалов, которые при горении не выделяют отравляющие галогеновые газы

  В - Бронь. Чаще всего для брони используется стальная лента, которая обвивается вдоль кабеля.

  С тросом. Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

Таким образом, маркировка U/UTP 4 cat5e solid 24AWG LSZH переводится так: не экранированный кабель, содержит 4 пары по 2 жилы, 5 категории, solid – жила однопроволочная, 24 AWG – диаметр 0,51 мм, LSZH – безгалогенный кабель с низким дымовыделением.

4.Стандарты и сертификация.

В области витой пары стандарты можно условно разделить на два типа: Первый тип - это стандарты Ethernet, которые определяют скорости передачи информации, способы модуляции сигналов, расстояние передачи и т.п. В большинстве стандартов Ethernet витая пара как средство передачи сигналов задействуется. Однако существуют стандарты Ethernet, где возможно, а иногда и необходимо применение других кабельных систем: например, на базе оптоволокна.

Второй тип стандартов - это стандарты по структурированным кабельным сетям. В них описываются условия прокладки кабеля, типы соединений и т. п.

Таким образом, производитель витой пары при конструировании кабеля должен определиться: для какого типа Ethernet будет выпускаться данная витая пара и в каких кабельных системах ее будет возможно проложить. Или еще понятней: какие типы оборудования можно будет подключать с помощью данного кабеля и какими стандартными соединителями.

Стандартов по Ethernet на сегодня уже несколько десятков: от старых 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также "толстый Ethernet") до гигабитного Ethernet (1000BASE). Разработаны и уже применяются стандарты 40 Gigabit Ethernet и 100 Gigabit Ethernet. Специалисты уверены, что в недалекой перспективе должен появится терабитный!!! интернет.

В области СКС в настоящее время действуют 3 основных стандарта:

"EIA/TIA-568С Commercial Building Telecommunications Wiring Standard -американский стандарт;

"ISO/IEC IS 11801-2002 Information Technology. Generic cabling for customer premises - международный стандарт;

"CENELEC EN 50173 Information Technology. Generic cabling systems - европейский стандарт.

Задаваемый действующими стандартами технический уровень гарантирует работоспособность кабельной системы на протяжении как минимум 10 лет.

5.Как определить качество витой пары в полевых условиях.

Во-первых, по названию торговой марки. На Украине из брендовых кабелей чаще можно встретить витую пару американского концерна Mollex или швейцарской компании Reichle De-Massari AG. Подделки пока не встречалось, видимо потому, что данные кабеля весьма дороги, специалисты их хорошо знают, а заказчики такого кабеля очень серьезны. Также уже брендовым на постсоветском пространстве можно считать витую пару завода "Одескабель". Все остальные торговые марки, присутствующие на нашем рынке, выпускаются преимущественно в Китае (иногда в Тайване), и маркируются по желанию различных заказчиков.

Во-вторых, по материалу жил. Стандартно жилы должны быть медные, но в последнее время получили распространение так называемые биметаллические жилы, которые представляют собой омедненный, правильней говорить плакированный, т.е. покрытый тонким слоем меди, стальной проводник (CCS = Copper Clad Steel) или покрытый медью алюминиевый проводник (CCA = Copper Clad Aluminium). В обоих случаях применение более дешевых материалов значительно ухудшает характеристики кабеля, а именно:

жила плохо держится в разъеме (плавающий контакт)

небольшая длина сегментов: обычно до 25м

непредсказуемость волнового сопротивления в зоне контакта при заделке кабеля в разъем

непредсказуемое изменение характеристик при последующей перекладке кабеля

у омедненных стальных кабелей скорость чаще не превышает 10 Мбит/с, у алюмо-медных - не более 100 Мбит/с.

Проверить омедненный кабель легко: нужно любым ножом соскоблить верхний слой меди. Если увидите четко белый цвет - это и есть так называемая "омедненка". И еще - омедненный кабель не паяется, во всяком случае, стандартным паяльником. К сожалению, большинство киевских (как, вероятно, и большинство украинских) операторов интернет услуг от щитка до абонента прокладывают исключительно омедненную витую пару.

В последнее время появился кабель из сплава меди с различными металлами. Сплав по виду и характеристикам очень похож на медь но, разумеется, дешевле. К сожалению, ничего более нам пока неизвестно, кроме того, что некоторые операторы сертифицируют такой кабель у нас на Украине.

В-третьих, по толщине жил. Серьезные производители применяют медную жилу диаметром 0,51 мм и выше. Не брендовые марки могут иметь диаметр жилы от 0,4 до 0,51 мм. Как правило, наиболее сильно занижаются жилы на синей (4-5) и коричневой (7-8) парах, т.к. в большинстве компьютерных сетей эти пары не используются.

В-четвертых, по наличию сертификата. Украина не обязывает сертифицировать витую пару, но солидные производители проходят сертификацию в нашей стране добровольно.

6.Что нужно знать при прокладке витой пары в своей квартире, доме.

При прокладке витой пары в квартире или частном доме совершенно излишне брать "крутой" кабель 6-й или даже 7-й категории. Во-первых, под седьмую категорию еще не выпускается ни активное, ни пассивное оборудования и данный кабель прокладывается в расчете на перспективу. Во - вторых, скорость, которую может обеспечить витая пара 6-ой или 7-ой категории провайдеры интернета пока не предоставляют. И в-третьих, кабель 5-й категории может обеспечить скорость до 100 Мбит/с, тогда как для просмотра видео или on-line игры достаточно 4 Мбит/с.

Кабель витая пара должен прослужить как минимум пятнадцать лет, поэтому в стены желательно закладывать медный кабель. Если квартира не ваша - то вполне хватит и омедненного кабеля: года на два-три.

Качество сигнала по кабелю всегда выше, чем радиосигнал. Если хотите уже сейчас и в перспективе иметь высокую скорость - четко спланируйте места вывода кабеля для интернет - соединения.

В месте подключения витой пары к компьютеру лучше оставьте 2-3 метра кабеля, но не ставьте розетку! Любое дополнительное соединение витой пары "крадет" скорость.

Витую пару нельзя механически разветвить на 2-3 компьютера как, например, телефонную розетку. Для подключения двух и более компьютеров на один кабель нужен коммутатор, чаще называемый switch (свич). Стандартно свичи выпускаются на 2,4,6,8,12, 24 и т.д. абонентов.

Для создания беспроводных сетей используется технология WI-FI. Для этого Вы должны подключиться к провайдеру интернет через специальное устройство: маршрутизатор (роутер), который осуществляет подключение к интернет и передает радио сигналы на Ваши компьютеры. Компьютера, в свою очередь должны иметь блок WI-FI: встроенный или внешний. Необходимо помнить, что после третьей стены сигнал от роутера может сильно ослабевать. Хотя бывает и так, что сигнал проходит через две квартиры, но остается достаточно сильным. К сожалению, определить дальность сигнала заранее очень сложно, надо пробовать на месте.

Минимально допустимое расстояние между силовыми (электрическими) и телефонными кабелями должно быть не менее 5 см. На практике данный норматив повсеместно нарушается, что в большинстве случаев не приводит к заметному для потребителя ухудшению качества сигнала.

Будьте очень внимательны с применением витой пары в экране. Экранированная витая пара безусловно более надежна по сравнению с не экранированной, но это только в том случае, если экран будет заземлен. Не заземленный экран может давать дополнительные наводки - помехи. Кроме того, заземление экрана в витой паре необходимо осуществлять со стороны одного из "терминаторов", но не с обеих сторон сразу и не где-нибудь в середине - это может привести к полной потере связи. Также следует иметь в виду, что некоторые устройства, например повторители, автоматически заземляют подключенный к ним конец кабеля.

И удачи Вам в Ваших начинаниях

Последние изменения внесены 15.06.17