Классификация витой пары. Категории кабеля витых пар в компьютерных сетях

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

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

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

Общая классификация и назначение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Устройство витых пар

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

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

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

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

Классификация витых пар с защитной оболочкой

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

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

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

Категории витых пар

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности маркировки

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

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

Материал и сечение проводника

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

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

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

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

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

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

Маркировка под разъём

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

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

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

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

На представленной витой паре хорошо различимы следующие кодовые обозначения:

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

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

Видео

Не все Ethernet-кабели одинаково полезны. Какая между ними разница, и как определить, кабель какой категории нужен? Чтобы понять это, давайте рассмотрим технические и физические различия категорий Ethernet-кабелей.

Ethernet-кабели сгруппированы в последовательно пронумерованные категории (cat), основанные на разных спецификациях. Иногда понятие какой-либо категории уточняется либо дополняется стандартами тестирования (например, 5e, 6a). Категория, к которой принадлежит кабель, определяет, в каких условиях его можно использовать. Производители обязаны придерживаться стандартов, благодаря чему выбор кабеля и вообще работа с ним становится проще для нас.

Технические различия

Различия спецификаций кабелей проявляются не только во внешнем виде кабеля; поэтому давайте взглянем на возможности каждой категории. Ниже приведена таблица стандартов, по которой можно подобрать кабель для вашего случая.

При увеличении номера категории, также увеличивается скорость передачи данных и частота, на которой работает кабель. И это не совпадение, ведь каждая новая категория предъявляет более высокие требования к подавлению перекрестных помех (XT) и эффективности изоляции проводников.

Но данные таблицы – это вовсе не постулаты. Физически возможно использовать кабель Cat-5 для гигабитной скорости, точно так же возможно сделать кабель длиннее 100 метров. Стандарт не тестировался в конкретно ваших условиях, поэтому результаты могут быть любыми. Верно и обратное, если у ваш кабель категории Cat-6, это вовсе не означает, что у вас будет скорость передачи данных 1 Гигабит/секунду. Сетевое оборудование и розетки, к которым подключен этот кабель, также должно поддерживать такую скорость, а также должны быть соответствующие настройки в драйвере сетевой карты, операционной системе и т.п.

Категория 5 была пересмотрена и в подавляющем числе случаев заменена категорией 5 Enhanced (Cat-5e). Физически в кабеле ничего не изменилось, лишь применен более жесткий стандарт относительно перекрестных помех.

Категория 6 была пересмотрена и стала Augmented Category 6 (Cat-6a), в которой были проведены испытания на частоте 500 МГц (сравните с 250 МГц у Cat-6). Более высокая частота коммуникации устранила перекрестные наводки (AXT), благодаря чему удалось повысить скорость передачи данных до 10 Гбит/с на больших расстояниях.

Физические различия

Итак, какие же физические параметры кабеля помогают устранить помехи и увеличить скорость передачи данных? Все дело в изоляции и том том факте, что проводники кабеля попарно свиты. Свивание проводников было изобретено Грэхемом Беллом в 1881 году, именно он впервые применил эту технику к телефонным проводам, пролегающим вдоль линий электропередач. Он обнаружил, что при свивании кабеля через каждые 3-4 столба, значительно уменьшаются помехи, а дальность передачи сигнала возрастает. Витая пара стала основой для всех Ethernet-кабелей, это позволило сократить влияние внутренних перекрестных помех и перекрестных наводок от внешних источников.

Два главных физических различия между кабелями Cat-5 и Cat-6 – это количество витков витой пары на единицу длины и толщина оплетки.

Длина витка нестандартизирована, но обычно у категории Cat-5(e) 1.5-2 витка на сантиметр, а у категории Cat-6 количество витков больше 2. Внутри одного кабеля, каждая цветная пара также обладает различной длиной витка, основанной на простых числах. Длины витков подобраны таким образом, чтобы два различных витка никогда не совпадали. Количество витков на каждую цветную пару обычно уникально для каждого производителя. Как можно видеть на картинке выше, на 1 дюйм у каждой цветной пары приходится разное количество витков.

Во многих кабелях категории Cat-6 имеется нейлоновая нить, которая упрощает разделку кабеля и увеличивает прочность кабеля. Хотя нить является необязательной в Cat-5, но некоторые производители все равно добавляют ее. В кабеле Cat-6 нить также необязательна до тех пор, пока кабель проходит тесты стандарта. На картинке выше только кабель Cat-5e содержит нейлоновую нить.

В то время как нейлоновая нить увеличивает прочность кабеля, более толстая оплетка защищает от близких наводок и внешних перекрестных наводок, влияние которых увеличивается с увеличением частоты. На картинке кабель Cat-5e обладает оплеткой, тоньше чем у других, и только лишь у него имеется нейлоновая нить.

Экранированный (STP) или неэкранированный (UTP) кабель

Абсолютно все Ethernet-кабели витые, но производители пошли дальше и для борьбы с помехами применяют экранирование. Неэкранированная витая пара сойдет для прокладки кабеля от стены до компьютера, но при прокладке в зонах с высокими помехами, на улице или внутри стен, крайне желательно воспользоваться экранированным кабелем.

Существует несколько способов экранировать Ethernet-кабель, но обычно делают экран из фольги вокруг каждой пары. Это защищает от взаимных помех между парами внутри кабеля. Некоторые производители дополнительно защищают проводники от внешних перекрестных наводок, добавляя к UTP или STP кабелям внешний экран. Так, на картинке вверху справа изображен Screened STP cable (S/STP).

Цельный или скрученный кабель

Понятие цельного или скрученного кабеля относится к собственно медным проводникам внутри кабеля. Цельный означает, что внутренний проводник представлен в виде единого куска меди, а скрученный – из нескольких тонких медных проводников, скрученных вместе. Для каждого из типов проводников разные приложения, но большинству читателей нужно знать только о двух из них.

Скрученные кабели (Stranded, на картинке вверху) являются более гибкими, и их следует использовать там, где кабель будет часто двигаться, например, вблизи рабочих мест.

Цельный кабель (Solid, на картинке внизу) не так гибок, зато более долговечен, его можно идеально использовать для постоянных сетей – как на улице, так и внутри помещения.

Это перевод статьи

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.

Витая пара — это тип кабеля связи, который представлен в виде пары проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой с определённым шагом. Сдвоенные проводники объединяются в многопарные провода, которые покрываются общей защитной оболочкой.

В зависимости от шага скрутки пар, количества двойных жил, материала внешнего покрытия, типа изоляции и экранирования, определяется область использования провода. Подобные провода являются частью структурированной кабельной системы, поэтому широко применяются в телекоммуникациях, видеонаблюдении, компьютерных сетях.

Для построения локальной домашней или офисной сети чаще всего эксплуатируют FTP кабель 5e. Если вы решили в квартире создать свою локальную компьютерную сеть или по другим причинам понадобилась витая пара, то стоит разобраться, какой именно тип нужно приобрести.

Витая пара по типу экранирования

Экранирование — это защита проводников (или жил) от воздействия электромагнитных излучений, которые могут повлиять на передаваемые данные и скорость.

Существует несколько типов кабеля, в зависимости от того, каким способом экранируются жилы внутри.

Неэкранированный провод UTP

Наиболее дешёвый вид, ограниченный в своём использовании из-за неустойчивости к перекрёстным помехам и ЭМИ. Представляет собой одну или несколько пар, объединённых внешней оболочкой.

Экранированный кабель FTP

Более защищённый от ЭМИ тем, что имеет общий экран, который покрывает все жилы фольгой. Является самым популярным типом кабелей, который используется практически везде. Он немногим дороже UTP, зато обеспечивает целостность передаваемых данных.

Кабель с двойным экранированием STP

В этом типе используется двойная защита, то есть присутствует общий экран для всех жил из фольги, плюс отдельный экран на каждую пару. Один из наиболее надёжных кабелей, в несколько раз дороже UTP и FTP, чаще всего используется в офисах и на производстве.

Во многих организациях применяется смешная маркировка экранирования кабелей. Если вам придётся подыскивать витую пару через интернет и в маркетах, то можно столкнуться со следующими обозначениями:

F/UTP — витая пара с общим экраном;
U/UTP — полностью без экрана;
SF/UTP — пара с двойным экраном;
S/FTP — в нём общий экран представлен в виде медной оплётки, а защита каждой пары сделана из фольги.

Как уже было отмечено, наиболее распространённым вариантом использования является кабель FTP, цена на него зависит от производителя, используемого экранирующего материала и качества внешней защитной оболочки.

Витая пара по типу используемой оболочки

Пары жил, скрученных между собой, соединяются в единый кабель с помощью внешней защитной оболочки. Обычно она изготавливается из полиэтилена или поливинилхлорида. Этот полимер обладает отличными качествами устойчивости перед большинством растворителей, щелочей и масел, не выделяет ядовитые пары на воздухе и не разрушается в температурном диапазоне от -15 до +66 градусов Цельсия.

В чистом виде он обладает отличной тягучестью, поэтому, чтобы кабель можно было при необходимости легко перекусить или разорвать вдоль, в поливинилхлорид добавляется мел. В паре они получаются отличным материалом для изготовления защитной оболочки.

К двум основным компонентам могут примешиваться различные добавки, которые обеспечивают нужные свойства внешней части на кабель FTP. Исходя из них и построено разделение оболочки на типы, которые различают по цветам.

Малодымная негорючая оболочка

Оранжевый — изготавливается из негорючего полимера, имеет высший бал пожарной техники безопасности. Маркируется LSZH (расшифровывается, как Low Smoke Zero Halogen — низкое выделение дыма, ноль галогенов).

Для использования вне помещения

Чёрный — в её составе тот же полимер, но она имеет дополнительный защитный слой из полиэтилена, который призван защищать кабель от внешних атмосферных воздействий, обычно провода с такой оболочкой используются для прокладки на улице, в канализации или по воздуху.

Для монтажа внутри помещения

Серый — обычная бюджетная оболочка, используется для кабеля, прокладываемого внутри помещений. Достаточно хрупкая на излом и разрыв, что позволяет быстро переламывать в нужном месте.

На оболочке всегда присутствует маркировка, обозначающая тип экранирования, производителя и категорию. Информация наносится на кабель FTP каждый метр, у зарубежных может быть фут. С её помощью можно легко отмерить нужную длину или узнать протяжённость проложенных линий простым подсчётом.

Как правило, кабели бывают плоские и круглые, в быту и в офисных помещениях используется круглый (не считая телефонной лапши, которую можно встретить все реже). Для его монтажа предусмотрены короба или кабель-каналы в плинтусах, а также существуют полукруглые крепления, которые позволяют прибить кабель к стене, не повредив.

Категории кабелей по количеству пар и пропускной способности

Как было уже сказано, внутри кабеля может быть одна витая пара или несколько. В зависимости от их количества и пропускной способности, кабель FTP имеет разные категории.

Устаревшие категории витой пары

Cat1 — рабочая частота 100 килогерц, применяется для передачи голосового сигнала, в народе называется «телефонная лапша».

Cat2 — используемая частота 1 мегагерц, имеет возможность передачи данных до 4 Mbit/s, содержит 2 пары проводников, сейчас нигде не применяется.

Cat3 — работает на частоте 16 мегагерц, максимальная скорость передачи до 10 Mbit/s, содержит 4 пары, может быть использован в телефонных и компьютерных сетях с протяжённостью не больше 100 м.

Cat4 — используемая полоса частот до 20 мегагерц, скорость передачи до 16 Mbit/s, содержит 4 пары и на этот момент нигде не применяется.

Широко используемые категории витой пары

Cat5e — наиболее популярный кабель FTP, содержащий 4 пары проводников. Работает на частоте до 125 мегагерц, при использовании 2 пар обеспечивает скорость передачи до 100 Mbit/s, при использовании всех пар до 1 Gbit/s в секунду.

Cat6 — рабочая частота до 250 мегагерц, имеет 4 пары жил и при использовании всех обеспечивает скорость до 1 Gbit/s в секунду, на расстоянии до 50 метров пропускает до 10 Gbit/s.

Редко используемые перспективные категории

Cat6a — имеет рабочую частоту до 500 мегагерц и 4 пары жил, обеспечивает скорость передачи до 40 Gbit/s . Используется для построения высокоскоростных линий.

Cat7 — четырехпарный кабель, с рабочей частотой до 700 мегагерц, имеет скорость передачи до 50 Gbit/s .

Cat7a — 4 пары, частота до 1200 мегагерц, может обеспечить скорость до 100 Gbit/s при длине не больше 15 метров, а так до 10 Gbit/s при использовании всех пар.

Как правильно выбрать витую пару для домашнего использования

Наиболее распространённый кабель — витая пара FTP категории 5e. С помощью него прокладывают локальные сети в офисах и дома, его используют для подключения компьютеров к роутеру или хабу. И, скорее всего, кабель, который проложен к вам в квартиру будет этой же категории.

Некоторые провайдеры экономят на витой паре и протягивают своим клиентам бюджетные варианты без экранирования вообще. Неэкранированную витую пару можно прокладывать внутри квартиры, если есть возможность проложить сеть вдали от проводки и запрятать его в кабель-канал.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод. Для того чтобы правильно выбрать витую пару, надо определиться с:

Необходимой скоростью передачи данных.

Большая часть провайдеров не предлагает тарифы со скоростью выше 100 Mbit/s . Однако, если ваше оборудование позволяет, то можно выстроить локальную сеть со скорость до 1 Gbit/s в секунду.

Надобностью экранирования кабеля.

Прокладывая провод в плинтусе, вдали от электрической проводки, сабвуферов и прочих приборов, излучающих ЭМИ, можете обойтись UTP для экономии средств. Все же рекомендуется использовать кабель FTP или минимум F/UTP.

Местом прокладки монтажа, где она проходит, на улице или в помещении.

Если по улице, то придётся покупать защищённый кабель, который стоит на порядок дороже. Для прокладки в офисе, квартире или частном доме, достаточно использовать обычный серый кабель. Перед монтажом в офисном помещении уточните требования пожарной безопасности.

Изучив, что такое витая пара, и каких видов она бывает, вы легко сможете выбрать тот кабель, который подойдет именно для ваших условий. Не забывайте, что правильный выбор кабеля FTP - это только половина победы, необходимо узнать еще, как правильно обжать и сколько жил использовать.

Для этих целей вы также можете пригласить специалиста, который придет с необходимым оборудованием, обожмет кабель и настроит все компьютеры. Или же можно проверить, как сделана опресовка на проводе, который провел в квартиру провайдер, и сделать аналогичным образом.

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:

Бюджет , выделенный для прокладки сети (выбор оптимальных параметров)
Условия прокладки кабеля (устойчивость к природным условиям, грызунам, коррозии, электромагнитным излучениям)
Длина линии (больше расстояние - выше требования к качеству кабеля и условиям прокладки)
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:

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.
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.

Классификация витой пары. ﻿ Категории кабеля витых пар в компьютерных сетях