Все, что вы хотели знать о кабелях «витая пара» (CATx)

Кабели витой пары (кабели CATx) являются одним из важнейших компонентов современных структурированных кабельных систем. Данный тип кабелей широко применяется в телекоммуникационных и компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала с использованием различных технологий, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей экономичности и простоте монтажа, кабели «витая пара» являются наиболее распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Виды кабелей «витая пара»

Передаваемые сигналы, а также элементы конструкции кабелей нуждаются в физической защите. В соответствие с наличием определенных типов защиты — электрической, химической, механической – определяется разновидность кабелей:

• Неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;
• Фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
• Экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
• Фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;
• Незащищенная экранированная витая пара (англ. U/STP — Unshielded Screened twisted pair) — без внешнего экрана, каждая пара в фольгированной оплетке;
• Защищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair).Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

Кабели CATx

Аббревиатура «CATx» применяется для обозначения кабелей «витая пара». Существует несколько категорий кабеля «витая пара», которые нумеруются от CAT1 до CAT7, что характеризует эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории, как правило, содержит больше пар проводов, а каждая пара имеет больше витков на единицу длины.

KVM оборудование с поддержкой витой пары:

Удлинители по витой паре

Удлинители HDMI по витой паре

Удлинители DVI по витой паре

Удлинители VGA по витой паре

Удлинители USB по витой паре

Обозначение	Полоса частот, МГц	Применение	Примечания
CAT1	0,1 (0,4?)	Телефонные и старые модемные линии	Используется только для передачи голоса или данных с использованием модема (не подходит для современных систем)
CAT2	1 (4?)	Старые терминалы	2 пары проводников, старый тип кабеля, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
CAT3	16	10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet	4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Сейчас используется в основном для телефонных линий.
CAT4	20	token ring, сейчас не используется	Кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.
CAT5	100	100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI)	4-парный кабель, используется при построении локальных сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар.
CAT5e	100	1000Base-T	4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации). Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
CAT6	250	Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Данный кабель рименяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
CAT6a	500	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2.
CAT7	600	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).
CAT7a	до 1200	Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE)	Разработан для передачи данных со скоростью до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м.

Строение кабелей «витая пара»

Стандартный кабель «витая пара» состоит из экранированной медной жилы. Для того чтобы избежать электромагнитных помех каждый провод внутри витой пары, как правило, экранируется отдельно. 

Большинство кабелей «витая пара» состоят из четырех пар витых проводов, где каждая пара проводов перекручена различным образом для предотвращения перекрестных помех.

Каждая медная жила соединительного кабеля состоит из нескольких скрученных проволок, что делает кабель более гибким и обеспечивает лучшие характеристики затухания сигнала.

Жила монтажного кабеля является цельной медной проволокой, что обеспечивает необходимую прочность кабеля для монтажа внутри стен, но ухудшает гибкость.

Монтаж витой пары

При монтаже стандартного кабеля «витая пара»  должен учитываться минимально допустимый радиус изгиба (8 внешних диаметров кабеля). Уменьшение радиуса изгиба кабеля может привести к увеличению внешних наводок на сигнал или привести к повреждению оболочки кабеля.

При монтаже экранированной витой пары следует следить за целостностью экрана по всей длине кабеля. Растяжение или изгиб кабеля приводит к повреждениям защитного экрана, что приводит к снижению устойчивости к электромагнитным помехам.

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Кабель витая пара: типы, строение, категории

 

Относительно невысокая стоимость кабеля этого вида способствует его широкому применению в телекоммуникационных технологиях и интернет-сетях.

Виды витой пары

Медные жилы как элемент витой пары необходимо защитить от внешнего воздействия окружающей среды для продления эксплуатационного срока. Существуют механическая, электрическая и химическая защиты проводников. Установка определённого вида защиты в каждом проводнике определяет его вид. Для различия каждой категории витой пары применяется специализированная терминология.

Экранирование – это обшивка каждой медной жилы в отдельности. Русскоязычное определение соответствует английскому SHIELDING.

Общий экран (англ. SKREENING) – это обшивка, установленная по всей длине сетевого кабеля.

Алюминиевый материал, используемый для защиты медных жил, имеет англоязычное определение FOILED. В конструкции витой пары фольга может применяться без ограничений, так как её использование не влияет на свойства меди.

Если сетевой кабель в процессе эксплуатации требует специальной защищённости от неблагоприятного внешнего влияния, его проводники изолируют дополнительной обшивкой DOUBLE JUCKET, изготовленной из полиэтиленового материала.

В настоящем времени различают экранированный (STP) и неэкранированный (UTP) кабель. В экранированном сетевом кабеле имеется защитная обшивка общего экрана и отдельная жила имеет свой экран. Кроме того, экранированный сетевой кабель различают как защищённый (SF/UTP): предполагает двойную защиту на основе алюминиевого материала, а также медной обшивки и незащищённый (U/STP): отличается отсутствием внешней обшивки при отдельно изолированных проводниках. Неэкранированный сетевой кабель отличается отсутствием защитной обшивки. Наличие обшивки обеспечивает его надёжность и безопасность, и предотвращает неблагоприятное воздействие на него электромагнитного излучения.

Витопроводниковый кабель, в котором обшивка защищена материалом на основе алюминия, называется фольгированным (FTP). Отдельный вид сетевого кабеля, обозначенный фольгированно-экранированным (S/FTP), защищает отдельно взятый проводник обшивкой из алюминиевого материала и внешний экран – обшивкой из медного материала.

В зависимости от количества отдельно используемых жил, применяемых в конкретном витопроводниковом кабеле, он может быть многожильным или моножильным.

В состав многожильного провода входит несколько медных проводников, он обладает достаточной гибкостью, что позволяет использовать его в извилистых местах для соединения электропроводки и телекоммуникационного оборудования. Благодаря своим характеристикам нашёл широкое применение при изготовлении коммутационных шнуров. Кроме того, многожильный кабель имеет большой показатель затухания сигнала.

Моножильный сетевой кабель включает один медный проводник. Витая пара этого вида идеально подходит при прокладывании в застенках одного строения между разными помещениями с дальнейшим подключением электророзетки к её концу.

Строение кабеля

Витопроводниковый кабель состоит из проводников, обвитых друг другом, и одновременно закрученных другими жилами. В однопроводниковом кабеле толщина каждой жилы составляет +/- 0,5 мм, во многопроводниковом — намного меньше. В настоящее время для обозначения числовых значений толщины кабелей применяется метрическая и американская системы.

Материалом для изготовления изоляции жил служат полимерные материалы, по толщине не превышающие 0,2 мм. Для изготовления высококачественных проводов используется политетрафторэтилен, обладающий высокой стойкостью к температурным изменениям, водонепроницаемостью, хорошей эластичностью и гибкостью. Для обеспечения дополнительной защиты в витопроводниковом кабеле используют капроновое волокно, характеризующееся эластичностью и повышенной прочностью. Оно продольно разрывает внешнюю обшивку провода при разделке и, не затрагивая экранирования жил, облегчает доступ к ядру.

Общее количество медных жил, представленных в одном витопроводниковом кабеле может составлять до 100 единиц. Наибольшее распространение имеют конструкции 2-х и 4-х пар. Цветовая идентификация жил является строго фиксированной: одна жила белого цвета, другие — цветные. Разделывая проводники можно допустить ошибку, так как жилы белого цветы идентичны на вид. Во избежание путаницы при изготовлении витой пары проводник белого цвета часто штрихуют цветным оттенком в соответствии с цветом её пары.

Цветовая маркировка помогает различить витопроводниковый кабель по функциональному назначению, а также определяет характеристики изоляционного материла. Наружная обшивка для витопроводникового кабеля, которая используется в работах для прокладки строений изнутри, обычно серой окраски. Для наружных работ используется чёрный провод, а оранжевая окраска указывает на стойкость использованного для обшивки материала к горению.

Таким образом, существует следующие обшивки витой пары и их маркировка:

• Полипропилен (РР). Применяется при прокладке сооружений снаружи. Отличается стойкостью к высокому температурному режиму.
• Пластикаты поливинилхлоридные (PVC), имеющие хорошие электрические характеристики используются при внутренней прокладке.
• Полиэтилен (РЕ). Применяется при внешних работах по укладке и монтаже витой пары.
• Zero Halogen (LSZX). Применяется в местах, где есть вероятность причинения вреда людям от токсичного газа. 
• Огнестойкая (FR). Устойчива к открытому огню и на сегодняшний день стандартами определено время от получаса до трёх часов, в течение которого обшивка может функционировать.
• Low Smoke (LS). Отличается малым выделением дыма в процессе горения.
• Бронь (В). В качестве брони используется полоска из стали, которой переплетают снаружи витую пару. 

Самой распространённой формой витопроводникового кабеля является круглая, но в отдельных случаях целесообразнее будет использование плоского провода.

Разновидности витопроводникового кабеля по категориям

В основе различия между категориями витопроводникового кабеля лежат предельные значения его скоростной способности при распространении информации (Мбит/сек). Категории определены английским словом CAT и цифровой принадлежностью от 1 до 7 в соответствии с международным стандартированием. Чем больше витков на определённом отрезке его длины, тем больше пропускная частотная полоса и соответственно, выше его категория. На сегодняшний день различают:

1. Категорию CAT 1,
   к которой принадлежит одножильный кабель с частотным диапазоном 0,1 МГц. Применяется при передаче цифровой и голосовой информации с задействованием модемного устройства. Из-за сильного воздействия помех не нашёл своё применение в инновационных технологиях. В Америке повсеместно применялся раньше в переплетённой структуре, а в Российской Федерации применяется без переплетений и в настоящее время.
2. Категорию CAT 2,
   представленную двухжильным проводом с частотным диапазоном 1 МГц. В современности не применяется. По этому проводу данные передавались со скоростью около 4 Мбит/сек. В крайне редких случаях, возможно его применение при прокладке линий для телефонной связи.
3. Категорию CAT 3,
   к которой относится 4-х жильный витопроводниковый кабель (случается и 2-х жильный) с частотным диапазоном 16 МГц. Распространено при строительстве линий телефонной связи, интернет-линий 10BASE-T , развивает скоростную способность до 100 Мбит/сек. Отличается от предыдущих видов стандартным соответствием IEEE 802.3.
4. Категорию CAT 4,
   которую представляет 4-х жильный проводник, в прошлом применяемый в 100BASE-T4 и 10BASE-T технологиях. В современности не эксплуатируется. Частотная полоса составляет 20МГц.
5. Категорию CAT 5,
   представленную 4-х жильным проводом с частотной полосой 100 МГц, применяемый при построении интернет линий 1000BASE-T, 100BASE-TХ, 10BASE-T. Информационные данные передаются со скоростью 1000 МГц (при применении 4 жил) и 100 МГц (при применении 2 жил). Современным усовершенствованным проводом этой категории есть CAT 5е с 4-мя жилами и частотной скоростью 125 МГц. Максимальный отрезок по длине от устройства к устройству составляет 100м, а показатель затухания сигнала комп-комп — 5 м. В современности это самый распространённый вид витопроводникового кабеля.
6. Категорию CAT 6,
   к которой принадлежит 4-х жильный проводник с частотной полосой 250 МГц. Используется в стандартах интернета Gigabit и Fast. Информационные показатели передаются в скоростных пределах 1000 МГц. Дополнительная категория CAT 6а, была стандартизована в 2008 году. Проводник этой категории считается высокоскоростным (10 Гбит/сек).
7. Категорию CAT 7,
   в которой представлен 4-х жильный S/ FTP провод для построения широкополосных интернет- сетей. На сегодняшний день ведётся разработка категории CAT 7а с частотной полосой около 1200 МГц.

Волновое сопротивление отдельной медной жилы в проводе должно составлять около 120 Ом, иначе сетевое качество будет ухудшено и соответственно произойдёт деформация передаваемого сигнала.

Схемные обжимы сетевого провода

Под процедурой обжима витопроводникового кабеля подразумевают закрепление разъёмных конечных соединений провода с использованием 8-ми контактного разветвителя (8Р8С). Каждому виду кабеля соответствует определённый разветвитель. На внутренней стороне разветвителя врезаны восемь ячеек, предназначенных для каждого отдельного проводника, сверху над которыми расположены контакты. При обжиме важно правильно пронумеровать металлические контакты.

Обжимается разветвитель 8P8C категории CAT 5 или CAT 5е(на фото CAT 5 неэкранированный)
ФОТО

Обжим 4-х проводникового (двухпарного UTP2/FTP2) провода
Стандартизованный вариант 10Base-T/100Base-TX
ФОТО

В процессе изготовления сетевого кабеля, с помощью которого будет обеспечено соединение компьютера и сетевых устройств используют прямой и кроссовый обжим.

Благодаря применению первого, который является самым распространённым, изготавливаются провода для присоединения компьютера к роутеру, и соединения коммутационного оборудования между собой. Второй вид обжима не нашёл широкого применения и служит в основном для соединения двух компьютерных устройств.

При изготовлении прямого провода его концы обжимаются по идентичной схеме. Немаловажным моментом является то, что как вариант здесь можно использовать только две пары вместо четырёх, что позволит одновременно соединить два компьютерных устройства. Однако, информация при этом будет подаваться с существенно низкой скоростью.

Прямой провод. Стандартизованный вариант EIA/TIA-568A
ФОТО

Стандартизованный вариант EIA/TIA-568B (применяется чаще)
ФОТО

Кроссовый кабель
ФОТО

В кроссовом проводе возможно использование исключительно восьми проводников.

Основные моменты при обжиме

Кримпер HT-568 для обжима разветвителей RJ-45, RJ-12
ФОТО

Как установить штекер

Для того, чтобы обжим кабеля не привёл к общей неисправности, необходимо правильно соединить все его пары с разветвителем. Каждая отдельная пара используется по своему назначению:

• 1-2 передаёт данные от MDI порта к MDI-X порту;
• 3-6 принимает данные MDI портом от MDI-X порта;
• 4-5, 7-8 используются по необходимости.

Чтобы проверить правильность обжима провода применяют приспособление тестер, проверяющий состояние витой пары. Тестер состоит из основных элементов: передатчика, который передаёт световой сигнал на все восемь проводников витой пары по отдельности, и приёмника, сигнализирующему в ответном порядке световыми индикаторами. От показаний индикаторов зависит результат обжима: если они светятся поочерёдно, следовательно, процесс обжима прошёл правильно. Отсутствие сигнала на некоторых светодиодах говорит о том, что определённые жилы неплотно прилегают к ячейкам разветвителя. В таком случае необходимо провести повторный обжим провода.

Монтажные работы

Правильно проведённый монтаж витопроводникового кабеля обеспечит высокую скорость при передаче информационных данных. При проведении монтажных работ необходимо следить за соответствием положения кабеля существующим изгибам. Повышенная кривизна может привести к частичному или полному повреждению провода. Экранированный витопроводниковый кабель нуждается в особом внимании при монтаже. В процессе проведения работ важно сохранить целостность защиты по общей длине провода. Сопротивляемость к помехам будет существенно уменьшена при сильном натягивании провода. Также при монтаже экранированного кабеля необходимо начинать работать только при заземлении его экрана.

Статьи » Витая пара

   Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных полей от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма «8P8C», который часто неверно называют «RJ45».

Виды кабеля, который применяется в сетях

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

Неэкранированная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;

Фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;

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

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

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

В последнее время появился кабель Витая пара с индексом CCA (Copper Cover Aluminum), где проводником служит омедненный алюминий. Этот кабель гораздо дешевле медного, но уступает ему по характеристикам и монтажным качествам.

В зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы и называется жила-монолит, а во втором — из нескольких и называется жила-пучок.
Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъемы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.
В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает бо́льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (patchcord), соединяющих периферию с розетками.

Конструкция витопарного кабеля

Витопарный кабель состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,4—0,6 мм. Кроме метрической, применяется американская система AWG, в которой эти величины составляют 26AWG или 22AWG соответственно. В стандартных 4-х парных кабелях в основном используются проводники диаметром 0,51 мм (24AWG). Толщина изоляции проводника — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории —полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно высококачественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур.

Также внутри кабеля встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая 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. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.
Внешняя оболочка 4-парных кабелей имеет толщину 0,5—0,9 мм в зависимости от категории кабеля и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, для изготовления оболочки используются полимеры, которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются как LSZH — Low Smoke Zero Halogen). Кабели, не поддерживающие горение и не выделяющие дым, разрешается прокладывать и использовать в закрытых областях, где могут проходить воздушные потоки системы кондиционирования и вентиляции.

В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании. Самый распространённый цвет оболочки кабелей — серый. У внешних кабелей внешняя оболочка чёрного цвета. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.
Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Форма внешней оболочки кабеля витая пара может быть различной. Чаще других применяется круглая форма. Для прокладки под ковровым покрытием может использоваться плоский кабель.
Кабели для наружной прокладки обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты или стальной проволоки.

Категории кабеля

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 (правильно category или категория, сокращение «CAT», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 (перевод американского ANSI/TIA/EIA-568B) и ГОСТ Р 53245-2008 (перевод одного из руководств производителя).

CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

CAT3 (полоса частот 16 МГц) — 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3.

CAT4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.

CAT5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.

CAT5e (полоса частот 125 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.

CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с и до 10 гигабит на расстояние до 50 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.

CAT6a (полоса частот 500 МГц) — применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гбит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.

CAT7 — спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600—700 МГц. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление100±25 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Причиной проблем с передачей данных может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Схемы обжима

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:
*Для создания прямого кабеля — для соединения порта сетевой карты со свитчом или хабом.
*Перекрёстного (использующий кроссированный MDI, MDI-X) кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей хабов или свитчей (uplink-порт).

Обжимается разъём 8P8C RJ-45 категории 5 или 5е (на фото 5 категории не экранированный)

Обжим 4-х жильного (двух парного UTP2/FTP2) кабеля
Вариант по стандарту 10Base-T/100Base-TX

 

Прямой кабель (straight through cable)
Вариант по стандарту EIA/TIA-568A

 

Вариант по стандарту EIA/TIA-568B (используется чаще)

 

Перекрёстный кабель (crossover cable)

Используется для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако некоторые сетевые карты способны автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него.
Вариант для скорости 100 Мбит/с

 

Общие положения

Обжимной инструмент (кримпер) HT-568 для обжима коннекторов RJ-45, RJ-12

Рабочая часть «обжимки»: для восьми-, шестиконтактных разъёмов и регулируемый резак, позволяющий снять внешнюю изоляцию, без повреждения проводов пар.

Инструкция по установке штекера

Пара 1-2 (TDP-TDN) всегда требуется для передачи от порта MDI к порту MDI-X, пара 3-6 (RDP-RDN) — для приёма портом MDI от порта MDI-X; пары 4-5 и 7-8 применяются в зависимости от потребности (например, при использовании кабеля категории 3 в спецификации 100Base-T4) и обычно двунаправленные.
Использование кабеля, обжатого не по стандарту, может привести (в зависимости от длины кабеля) к тому, что кабель не будет работать совсем или будет очень большой процент потерь передаваемых пакетов.

Для проверки правильности обжатия кабеля, помимо визуального контроля, используют специальные устройства — кабельные LAN-тестеры. Такое устройство состоит из передатчика и приёмника. Передатчик поочерёдно подаёт сигнал на каждую из восьми жил кабеля, дублируя эту передачу зажиганием одного из восьми светодиодов, а на приёмнике, подсоединённому к другому концу линии, соответственно загорается один из восьми светодиодов. Если на передаче и на приёме светодиоды загораются подряд, значит, кабель обжат без ошибки. Более дорогие модели кабельных тестеров могут иметь встроенное переговорное устройство, индикатор обрыва с указанием расстояния до обрыва и пр.

При использовании 100-мегабитного соединения используются только 2 из 4 пар, а именно оранжевая и зелёная. Синяя и коричневая пары в таком случае могут быть использованы для подключения второго компьютера по тому же кабелю. Каждый конец кабеля раздваивают на два по две пары, и получают как бы два кабеля, но под одной изоляцией. Однако данная схема подключения может снизить скорость и качество передачи информации. При использовании гигабитного соединения используются 4 пары проводников.
Также существуют ограничения на выбор схемы перекрёстного соединения жил, накладываемые стандартом Power over Ethernet (POE), Power over Ethernet стандартизирован по стандарту IEEE 802.3af-2003). При прямом соединении жил в кабеле («один к одному»), данный стандарт будет работать автоматически.

Монтаж

При монтаже кабеля витой пары должен выдерживаться минимально допустимый радиус изгиба (8 внешних диаметров кабеля). Больший изгиб может привести к увеличению внешних наводок на сигнал или привести к разрушению оболочки кабеля.

При монтаже экранированной витой пары необходимо следить за целостностью экрана по всей длине кабеля. Растяжение или изгиб кабеля приводит к разрушению экрана, что ведёт к снижению устойчивости к электромагнитным помехам. Дренажный провод должен быть соединен с экраном разъема.

Использованы материалы Creative Commons и ООО ЛАНСЕТ.

Витая пара — характеристики

ВИТАЯ ПАРА КАК СРЕДСТВО ОТ ГОЛОВНОЙ БОЛИ

Электрический сигнал может быть передан получателю по каналу связи в виде про-водной или кабельной линии. В процессе распространения несущего колебания в канале свя-зи передаваемый сигнал может искажаться, поражаться шумами и помехами природного и индустриального характера. C этой проблемой сталкиваются все разработчики радиоэлек-тронных информационных систем, в том числе, и систем по технологии Digital Signage, по-зволяющих эффективно доносить до потребителя разнообразную аудио-видео информацию, в первую очередь, рекламного характера.

Линии для передачи сигнала принято делить на несимметричные и симметричные.

Простейшей несимметричной линией является линия на основе коаксиального кабеля. 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 расстоя-ния невозможна.

Дальнейшее усовершенствование экранирования кабелей дает незначительный эф-фект при одновременном существенном росте их стоимости, поэтому потребовалось прин-ципиально новое техническое решение. И оно было найдено за счет разработки схем баланс-ной передачи сигнала или симметрирования с использованием вместо коаксиального кабеля витой пары. При балансной передаче сигнала все электромагнитные помехи и шумы одинаково воздействуют на оба сигнальных провода линии. Когда сигнал достигает приемника, он по-падает на вход дифференциального усилителя с большим коэффициентом ослабления син-фазного сигнала (КОСС).

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

БАЛАНСНАЯ ПЕРЕДАЧА СИГНАЛА

Идея балансной передачи сигнала состоит в том, что для передачи сигнала ис-пользуется три, а не два провода (как в несимметричных линиях). Входной сигнал пе-редается одновременно по двум линиям, причем в одной линии он инвертируется по фазе на 180 градусов, тогда как шумы и помехи, наводимые в обоих сигнальных про-водах линии, будут иметь одинаковую амплитуду и фазу.

На выходе линии синфазные (помеховые) сигналы будут подавляться, а проти-вофазные – усиливаться.
В хорошо спроектированной системе можно ожидать ослабление синфазного сигна-ла на 60 – 80 дБ.
В качестве проводников в симметричных схемах обычно применяют неэкрани-рованные или экранированные витые пары, так как они симметричны.

Как и любое техническое решение, симметрированиие 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 вой-ти в режим насыщения и передача сигнала прекратится;
• Из-за затухания сигнала в кабеле приходится ставить промежуточные усилите-ли, которые вносят дополнительные накапливающиеся искажения;
• При использовании промежуточных усилителей, возможно, потребуется кор-рекция сигнала.

КАБЕЛИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ БАЛАНСНЫХ СИГНАЛОВ

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

Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолирован-ных медных провода. Кабели витой пары сильно отличаются по качеству и возможно-стям передачи информации.

Конструкцию кабеля витой пары понятна из рисунка.

Кабели витой пары делят по категориям.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно. В настоящее время выпускаются кабели категорий с 1 по 7. В современных условиях для создания цифровых информационных систем использование кабелей категории ниже 5 не имеет смысла.

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 пере-даваемые сигналы от внешних излучений, а также снижает потери мощности в кабеле в виде излучения.

Экранированная витая пара имеет множество разновидностей.

Кабель на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP) в на-стоящее время являются основной средой передачи данных для неоптических техноло-гий. Кабель сочетает хорошие электрические и механические характеристики с удобст-вом монтажа и сравнительно невысокой стоимостью.

Кабели категории 5 специально разработаны для поддержки высокоскоростных компьютерных сетей. Полоса пропускания кабеля – 100МГц.

Кабели категорий 6 и 7 имеют полосу пропускания 200 и 600 МГц соответствен-но. Кабели категории 7 обязательно экранируются; категории 5 и 6 могут быть как эк-ранированными, так и неэкранированными. Кабели категории 7 значительно дороже кабелей 5-й 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 кабель-ной системы.

Некоторыми фирмами уже выпускаются кабели витой пары категории 8. Они предназначены для передачи данных на частоте до 1200 МГц (широкополосные систе-мы 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. Для кабелей этой категории характерны стабильные значения волнового сопротивления и затухания, а также отсут-ствие резонанса на частоте до 1200 МГц.

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.

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. 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.

Для коммутации кабельных каналов и подключения сетевого оборудования исполь-зуют патч-панели и настенные розетки.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИТОЙ ПАРЫ

Характеристики кабеля витой пары зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов. Как любой проводник, витая пара имеет сопротивление переменному электри-ческому току (характеристический импеданс). Кабели могут иметь различные номиналы импеданса, обычно – 100, 120 и 150 Ом. Кабель UTP практически всегда имеет импеданс 100 Ом. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Скорость/задержка распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propaga-tion) – скорость распространения сигнала. Часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров па-ры.

Важной характеристикой витой пары также является погонное затухание (Attenua-tion), характеризующее величину потери мощности сигнала при передаче.

Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное за-тухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце – то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами.

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), современ-ные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уров-нем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение находит применение во многих областях, в том числе, в системах Digital Signage. Удлинитель сигна-лов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с со-вместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного обору-дования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений компо-зитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели позволят увеличить дальность пере-дачи примерно на 50%. Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьюте-ров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640×480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024×768 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 дифферен-циальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

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

Поскольку аудиосигналы имеют сравнительно небольшую ширину спектра, то для них проблемы высокочастотного затухания сигнала в линии не имеют существенного значе-ния, 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 принци-пе, по своей конструкции мало отличаются от кабелей витой пары, поэтому они также вклю-чены в таблицу. 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.D.M.S. в DVI.