Utp применение. Кабель витая пара

03. 12.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

Витая пара — что это за кабель и почему витой?

Привет всем.

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

Определение

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

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

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

Структура

Если рассматривать кабель в сечении, мы увидим:

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

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

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

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

Виды кабелей

Изделия типа витая пара различаются по нескольким критериям.

1. Число жил

Учитывая количество проволок, витая пара бывает:

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

2. Защита

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

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

3. Экранирование

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

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

Категории

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

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

Типы обжима

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

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

Подлежит разъем 8P8C, имеющий 8 контактов и фиксатор.

На этом останавливаю свое повествование.

До новых встреч на страницах моего блога.

При прокладке коммуникационных компьютерных и сетевых трасс применяются специализированные кабельные системы различной модификации, особо не отличающиеся друг от друга по внешнему виду на первый взгляд. На самом деле на сегодняшний день выпускается огромное количество кабелей различной модификации, отличия которых для опытного пользователя весьма очевидны, а маркировка на проводах говорит о многом. Каждая из систем, не важно, будь то провода utp или витая пара из серии ftp, имеют технические характеристики, функционируют в определенных условиях и отличаются производительностью.

При прокладке домашней или офисной сетевой системы нет особой необходимости в выборе подходящего кабеля, так как расстояния трасс достаточно небольшие, это не скажется существенно на ухудшении производительности сетевого соединения. Поэтому без разницы применяются провода utp или ftp, в целом система будет работать стабильно и достаточно функционально.

Кабель utp: основные характеристики

Чаще всего для создания небольших сетевых трасс применятся кабель ЮТП. Данный вид кабельной системы разработан согласно международному стандарту качества и надежности ISO 11801, а производится согласно строгому соблюдению ГОСТА РФ.

Жилы переплетены друг с другом под определенным углом и в определенной последовательности попарно, тем самым создавая соединение лучшего качества, защищая коммуникационную систему от внешних помех. Такая технология получила название витая пара.

На заметку. На качество сигнала влияет правильность монтажа – изгиб проводов не должен превышать радиус 8-ми диаметров кабеля. В производстве кабеля УТП применяется именно такая технология.

Чтобы ответить на вопрос, что это такое utp кабель, стоит рассмотреть расшифровку его аббревиатуры:

U – отсутствие изоляции;
TP – витая пара.

Кабель utp – в переводе с английского языка «Unshielded Twisted Pair», представляет собой одну или несколько витых пар, между которыми отсутствует какая-либо индивидуальная изоляция. В зависимости от типа, он применим как для компьютерных, так и телефонных трасс. Отсутствие изоляционного покрытия между парами способствует меньшему противостоянию внешним помехам, соответственно, качество сигнала может ухудшаться. Хотя при прокладке малых коммуникационных систем этот фактор не имеет большого значения.

Разновидности ютипи кабеля характеризуются наличием цифры, которая указывает на количество витых пар. Кроме этого различаются витые пары, состоящие из одножильного литого проводника с диаметром не более 0,51 мм (применяются в монтажных работах в специализированных коробах и каналах) и многожильные (применяются в местах возможного изгиба). Для работы с разными типами витых пар используется особое оборудование – коннекторы, которые обеспечивают надежность соединений и исключают повреждения проводов в процессе монтажа.

Виды utp кабелей

Сетевые коммуникационные системы сегодня находятся на пике своего развития, что способствует выпуску из года в год продукции высокого качества с более быстрой степенью производительности. На сегодняшний день можно выделить кабель utp нескольких категорий:

Cat1;
Cat2;
Cat3;
Cat4;
Cat5;
Cat5e;
Cat6;
Cat6a;
Cat7.

В зависимости от категории, скорость передачи данных системы utp может достигать порядка 50 000 Мбит/сек, с частотой до 700 МГц и распространяться на расстояние более 50 метров. На данный момент наибольшей популярностью пользуется кабель utp с 2-мя витыми парами категории Cat5e. В данной категории наблюдается наилучшее соотношение цены и качества, а также скорости передачи данных.

Кроме этого по форме выделяют 2 вида кабеля utp: плоский и округлый. Оболочка изготавливается на основе поливинилхлорида с добавлением небольшой консистенции мела, что придает ей эластичность и облегчает процесс работы с ней. Между витыми парами располагается нить из капрона, главными свойствами которой являются придание прочности проводу и защита витых пар от механического повреждения. Если потянуть за эту нить, она отделит один проводник от другого в витой паре.

Чтобы ответить, что такое кабель utp и какова его область применения, достаточно внимательно изучить надписи на оболочке, а также знать его цветовое значение.

Через каждый метр на оболочку кабеля наносится разметка с указанием метража. В зависимости от страны производителя, метраж может быть указан как в метрах, так и в фунтах. Кроме этого указываются основные технические характеристики и тип провода, а также данные фирмы-изготовителя.

Цветовая маркировка обозначает область применения. Обычно можно выделить следующую цветовую гамму оболочки:

Черная оболочка применима за пределами помещения, поскольку она обладает защитными свойствами, устойчивыми к воздействию окружающей среды;
Цветная оболочка (серая, синяя, фиолетовая, желтая, красная, зеленая) подходит для монтажа только внутри помещений;
Оранжевая оболочка выпускается 2-х категорий для монтажа внутри помещений и за его пределами. При производстве данного типа кабеля применяется дополнительно полимер, обладающий негорючими свойствами и выдерживающий температурный режим до 75 градусов.

Отличие провода ftp от utp

Система витых пар способствует улучшению качества сигнала, скручивание проводов в определенной последовательности и под отпряденным углом защищает от воздействия внешних помех, но иногда этого бывает недостаточно. Особенно это сказывается при прокладке сетевых промышленных трасс большой протяженностью. Для улучшения скорости передачи данных используется другой тип – кабель ftp.

Между кабелем utp ftp разница состоит в наличии у ftp специального защитного экрана, который более устойчив к негативному воздействию внешних шумов. При этом экранированию может подлежать как отдельно каждый проводник, так и вся витая пара в целом. Для увеличения производительности следует правильно произвести весь монтаж, не забыв при этом заземлить все компьютерное оборудование.

Аббревиатура ftp обозначает следующее:

F – наличие изоляции на каждой жиле или витой паре на основе меди, алюминиевой фольги или ленты на основе специального металла;
TP – витая пара.

Маркировка сетевых кабелей может быть различной, к основной аббревиатуре может добавляться дополнительная буква, например, S. Она означает наличие общей изоляции из металлической оплетки.

Можно выделить основные типы экранирования кабеля:

UTP – витая пара без экранированной оболочки;
FTP – витая пара с фольгированной экранированной оболочкой;
STP – витая пара с общей изоляцией;
S/FTP – каждая витая пара имеет свой защитный фольгированный экран и общую дополнительную медную оболочку;
U/FTP – наличие общей экранированной оболочки;
U/STP – наличие экрана только на каждой витой паре.

Экран у провода серии ftp обладает не только защитным фактором от воздействия других электромагнитных полей, но и защищает от электромагнитного излучения, которое выделяет сам кабель в процессе эксплуатации.

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

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

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

Категории витой пары

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

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

Типы кабеля витая пара

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Соединительная аппаратура

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

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

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

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

Модульная вилка RJ-45

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

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

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

Модульная розетка

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

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

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

24.01.2008 Кэрол Эверетт Оливер

На Категорию 5e до сих пор приходится большинство инсталляций горизонтальной кабельной проводки. Но согласно недавнему исследованию FTM Consulting, Категория 6 все чаще применяется в новых проектах и, как ожидается, в наступившем году обгонит Категорию 5e. Позиции последней значительно ослабнут, и она будет использоваться лишь в уже эксплуатируемых и малобюджетных инсталляциях. И все-таки вопросы относительно целей установки Категории 6 задаются снова и снова.

Современные информационные и голосовые приложения, такие как Gigabit Ethernet до рабочего стола, рассчитаны на Категорию 5е. Это решение обладает необходимыми характеристиками в соответствие со спецификацией TIA 568-B. Однако Категория 6 обеспечивает лучшую целостность сигнала в более широкой полосе, что для кабельной системы может иметь критическое значение для поддержки более требовательных приложений в будущем. Категория 5е определена в полосе частот до 100 МГц, тогда как Категория 6 - в полосе 250 МГц. Кроме того, значительные улучшения в конструкции и процессе производства Категории 6 предлогает дополнительные преимущества помимо большей широкополосности. Принимая во внимание постоянно растущую потребность в пропускной способности, которая, согласно закону Мура, удваивается каждые полтора года, необходимость в скорости и емкости может привести к устареванию кабельной системы, если предъявляемые к ней требования изменятся.

В Категории 6 используются проводники большего диаметра и меньший шаг скрутки для улучшения базовых электрических характеристик, например, переходного затухания (см. Рисунок 1). В некоторых кабелях Категории 6 устанавливаются разделители для еще большего разнесения пар. Уменьшение затухания и увеличение размера проводника делает кабель Категории 6 значительно надежнее в эксплуатации, что необходимо для приложений, нуждающихся в большей пропускной способности, и обеспечивает устойчивую работу сети при резких колебаниях температуры. Кроме того, некоторые кабели Категории 6 благодаря своей конструкции и изготовлению обладают исключительным балансом. Это позволят добиться невосприимчивости к шумам, как внутренним, так и внешним по отношению к кабелю.

Давайте детально разберемся с тем, как физические различия влияют на функционирование сети. Лаборатория на базе Центра компетенции Nexans в области передачи данных (Nexans Data Communications Competence Center, DCCC) провела несколько сравнительных тестов, целью которых было определение параметров целостности сигналов для кабельных систем Категории 5e и Категории 6 различных производителей. Решить, насколько это существенно, вы сможете сами при выборе кабельной системы.

СОКРАЩЕНИЕ ЧИСЛА ОШИБОК

Как было установленно в одном из предыдущих исследований, Категория 6 менее подвержена ошибкам, чем Категория 5е, причем испытание проводилось сразу для нескольких трансиверов с различными характеристиками. В тестах в лаборатории DCCC сравнивалось число ошибок (несовпадение контрольных сумм - Cyclic Redundancy Check, CRC) для Категории 5е и 6 при использовании трансивера Gigabit Ethernet. Многие ошибочно полагают, что все трансиверы одинаковы. Однако в действительности трансиверы даже одного производителя различаются. Для эксперимента было выбрано три устройства. Пакеты Gigabit Ethernet передавались по полному тракту протяженностью 100 м с тремя соединителями вначале по Категории 5е, затем по Категории 6.

Результаты тестов свидетельствуют о 13-кратном сокращении ошибок CRC при использовании Категории 6. Смена кабельной системы на Категорию 6 улучшает отношение сигнал/шум всей транспортной системы, поэтому трансиверы могут принимать пакеты Ethernet более согласованно и без ошибок. Таким образом, лучшие характеристики проводки Катего-рии 6 выражаются в большей надежности сети. Этот дополнительный запас позволяет устанавливать сетевые компоненты, применение которых в иной ситуации обернулось бы длительным простоем и дополнительными затратами.

Структурированные кабельные системы часто устанавливаются в областях с высокой температурой, таких как надпотолочное пространство, где зачастую разница температур в течение дня достигает 25°C. Эти флуктуации сказываются на характеристиках кабеля. DCCC провела серию тестов, в которых сигналы 1000BaseT передавались на расстояние 90 м по кабельным системам Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6. На различных этапах тестирования температура повышалась с помощью регулируемого нагревателя с 20 до 70°C с шагом 10°C.

Оказалось, что при высоких температурах частота ошибок при использовании проводки Категории 5е оказывается существенно выше по сравнению с Категорией 6 (см. Рисунок 2). В случае кабельной системы расширенной Категории 6 ошибки встречались еще реже.

Помимо нагрева от внешних источников тепла кабели подвергаются воздействию приложений таких, как питание по Ethernet (Power over Ethernet, PoE). В целях поддержки подачи питания по структурированной кабельной системе в отраслевых стандартах были сформулированы требования к электрическим и физическим характеристикам приложений PoE. В принятом IEEE в 2003 г. стандарте 802.3af определяется методология предоставления питания по симметричной проводке подключенным конечным устройствам. Мощность напряжения ограничивается физическими характеристиками и нормативными требованиями. Стандартами 802.3af предусматривается совместимость с имеющимся оборудованием, поэтому рекомендации рассчитаны на предоставление питания по Категории 5е, так как в большинстве сетей используются технологии 10BaseT или 100BaseTX.

Приложениям, нуждающимся в подаче питания и передаче данных по одному и тому же кабелю с витыми парами, такие как телефоны VoIP или камеры наблюдения, в конечном итоге потребуется большая мощность. Вскоре ожидается утверждение спецификации IEEE 802.3, известной как PoE Plus, которая разрабатывается уже в течение двух лет. В результате разрешенная для передачи по витой паре мощность увеличится с 13 до 60 Вт. Как видно из результатов тестов (см. выше), характеристики кабеля ухудшаются с ростом температуры вследствие более высоких вносимых потерь (Insertion Loss). Это может негативно сказаться на допустимой максимальной длине стационарной линии или тракта передачи. Установка кабелей с лучшими характеристиками, например Катего-рии 6, соответствует общим тенденциям отрасли. В них используются проводники большего диаметра, что позволяет минимизировать вносимые потери при одновременном увеличении текущей передаточной способности.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ШУМАМ

Повышенная чувствительность к внешним шумам становится критичной при увеличении скорости передачи данных, когда нужны более высокие скорости сигнализации и сложное кодирование. Внешние источники шумов - силовые линии, блоки кондиционирования, лифты, электрическое оборудование и помехи со стороны соседних кабелей - вызывают всплески напряжения, так называемый электрический быстрый переходный режим (Electrical Fast Transient, EFT). Они могут радикально повлиять на функционирование медных кабелей и привести к появлению ошибок. Между балансом и невосприимчивостью к шумам существует прямая связь. Сбалансированный кабель Категории 6 на 50% более устойчив к шумам, чем Категория 5е.

В тестах DCCC кабель Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6 подвергался EFT различного уровня в то время, когда по нему передавались пакеты Gigabit Ethernet. Соотношение между ошибками и импульсными помехами было рассчитано и отображено графически. Между сбалансированными и несбалансированными кабелями, как и между Категорией 5е и Категорией 6, наблюдаются значительные различия в производительности (см. Рисунок 3).

ОБОСНОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ

Один из основных доводов в пользу выбора Категории 5е состоит в экономии затрат. Больший диаметр проводников, меньший шаг скрутки и сложный процесс производства обуславливают высокую стоимость кабелей Категори 6. Но все относительно.

Да, с точки зрения материалов Категория 6 на 30-50% дороже. Но в действительности, если принять во внимание общую стоимость информационной системы, это расхождение оказывается пренебрежимо малым. В проектах построения вычислительной системы все затраты обычно делятся на следующие четыре категории:

Программное обеспечение (51%);

Оборудование (22%);

Сетевая инфраструктура (20%);

Обучение и документирование (7%).

При этом следует учитывать, что 20% инвестиций в сетевую инфраструктуру распределяются между пассивными и активными компонентами, а также затратами на проектирование и управление проектом. Из этой суммы на проводку приходится менее половины, а от оставшейся части на кабели - только 35%. Таким образом, кабели для локальных систем составляют менее 3% в общем бюджете проекта. Стоимость перехода с Категории 6 на Категорию 5е оказывается менее 1% от общих затрат.

Исследования показывают, что в течение жизненного цикла телекоммуникационной проводки успевает смениться по крайней мере два поколения сетевого оборудования. Вывод очевиден: проектировщикам и инсталляторам кабельных систем следует делать выбор в пользу более совершенной проводки. Если вы хотите, чтобы кабельная система поддерживала имеющиеся и будущие приложения, то, учитывая преимущества Категории 6, инвестиции в нее представляются необходимым минимумом. Если же шум, колебания температуры, растущие скорости не имеют для вас значения, то Категории 5е вполне достаточно. Выбор за вами.

Кэрол Эверетт Оливер - менеджер BerkTek, американского подразделения Nexans, RCDD.

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

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

Существует два основных типа кабелей "витая пара":

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

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

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

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

ЭВП используются в основном за пределами Северной Америки.

количества проводов в кабеле,

количества витков в этих проводах.

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

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

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

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

Кабели на основе витой пары

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

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

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

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

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

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

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

Стандарты по разводке цветов

Существует два наиболее распространенных стандарта по разводке цветов по парам:

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

Как правильно обжимать кабель "витая пара"?

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

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

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

MDI, MDIX, Auto-MDIX

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

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

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

И к чему может привести произвольный обжим?

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

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

Принятая цветовая последовательность такая:

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

Хотя от перемены цветов абсолютно ничего не изменится.

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

Перекрёстный кабель (crossover cable)

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

Оптоволоконный кабель

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

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

Существует два типа волоконно-оптических кабелей:

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

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

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