Технические характеристики витой пары.  Категории кабеля витых пар в компьютерных сетях

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

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

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

Витая пара по типу экранирования

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

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

Неэкранированный провод UTP

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

Экранированный кабель FTP

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

Кабель с двойным экранированием STP

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

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

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

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

Витая пара по типу используемой оболочки

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

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

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

Малодымная негорючая оболочка

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

Для использования вне помещения

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

Для монтажа внутри помещения

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

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

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

Категории кабелей по количеству пар и пропускной способности

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

Устаревшие категории витой пары

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

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

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

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

Широко используемые категории витой пары

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

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

Редко используемые перспективные категории

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

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

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

Как правильно выбрать витую пару для домашнего использования

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

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

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

• Необходимой скоростью передачи данных.

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

• Надобностью экранирования кабеля.

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

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

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

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

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

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.

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

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

Технические различия

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

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

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

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

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

Физические различия

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

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

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

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

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

Экранированный (STP) или неэкранированный (UTP) кабель

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

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

Цельный или скрученный кабель

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

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

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

Это перевод статьи

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 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.

Витая пара 1 категории

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.

Витая пара 2 категории

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.

Витая пара 2 категории

Витая пара 3 категории

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 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.

Витая пара 3 категории

Витая пара 4 и 5 категории

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.

Витая пара 5 категории

Витая пара 5e категории

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.

Витая пара 5e категории

Витая пара 6 категории

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. 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.

Витая пара 6 категории

Витая пара 7 категории

Особое место занимают кабели категории 7 (не UTP!):

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).

Витая пара 7 категории

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±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.

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

1.Определение "витая пара"

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

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

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

2.Категории витой пары

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

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

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

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

3.Виды витой пары: назначение и маркировка

На сегодня существуют следующие марки витой пары:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• PVC - ПВХ-пластиката. Для внутреннего применения

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

  PE - полиэтилен. Для внешней прокладки

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

  LS - Low Smoke пониженное дымовыделение при горении

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

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

  С тросом. Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

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

4.Стандарты и сертификация.

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

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

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

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

В области СКС в настоящее время действуют 3 основных стандарта:

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

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

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

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

5.Как определить качество витой пары в полевых условиях.

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

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

жила плохо держится в разъеме (плавающий контакт)

небольшая длина сегментов: обычно до 25м

непредсказуемость волнового сопротивления в зоне контакта при заделке кабеля в разъем

непредсказуемое изменение характеристик при последующей перекладке кабеля

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

И удачи Вам в Ваших начинаниях

Последние изменения внесены 15.06.17