Сечение витой пары для инета. Кабель витая пара

Витая пара (сетевой кабель) Определение витой пары, виды кабелей, описание конструкции и категорий, схемы обжимки, монтаж. http://www.сайт/lan/vitaya-para-setevoi-kabel http://www.сайт/@@site-logo/logo.png

Витая пара (сетевой кабель)

Определение витой пары, виды кабелей, описание конструкции и категорий, схемы обжимки, монтаж.

Витая пара ( twisted pair ) - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара - один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым решением для построения локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C (зачастую ошибочно называемого RJ45 или RJ-45), немного бо́льшим, чем телефонный соединитель RJ11.

Виды кабеля, который применяется в сетях

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

• незащищенная витая пара (UTP - Unshielded twisted pair) - какие-либо защита или экранирование отсутствуют;
• фольгированная витая пара (FTP - Foiled twisted pair) - также известна как S/UTP присутствует один общий внешний экран;
• защищенная витая пара (STP - Shielded twisted pair) - присутствует экран для каждой пары;
• фольгированная экранированная витая пара (S/FTP - Shielded Foiled twisted pair) - отличается от FTP наличием дополнительного внешнего экрана из медной оплетки;
• защищенная экранированная витая пара (S/STP - Screened shielded twisted pair) - отличается от STP наличием дополнительного общего внешнего экрана.

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 оконечиванием 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 скручиваниях. Кроме того, многожильный провод обладает бо́льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (patchcord ), соединяющих периферию с розетками.

Конструкция кабеля

Кабель обычно состоит из четырёх пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5-0,65 мм. Кроме метрической, применяется система AWG, в которой эти величины составляют 24 или 22 соответственно. Толщина изоляции - около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории - полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно высококачественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или тефлона, обеспечивающего высокий рабочий диапазон температур.

Также внутри кабеля встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая используется для облегчения разделки внешней оболочки - при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм и обычно изготавливается из привычного поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, начинают применяться так называемые «молодые полимеры», которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогенов (такие кабели маркируются как LSZH - Low Smoke Zero Halogen и обычно имеют яркую окраску внешней оболочки).

Самый распространенный цвет оболочки - серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки, который позволяет прокладывать линии в закрытых областях. В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании.

Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Форма внешней оболочки также может быть различна. Чаще других применяется самая простая - круглая. Только для прокладки под половым покрытием, по очевидной причине, используется плоский кабель.

Кабели для наружной прокладки обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты или стальной проволоки.

Категории кабеля

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

• CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) - телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток - «лапша » - у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
• CAT2 (полоса частот 1 МГц) - старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях token ring и ARCNet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
• CAT3 (полоса частот 16 МГц) - 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 МБит/с по технологии 100BASE-T4. 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 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.
• САТ5 (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. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e , это и есть то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2 пар, и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. Ограничение на длину кабеля между устройствами (компьютер-свитч, свитч-компьютер, свитч-свитч) - 100 м. Ограничение хаб-хаб - 5 м.

Витая пара категории 7

• 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. Существует категория CAT6a , в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500 МГц. По данным IEEE, 70 % установленных сетей в 2004 году, использовали кабель категории CAT6.
• CAT7 - Спецификация на данный тип кабеля пока не утверждена, скорость передачи данных до 100 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600-700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair).

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление равное 120 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет необратимо искажена и передача данных станет невозможной. Причиной этого может быть не только некачественный кабель, но также наличие "скруток" в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Схемы обжимки

Данные схемы обжимки витой пары приведены для кабеля категории 5 (4 пары проводников). Обжимается коннектором 8P8C.

Существует 2 схемы обжимки кабеля: прямой кабель и перекрёстный (кросс-овер) кабель. Первая схема используется для соединения компьютера со свитчем/хабом, вторая для соединения 2 компьютеров напрямую и для соединения некоторых старых моделей хабов/свитчей (uplink порт).

Вариант по стандарту EIA/TIA-568A:

1	= = = =				= = = =	1 зелёно-белый
2	====				====	2 зелёный
3	= = = =				= = = =	3 оранжево-белый
4	====				====	4 синий
5	= = = =				= = = =	5 сине-белый
6	====				====	6 оранжевый
7	= = = =				= = = =	7 коричнево-белый
8	====				====	8 коричневый

И по стандарту EIA/TIA-568B:

1	= = = =				= = = =	1 оранжево-белый
2	====				====	2 оранжевый
3	= = = =				= = = =	3 зелёно-белый
4	====				====	4 синий
5	= = = =				= = = =	5 сине-белый
6	====				====	6 зелёный
7	= = = =				= = = =	7 коричнево-белый
8	====				====	8 коричневый

Перекрёстный кабель для соединения двух сетевых карт напрямую на скорости 100 Мегабит/с (Crossover)
10base-T/100base-TX crossover (T568B)
№ контакта - цвет жилы - № контакта на другом конце кабеля

1	= = = =				= = = =	1
2	====				====	2
3	= = = =				= = = =	3
4	====				====	4
5	= = = =				= = = =	5
6	====				====	6
7	= = = =				= = = =	7
8	====				====	8

Перекрёстный кабель для соединения двух сетевых карт напрямую на скорости 1 Гигабит/с (Crossover)
10base-T/100base-TX/1000base-TX/T4 crossover (T568B)
№ контакта - цвет жилы - № контакта на другом конце кабеля

1	= = = =				= = = =	1
2	====				====	2
3	= = = =				= = = =	3
4	====				= = = =	4
5	= = = =				====	5
6	====				====	6
7	= = = =				====	7
8	====				= = = =	8

Обжимной инструмент (кримпер)

Бело-оранжевая жила меняется с бело-зелёной, оранжевая с зелёной (для 100-мегабитного соединения); синяя жила меняется с бело-коричневой, бело-синяя с коричневой (для гигабитного соединения, для 100 мегабит их можно обжать в любом порядке или вообще не обжимать).

Использование кабеля, обжатого не по стандарту, может привести к тому, что кабель работать не будет, или будет очень большой процент потерь (в зависимости от длины кабеля), а также - ситуациям полной проверки кабеля для определения назначения тех или иных пар.

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

Данные схемы обжимки подходят как для 100-мегабитного соединения, так и для гигабитного. При использовании 100 мегабитного соединения используются только 2 из 4 пар, а именно оранжевая и зелёная. Синяя и коричневая пары в таком случае могут быть использованы для подключения второго компьютера по тому же кабелю. Каждый конец кабеля раздваивают на два по две пары, и получают как бы два кабеля, но под одной изоляцией. Однако данная схема подключения может снизить скорость и качество передачи информации. При использовании гигабитного соединения используются 4 пары проводников.

Также существуют ограничения на выбор схемы перекрёстного соединения жил, накладываемые стандартом Power-Over-Ethernet (POE), однако данный стандарт ещё до конца не утверждён. При прямом соединении жил в кабеле ("один к одному"), данный стандарт будет работать автоматически.

Монтаж

При монтаже кабеля витая пара должна выдерживаться заданная кривизна в местах изгиба. Превышение может привести к уменьшению сопротивляемости наводкам или к разрушению кабеля.

При монтаже экранированной витой пары необходимо следить за целостностью экрана по всей длине кабеля. Растяжение или изгиб приводит к разрушению экрана, что влечет уменьшение сопротивляемости наводкам. Дренажный провод должен быть соединен с экраном разъема.

Операции с документом

Виды кабеля, применяемого в сетях

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

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

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединён 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 и называется жила-монолит, а во втором - из нескольких и называется жила-пучок.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъёмы 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.

Конструкция витопарного кабеля

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

Также внутри кабеля встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая используется для облегчения разделки внешней оболочки - при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.

Внешняя оболочка 4-парных кабелей имеет толщину 0,5-0,9 мм в зависимости от категории кабеля и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела , который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, для изготовления оболочки используются полимеры, которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются как LSZH - Low Smoke Zero Halogen). Кабели, не поддерживающие горение и не выделяющие дым, разрешается прокладывать и использовать в закрытых областях, где могут проходить воздушные потоки системы кондиционирования и вентиляции (так называемых пленум-областях).

В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании. Самый распространённый цвет оболочки кабелей - серый. У внешних кабелей внешняя оболочка чёрного цвета. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.

Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Форма внешней оболочки кабеля витая пара может быть различной. Чаще других применяется круглая форма. Для прокладки под ковровым покрытием может использоваться плоский кабель.

Кабели для наружной прокладки обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты или стальной проволоки.

Категории кабеля

Телефонная катушка с кабелем образца 1933 года

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• CAT7a (полоса частот 1200 МГц) - разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с.

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±15 Ом , в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Причиной проблем с передачей данных может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Схемы обжима

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:

• для создания прямого кабеля - для соединения порта сетевой карты с коммутатором или концентратором ,
• для создания перекрёстного (использующего кроссированный MDI, англ. MDI-X ) кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей концентраторов или коммутаторов (uplink-порт).

Обжимается разъём 8P8C (зачастую ошибочно именуемый RJ45).

Прямой кабель (straight through cable)

Вариант по стандарту EIA/TIA-568A

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

В случае, если нужен кабель MDI с внешним кроссированием, так называемый «прямой» кабель для подключения компьютер на хаб /свитч используются следующие схемы:

При соединении EIA/TIA-568B, AT&T 258A 1: Бело-оранжевый 2: Оранжевый 3: Бело-зелёный 4: Синий 5: Бело-синий 6: Зелёный 7: Бело-коричневый 8: Коричневый

Старые цвета витой пары: 1: синий 2: оранжевый 3: чёрный 4: красный 5: зелёный 6: жёлтый 7: коричневый 8: серый

При соединении EIA/TIA-568A 1: Бело-зеленый 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый 4: Синий 5: Бело-синий 6: Оранжевый 7: Бело-коричневый 8: Коричневый

По одной из этих схем обжимаются разъёмы с обеих сторон.

- (англ.)

Перекрёстный кабель (crossover cable)

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

Если нужен кабель MDI-X с внутренним кроссированием, «crossover» кабель для соединения например, «компьютер-компьютер» (со скоростью до 100 Мб/с), то с одной стороны кабеля применяется схема EIA/TIA-568B, с другой EIA/TIA-568А

- Ethernet Cable - Color Coding Diagram (англ.)

Вариант для скорости 1000 Мбит/с

Для соединений на скоростях до 1000Мб/с при изготовлении "crossover" кабеля одну сторону надо обжать по стандарту EIA/TIA-568B, а вторую так:

1: Бело-зелёный 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый 4: Бело-коричневый 5: Коричневый 6: Оранжевый 7: Синий 8: Бело-синий

- Crossover Patchkabel Gigabit (1000 BaseT) (нем.)

Общие положения

Какой кабель использовать для IP камер видеонаблюдения, при проектировании локально-вычислительных сетей или интегрированных систем безопасности?

Назначение.

Выбирать utp кабель витая пара нужно в зависимости от поставленной цели. Каждый кабель имеет свое назначение и лучше справится со своей задачей.
Какой кабель можно проложить под землей? Какой использовать на улице? Какой можно «пустить» на ? Какой можно использовать в детских учреждениях/больницах? Какой использовать в местах массовых скоплений людей: торговых центрах, аэропортах, вокзалах?

Расшифровка обозначений кабеля "витая пара".

Обратите внимание, провод может иметь несколько маркировок в разных сочетаниях, например: FRLSLTx.

PE	Кабель для улицы (внешней прокладке). Защитная внешняя оболочка, состоит из светостабилизированного полиэтилена черного цвета (СПЭ), имеет аббревиатуру PE. Устойчив к ультрафиолету, погодным осадкам и способен эксплуатироваться при температурах, в диапазоне: -60°С до +70°С
Трос	Наличие троса. Позволяет прокладывать витую пару «воздухом» между опорами при помощи анкерных натяжных зажимов или иных устройств. на кабель с тросом в каталоге.
К	Бронированный кабель. Поверх оболочки наложена броня в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок, позволяющая защитить кабель от грызунов. Подойдет для прокладке под землей. Имеет индекс в маркировке К (бронепокров из стальных круглых проволок).
PUR	Кабель для прокладке в сырых помещениях и химически агрессивных средах: кислотах, бензине, жирах, маслах, озоне, гидролизе, воде и холоде - имеет маркировку: PUR, изготавливается из безгалогенного термопластичного полиуретана оранжевого цвета.
LS	Кабель пониженной пожароопасности, с низким дымо- и газовыделением, серого или белого цвета подойдет для монтажа на промышленных предприятиях.
нг(A)	Не распространяющий горение по категории А
HF	Безгалогенный (Halogen Free). Покрытие изготовлено из безгалогенной полимерной композиции. Безгалогенный провод применяется в местах, с повышенными требованиями к общей безопасности: в местах массовых скоплений людей. Кабелю предъявляются очень высокие требования: кабельная магистраль должна сохранять работоспособность не менее 1,5 ч в условиях возникновения пожара, защитная оболочка не должна поддерживать горение, и он должен быть абсолютно безопасен для окружающей среды. на безгалогенный кабель в каталоге.
LSLTx	Низкотоксичный (Лоутокс). Кабель с низкой токсичностью продуктов горения. Предназначен для прокладки в зданиях детских образовательных учреждений, учреждений здравоохранения и социальных домах.
FR	Огнестойкий кабель, применяется для систем оповещения: управления эвакуацией (СОУЭ), речевых систем оповещения, передающих данные по сетям Ethernet
FRLS	Огнестойкий, с низким дымо/газовыделением. Применяется при монтаже в офисных помещениях, промышленных предприятиях, на территории метрополитена.
FRHF	Огнестойкий, безгалогенный. Применяется при монтаже жилых/не жилых помещений, в том числе в местах с массовым пребыванием людей, а так же в помещениях с микропроцессорной техникой: Дата центры, серверные. на огнестойкий, безгалогенный кабель в каталоге.
PVC	Кабель для помещения (внутренней прокладке). Имеет ПВХ оболочку, обычно серого или белого цвета. Допускается использовать во вне помещений, при условии защиты от прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.
LSZH; ZH нг(A)-HF	LSZH (Low Smoke Zero Halogen, означает-низкое дымовыделение, безгалогенный), иногда его пишут как: LSOH. В России согласно: ГОСТ Р 54429-2011 и ГОСТ 31565-2012 данный кабель будет иметь маркировку: ZH нг(A)-HF. Применяется при размещении в метрополитене, промышленных предприятиях, офисных помещениях, высотных зданиях, зданиях-комплексах, в том числе с массовым скоплением людей, помещениях, оснащенных компьютерной и микропроцессорной техникой.
Экран	Наличие экрана. Для защиты от электрических шумов и помех используется экран, он может быть общим-сразу для всех жил кабеля или для каждой пары. В качестве общего экрана может выступать оплетка, фольга или оплетка с фольгой вместе.
U/UTP	UTP - Не экранированная витая пара. на кабель в каталоге.
F/UTP	FTP - Общий экран из фольги. на кабель в каталоге.
S/UTP	STP - Общий экран из оплетки
U/FTP	STP - Экран для пар в виде фольги
F/FTP	FFTP - Экранированный фольгой кабель с экранированной фольгой вокруг каждой пары
S/FTP	SFTP - Общий экран в виде оплетки с экраном пар из фольги
SF/UTP	SFTP - общий экран из оплетки и из фольги
SF/FTP	SFTP - общий экран из фольги и оплетки, а также с экранированными фольгой парами
Категория 5e	Наиболее популярный тип кабеля, имеет рабочую частоту до 125Mhz, позволяет организовать скорость передачи данных до 100 Мбит/с (при использовании 4жил: 1,2,3,6) и скорость передачи данных до 1 Гбит/с (при использовании 8жил). Жилы центрального проводника могут быть медными или омедненными с диаметром от 0,46 - 0,52 мм. на категорию 5е в каталоге.
Категория 6	В Категории 6 используются проводники большего диаметра и меньший шаг скрутки, по сравнению с 5ой, это способствовало увеличению пропускной способности кабеля. Имеет рабочую частоту 250Mhz. Позволяет организовать скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 55м. на категорию 6 в каталоге.
Категория 6a	Рабочая частота 500Mhz. Позволяет организовать скорость передачи данных до 10 Гбит/с на расстояние до 100м. Применяется в сетях: 10 Gigabit Ethernet. на категорию 6а в каталоге.
Категория 7	Скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Рабочая частота до 700Mhz. на категорию 7 в каталоге.
Категория 7a	Скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Применяется в сетях: 10GBASE-T. Рабочая частота до 1200 Mhz. На сегодняшний день, предлагает max ширину канала при построении сети на основе витой пары. на категорию 7а в каталоге.
+2*X	Комбинированная витая пара. Имеет дополнительные токопроводящие жилы: Обычно, медные или алюминиевые, сечением от 0,5-1,5 мм². Рабочее напряжение до 600В переменного или постоянного тока. Комбинированный кабель позволяет передавать цифровой сигнал и подавать питание на электрооборудование (камеру видеонаблюдения, ик подсветку, обогрев камеры, видеорегистратор, коммутатор, и др. сетевые устройства). на выбор комбинированной витой пары с доп. питанием в нашем каталоге.
Solid	Обозначает, что проводники витой пары - моножильные (цельные). Такой кабель имеет лучшие волновые характеристики, и худшие механические. При построении систем видеонаблюдения желательно использовать именно его.
Stranded или Flex	Многожильная витая пара. Такой кабель лучше изгибается, способен выдерживать большее количество перегибов, рекомендуется использовать в местах подверженных вибрации или движению: например на автотранспорте. Также он лучше подойдет для изготовления патч-кордов ( в каталоге).

Вопросы, замечания и предложения пишите на: samohvalov@сайт

Витая пара относится к кабельным системам со своей структурой, применяется для передачи информации в сетях телекоммуникаций. Подключение к устройствам сети производится разъемом 8Р8С. Рассмотрим технические данные витой пары, учитываемые при образовании вычислительных сетей.

Большая популярность использования витой пары вызвана тем, что она совмещается с разными типами оборудования, проста в установке, имеет низкую стоимость для образования сети. Опрессовка производится специальными клещами для обжима.

Скручивание проводов производят с определенной целью. Переплетение проводов с определенным шагом плетения образует пару проводов, с помощью которых качество связи улучшается. Помехи от электромагнитных волн оказывают равномерное влияние на провода в паре, снижают взаимные наводки во время передачи сигналов, внешних факторов во время работы.

Устройство

Витая пара имеет различные технические данные. Это зависит от категории. Он состоит из множества медных проводников, образующих пару. Проводники могут быть в изоляции из поливинилхлорида, либо полипропилена. Кабели повышенного качества оснащены тефлоновой изоляцией, либо полиэтилена. Такая изоляция дает гарантию малых диэлектрических потерь, защищает проводники от повышенного нагрева. Проводники могут быть из одной или нескольких жил, составляющих пучок.

Чтобы было удобно разделывать кабель, в оболочке предусмотрена капроновая нить для разрыва. Наружная оболочка изготавливается из поливинилхлорида, а также огнестойких полимеров.

У нас в стране витая пара маркируется:

нг(A) — HF; нг(B) — HF; нг(C) — HF; нг(D) — HF;

Наружная оболочка изготовлена из гидрофобного полиэтилена. Его наносят поверх ПВХ оболочки. Пустую область в кабеле заполняют гидрофобным гелием, а также могут оснастить бронированием специальной лентой.

Применением разных цветов выполняют идентификацию и назначение оболочки кабеля. Черный цвет показывает, что кабель защищен от сырости, стойкость к горению имеет оранжевый кабель. Сетевой кабель светло-серый используют внутри офисов, жилых домов.

Типы

Кабели связи бывают многожильными и одножильными, а также, с экранированной оболочкой и без экрана.

Витая пара с одинарной жилой используется для проведения линии в стене, не подключается непосредственно к устройствам. К кабелю подключают оборудование оконечного вида, например, розетку (терминирование). Такой кабель имеет легко переламывающиеся жилы.

Витая пара с несколькими жилами применяется для коммутации цифровых устройств. Такой кабель подходит для изгибов, у него тонкие жилы. Многожильный кабель обладает значительным сигналом затухания, поэтому его наибольшая длина не должна быть больше 100 м.

Типы экранирования:

• UТР – без экрана.
• FТР – экран из фольги.
• SТР – экран каждой пары и общая сетка.
• S/FТР – экран из фольги для пар и наружный экран.
• U/SТР – общего экрана нет, каждая пара с экраном.
• SF/UТР – два наружных экрана.

Категории по скорости передачи

Категории витых пар делятся на категории по принципу интервала частоты пропускания сигнала. Это достигается числом витков. Чем выше частота пропускания и число витков, тем выше категория.

Особенности использования витой пары

За последнее время в науке произошел большой прогресс, но многие изобретения были сделаны еще в 19 веке. Сегодня витая пара используется широко:

• Передача данных видеосигнала.
• Локальные сети.
• Телефонные линии.
• Передача электронных сигналов.

Достоинства соединения с помощью витой пары

Если сравнивать коаксиальный шнур и витую пару, то лучшей защитой потока данных от помех обладает витая пара, ввиду ее структурных особенностей. Это особенно заметно на расстоянии около 2 километров. Сигнал получается четким и чистым, особенно, если использован заземленный провод с экраном. Такой провод актуален в местах с большим электромагнитным излучением.

Линия может одновременно передавать несколько сигналов: звук, видео, телеметрические данные. Есть одно ограничение: число пар в кабеле. Чтобы не было влияния этих пар друг на друга в кабеле, шаги скрутки делают разными. Чем точнее будет балансировка, тем негативное воздействие пар друг на друга будет ниже.

Расходы на установку и подключение локальной сети компьютеров или видеонаблюдения с разными мониторами и камерами снижаются, так как требуется меньшая длина кабеля. Если витая пара прокладывается на расстояние более двух километров, то частота сигнала заметно затухает. Поэтому сетевой кабель чаще применяется в коротких сетях. Лучше выбирать кабель из медных жил, а не из омедненной стали.

Обжатие витой пары

Разберемся, как обжимать витую пару, необходимую для соединения компьютеров между собой в локальной сети, либо подключение телевизора к хабу, либо другого медиа устройства.

У нас есть кабель, коннекторы и обжимные клещи, необходимые для обжатия самой витой пары. Рассмотрим, как обжимаются два разных коннектора. Один двухкомпонентный, другой однокомпонентный. Двухкомпонентный коннектор состоит из двух частей, имеет дополнительную вставку, которая якобы позволяет облегчить сборку проводов в коннекторе. Однокомпонентный коннектор не имеет никаких вставок.

Витая пара имеет четыре витые пары из восьми проводников. Это означает, что имеется восемь проводов, разделенных по цветам. Из них каждые два провода скручены между собой, тем самым они образуют витую пару.

Для домашней сети подойдет кабель категории 5Е. Он предназначен для прокладки внутри помещений. Существует более дешевый вариант кабеля, где вместо восьми проводников всего четыре провода. То есть, в кабеле имеется всего две витые пары.

Существует много схем обжатия коннекторов локальной сети. Один стандарт — прямого соединения, второй – кросс соединение.

Прямое соединение используется для соединения компьютер – хаб, и подключения других устройств к хабу. Второе используется для соединения двух компьютеров, либо для подключения компьютера к хабу. Рекомендуется обжимать кабель по второму варианту. Если соедините компьютер с хабом, то этим же кабелем можете соединить и два компьютера. Вам не придется пережимать кабель, который был обжат первым вариантом.

На рисунке видно, что некоторые провода перекрещиваются. Это означает, что на одном коннекторе идет нумерация одна, на втором коннекторе будет нумерация этих же проводов совсем другая.

Существуют стандарты обжатия проводов по цветам. Для передачи данных используется всего лишь четыре провода. Это 1, 2, 3, и 6 проводники. Они и есть самые главные провода. Они перекрещиваются следующим образом: первый – третий, второй – шестой. Остальные провода идут параллельно.

Рассмотрим, как коннектор по второй схеме. Для начала мы должны обрезать конец провода с помощью клещей. Для этого в них есть специальный нож.

Расправляем провода, и раскручиваем пары, выпрямляем проводники. Распределяем их по цветам, как было показано на рисунке. Разравниваем их, чтобы они плотно прилегали друг к другу.

Еще раз проверяем расположение по цветам. Теперь берем обжимные клещи и ножом, который в них имеется, отрезаем проводники длиной 1,5 см от края внешней изоляции.

После обрезки имеется ровный аккуратный край. Теперь берем коннектор. Если коннектор повернуть к себе, то первый контакт будет располагаться справа, а восьмой слева. Теперь вставляем проводники в коннектор. Одновременно прижимаем их к плоскости гребенки и к нижней стенке коннектора.

Там имеются специальные направляющие, для каждого провода свой направляющий канал. Вставляем до конца. Каждый проводок должен блестеть. Это говорит о том, что он уперся в пластиковый корпус и вставлен до конца.

Теперь нужно зажать коннектор при помощи клещей. Вставляем коннектор в специальный паз клещей и зажимаем.

Тем самым зажимается гребенка контактов на проводах, а с другой стороны происходит зажатие изоляции. Это правильно обжатый коннектор RJ-45, все сделано правильно. Теперь снять его практически невозможно.

Обжим двухсоставного коннектора

Теперь рассмотрим, как обжимается двухсоставной коннектор. Также чистим изоляцию, расправляем провода, выпрямляем их. Если капроновая нить, находящаяся в изоляции, мешает, то ее можно обрезать.

Первый провод должен быть не бело-оранжевый, а бело-зеленый. Все цвета проводов набираются по вышеприведенной схеме. Все операции те же, только другие цвета. Еще разница состоит в том, чтобы облегчить обжатие контактов, имеется пластиковая вставка. У нее есть небольшой уступчик, который мы располагаем вверх. Обрезаем ровно провода, вставляем провода в эту вставку.

Особенность этого коннектора в том, что возникают сложности со вставлением проводов во вставку. Но удобно тем, что она держит провод, сохраняет порядок и нумерацию проводов. Теперь еще раз обрезаем провода, делаем ровный край на расстоянии 5 мм от вставки.

Теперь также одеваем коннектор, только уже прижимать пластик не нужно.

Вставляем провода со вставкой до конца. Теперь вставляем коннектор с проводами в обжимные клещи и также зажимаем.

Наш коннектор обжат. Мы получили небольшой патч-корд для соединения двух компьютеров, либо подключения компьютера к хабу.

Электрический сигнал может быть передан получателю по каналу связи в виде проводной или кабельной линии. В процессе распространения несущего колебания в канале связи передаваемый сигнал может искажаться, поражаться шумами и помехами природного и индустриального характера. Минимизация влияния искажений и шумов достигается за счет выбора способа модуляции, частоты и мощности несущего колебания и других факторов.

Достоинство аналогового способа представления и передачи сообщения заключается в том, что аналоговый сигнал в принципе может быть абсолютно точной копией сообщения. Недостатки аналогового способа являются, как часто бывает, продолжением его достоинств. Аналоговый сигнал может иметь любую форму, поэтому, если, например, при записи к сигналу добавился шум, то выделить оригинальный, или записываемый, сигнал на фоне шума очень трудно и часто невозможно. Аналоговому способу присущ эффект накопления искажений и шумов, который может ставить предел расширению функциональных возможностей аналоговых систем. Аналоговая техника связи прошла длинный путь усовершенствований и достигла высокого уровня. Однако дальнейшее расширение функциональных возможностей и повышение качественных показателей аналоговой аппаратуры связано с затратами, которые могут сделать новое оборудование недоступным для массовой потребительской аудитории. Сейчас аналоговая техника уступает место цифровым системам.

С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако, ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала.

Для передачи непрерывных сообщений с помощью цифровой системы связи аналоговые сигналы, отображающие непрерывные сообщения, должны быть подвергнуты дискретизации и квантованию.

Оцифровка сигнала всегда связана с появлением шумов и возникновением искажений (частотных, нелинейных, а также некоторых специфических искажений). Однако аналого-цифровое преобразование выполняется в цифровой системе связи только один раз. Сигнал в цифровой форме может затем претерпевать любое количество обработок и преобразований, и при этом уже не вносятся дополнительные искажения и шумы.

Исторически сложилось так, что первые линии для передачи сигнала, начиная от примитивного проволочного телеграфа и заканчивая современными коаксиальными линиями, были несимметричными.

Передачу сигналов по коаксиальному кабелю называют несимметричной передачей, так как коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Несмотря на хорошее экранирование, коаксиальный кабель подвержен воздействию помех, поэтому передача с его помощью композитного сигнала и компонентного видеосигналов на значительные расстояния невозможна. Кроме того, коаксиальный кабель требует согласования выходного импеданса источника и входного импеданса приемника со своим характеристическим импедансом, особое внимание приходится уделять раскладке кабеля и заделке разъемов.

Поскольку жизнь и работа современного человека буквально насыщены радиоэлектронной аппаратурой, ясно, что проблема электромагнитной совместимости, защиты линий передачи сигналов от шумов и помех будет только усложняться.

Дальнейшее усовершенствование экранирования кабелей дает незначительный эффект при одновременном существенном росте их стоимости, поэтому потребовалось принципиально новое техническое решение. И оно было найдено за счет разработки схем балансной передачи сигнала или симметрирования.

При балансной передаче сигнала все электромагнитные помехи и шумы одинаково воздействуют на оба сигнальных провода линии. Когда сигнал достигает приемного конца линии, он попадает на вход дифференциального усилителя с хорошо сбалансированным фактором коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС).

Если два провода имеют схожие характеристики и достаточно закруток на метр (чем больше, тем лучше), на них будут одинаково воздействовать шумы, падение напряжения и наводки. Усилитель с хорошим КОСС на приемном конце линии устранит большую часть нежелательных шумов.

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

Балансная передача сигнала

Идея балансной передачи сигнала состоит в том, что для нее используется три, а не два провода (как в несимметричных линиях) (рис. 1). Входной сигнал перед подачей в линию инвертируется таким образом, что сигнал U г2 отличается по фазе от сигнала U г1 на 180 градусов. Понятно, что шумы и помехи, наводимые в обоих сигнальных проводах линии, будут иметь одинаковую амплитуду и фазу.

На выходе линии устанавливается дифференциальный усилитель, который устроен таким образом, что усиливает сигналы, пришедшие на его входы в противофазе и подавляет синфазные сигналы.

Рис. 1. Балансная передача сигнала

Из рисунка видно, что последовательно с проводниками сигнальных линий оказываются включенными два синфазных напряжения шумов U ш1 и U ш2 , которые вызывают появление токов шумов I Ш1 и I Ш2 . Источники U Г1 и U Г2 совместно создают сигнальный ток I Г . При этом суммарное напряжение на нагрузке составит

U H = I ш1 R H1 - I ш2 R H2 + I Г (R H1 + R H2 )

Первые два члена в правой части уравнения представляют собой напряжения шумов, а третий член – напряжение полезного сигнала. Если I Ш1 равен I Ш2 и R H1 равно R Н2 , то напряжение шумов на нагрузке равно нулю:

U Н = I Г (R H1 + R H2 )

т. е. шумы и/или помехи компенсируют друг друга.

Степень симметрии схемы, или коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), определяется как отношение синфазного напряжения шумов к вызванному им дифференциальному напряжению шумов и выражается обычно в децибелах (дБ).

Чем лучше симметрия схемы, тем большее подавление шумов можно получить. Если было бы возможно достичь совершенной симметрии, шумы вообще не могли бы проникать в систему. От хорошо спроектированной системы можно ожидать симметрию 60 – 80 дБ. Можно получить и лучшую симметрию, однако для этого обычно требуются специальные кабели, и может понадобиться индивидуальная подстройка схемы.

СОВЕТ
Применяйте симметрирование в сочетании с экранированием там, где уровень шумов должен быть ниже уровня, достижимого при использовании только экранирования, или даже вместо экранирования.

Как и любое техническое решение, симметрирование линий передачи сигнала имеет свои недостатки.

• Симметричная линия передачи сложнее и дороже несимметричной, так как для нее необходимы передатчик и приемник балансного сигнала;
• Если уровень помех слишком велик, приемник балансного сигнала может войти в режим насыщения и передача сигнала прекратится;
• Из-за затухания сигнала в кабеле приходится ставить промежуточные усилители, которые вносят дополнительные накапливающиеся искажения;
• При использовании промежуточных усилителей, возможно, потребуется коррекция сигнала.

Кабели для передачи балансных сигналов

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

Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Кабели витой пары сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачи сигнала.

Рис. 2. Внешний вид кабеля неэкранированной витой пары

Конструкцию кабеля витой пары понятна из рисунка.

Калибр определяет сечение проводников. Кабели и провода маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge – американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0.13 мм 2), 24 AWG (0.2 – 0.28 мм 2) и 22 AWG (0.33 – 0.44 мм 2). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки.

Толщина изоляции – около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории используется полипропилен (PP) или полиэтилен (PE). Наиболее качественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, которые обеспечивают низкие диэлектрические потери, или из тефлона, который обеспечивает работу кабеля в широком диапазоне температур.

Разрывная нить (обычно из капрона) используется для облегчения разделки внешней оболочки: при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников.

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм, и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает ее хрупкость. Это необходимо для получения точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, начинают применяться так называемые «молодые полимеры», которые не поддерживают горения, и не выделяют при нагреве ядовитых газов-галогенов. Их широкому внедрению пока мешает только более высокая (на 20-30%) цена.

Самый распространенный цвет оболочки – серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.

Кроме данных о производителе и типе кабеля, его маркировка обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна. В недорогих кабелях пары уложены в оболочке «как попало». Более качественные варианты предусматривают парную (по две пары между собой) или четверочную скрутку (все четыре пары вместе). Последний вариант позволяет уменьшить толщину сердечника и достигнуть лучших электрических характеристик.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно. В настоящее время действуют стандартные определения 5 категорий кабеля (Cat 1 – Cat 5), однако уже выпускаются кабели категорий 6 и 7.

Для идентификации пар внутри кабеля используют цветовую маркировку. Так первые четыре пары имеют соответственно базовые цвета: Синий, Оранжевый, Белый и Коричневый. Чаще всего основной провод в паре целиком окрашивается в базовый цвет, а дополнительный провод имеет белую изоляционную оболочку с добавлением полосок базового цвета.

Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних излучений, а также снижает потери мощности в кабеле в виде излучения. Экранированная витая пара имеет множество разновидностей.

СОВЕТ
Наличие экрана требует при проведении монтажных работ выполнения качественного заземления, что усложняет и удорожает кабельные системы на STP, но при корректном заземлении экрана обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость кабельной системы с остальными источниками и приемниками помех

Однако некорректное заземление экрана может приводить и к обратному результату. Кроме того, наличие экрана, который требуется заземлять с обоих концов кабеля, может вызвать проблему обеспечения равенства «земляного» потенциала в пространственно разнесенных точках.

Кабель на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP) в настоящее время являются основной средой передачи данных для неоптических технологий. Кабель сочетает хорошие электрические и механические характеристики с удобством монтажа и сравнительно невысокой стоимостью.

Классификация кабелей на витой паре приведена в таблице 1.

* Не стандартизованы.

Кабели категории 1 применяют там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабели для передачи сигналов звукового диапазона и низкоскоростной (десятки Кбит/c) передачи данных. До 1983 года UTP cat.1 был основным кабелем для телефонной разводки в США.

Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году. При полосе пропускания 16 МГц этот кабель использовался для построения высокоскоростных по тому времени сетей и в настоящее время кабельные системы многих зданий построены на UTP cat.3, который используется как для передачи данных, так и для передачи сигналов звукового диапазона.

Кабели категории 4 представляют собой улучшенный вариант UTP cat.3 – у них полоса пропускания расширена до 20 МГц, улучшена помехоустойчивость и снижены потери. На практике эти кабели применяются редко; в основном там, где необходимо увеличить длину линии с обычных 100 м до 120-140м.

Кабели категории 5 специально разработаны для поддержки высокоскоростных компьютерных технологий, таких как FastEthernet и GigabitEthernet. Полоса пропускания кабеля 5 категории – 100МГц. Кабель категории 5 в настоящее время заменил UTP cat.3 и является основой всех новых кабельных систем.

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7 , которые выпускаются сравнительно недавно и имеют полосу пропускания 200 и 600 МГц соответственно. Кабели категории 7 обязательно экранируются; UTP cat.6 могут быть как экранированными, так и нет. Они используются в высокоскоростных сетях на отрезках большей длины, чем UTP cat.5. Эти кабели значительно дороже 5-ой категории и по стоимости приближаются к волоконно-оптическим кабелям. Кроме того, они пока не стандартизированы и их характеристики определяются только фирменными стандартами, из-за чего возникают проблемы при тестировании кабельной системы (спецификация по тестированию TSB‑67 стандарта EIA/TIA-568A не включает кабели 6-ой и 7-ой категорий).

Некоторыми фирмами уже выпускаются кабели витой пары категории 8. Они предназначены для передачи данных на частоте до 1200 МГц (широкополосные системы кабельного телевидения и современные приложения типа SOHO). Кабель состоит из 4 индивидуально экранированных витых пар, в общей оплетке, покрытой оболочкой из LSZH материала для использования внутри помещения. Благодаря индивидуальному экранированию пар алюминиевой фольгой, кабель обладает крайне высокими значениями NEXT. Для кабелей этой категории характерны стабильные значения волнового сопротивления и затухания, а также отсутствие резонанса на частоте до 1200 МГц.

Кабели 8 категории соответствуют жестким требованиям стандарта ISO 11801 (2-ое издание) и превышают требования стандартов ISO/IEC 11801 для классов D, E, F и IEC 61156-5, IEC 61156-7 (CVD) для категорий 5е, 6 и 7.

STP с обозначением вида «Type xx» – «классическая» витая пара, разработанная IBM для компьютерных сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в отдельный экран из фольги, обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс – 150 Ом. Распространенные кабели STP Type1 – одножильный калибра 22 AWG, STP Type 6 – многожильный 26 AWG и STP Type 9 – одножильный 26 AWG. Кабель Type 6A, используемый для коммутационных шнуров, не имеет индивидуального экранирования пар.

ScTP (Screened Twisted Pair) – кабель, в котором каждая пара заключена в отдельный экран.

FTP (Foilled Twisted Pair) – кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги.

PiMF (Pair in Metal Foil) – кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары – в общем экранирующем чулке. По сравнению с «классическим» STP этот кабель тоньше, мягче и дешевле (хотя про кабель PiMF на 600 МГц такого уже не скажешь).

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения – 100 и 150 Ом, стандарты ISO11801 и EN50173 добавляют еще и 120 Ом. Заметим, что кабель UTP практически всегда имеет импеданс 100 Ом, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 Ом. В настоящее время существуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 Ом. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 калибра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6 штук из 4-парных.

Кабели чаще всего бывают круглыми – в них элементы собираются в пучок. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (Undercarpet Cable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (Solid) или гибкими многожильными (Stranded или Flex).

СОВЕТ
Для стационарных инсталляций применяйте кабель с одножильными проводами, который обычно обладает лучшими и более стабильными характеристиками

Для подключения абонентского оборудования, и коммутации используются гибкие кабели (шнуры, патч-корды).

Патч-корд (patch cord) – это отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1-10 м с вилками RJ-45 на концах.

Для обеспечения устойчивости к постоянным изгибам, проводник у них выполнен не из одной, а из семи более тонких медных проволок толщиной около 0,2 мм каждая (многопроволочная конструкция). Той же цели служит более толстая (до 0,25 мм) изоляция, и внешняя оболочка повышенной гибкости.

Из-за большего, в сравнении с обычным, затухания использовать кабель для шнуров оправдано только на небольшие расстояния, как правило, не более 5 метров с каждой стороны линии.

Кабели соединяются между собой с помощью коннекторов. Коннектор обеспечивает механическую фиксацию и электрический контакт. Как и кабели, они классифицируются по категориям, определяющим диапазон рабочих частот.

Для витой пары широко применяют модульные разъемы (Modular Jack), широко известные под названием RJ-45: розетки (Outlet, Jack) и вилки (Plug). Само сокращение RJ расшифровывается как Registered Jack.

Рис. 4. Кабельный разъем RG-45

Розетки категории 5 (на них должно быть соответствующее обозначение) отличаются от розеток 3-й категории способом присоединения проводов: в категории 5 допустим только зажим провода ножевым разъемом (типа S110), в категории 3 применяют и зажим провода под винт. Кроме того, на плате розетки категории 5 имеются согласующие реактивные элементы с нормированными параметрами, выполненные печатным способом. Категорию модульных вилок на взгляд определить затруднительно. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой игольчатых контактов. Для экранированной проводки розетки и вилки должны иметь экраны, сплошные или же только обеспечивающие соединение экранов кабелей.

Для коммутации кабельных каналов и подключения сетевого оборудования используют патч-панели, (рис. 4) которые выпускаются многими фирмами, и настенные розетки (рис. 5).

Основные характеристики витой пары

Характеристики кабеля витой пары напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачe сигнала.

Рис. 7. Пояснение сбалансированности витой пары

Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля, поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro Magnetic – EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящихся в противофазе. За счет этого суммарное излучение «идеальной пары» стремится к нулю.

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, пары скручивают с различным шагом.

Как всякий проводник, витая пара имеет сопротивление переменному электрическому току (характеристический импеданс ). Для различных частот это сопротивление может быть различным. Витая пара имеет импеданс обычно 100 или 120 Ом. В частности для кабеля Cat. 5 в диапазоне частот до 100 МГц импеданс должен составлять 100 Ом +15%.

Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Чаще всего однородность импеданса нарушается при изменении в рамках одной пары шага скрутки, перегиба кабеля при прокладке или иного механического дефекта.

Рис. 8. График характеристического импеданса

Скорость/задержка распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propagation) – скорость распространения сигнала. Часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров пары. Если в кабеле присутствует более одной пары, то вводят понятие «delay skew» или разность задержки. Причина ее возникновения состоит в том, что пары не могут быть идеально одинаковы, что и порождает разные задержки распространения сигнала в разных парах.

Важной характеристикой витой пары является погонное затухание (Attenuation), характеризующее величину потери мощности сигнала при передаче. Вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию. Поскольку величина затухания изменяется с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Сама величина выражается в децибелах на единицу длины.

Рис. 9. Затухание сигнала в витой паре

На представленном графике показаны потери мощности сигнала при передаче в зависимости от длины кабеля и от частоты сигнала.

Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце – то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами. NEXT численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара.

Рис. 10. Измерение переходного затухания

Кроме оценки взаимных наводок пар на ближнем конце кабеля, переходное затухание измеряют и со стороны приемника сигнала. Данный тест получил название FEXT (Far End Crosstalk).

ACR (Attenuation Crosstalk Ratio) Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля, является разность между погонным и переходным затуханиями, выражающаяся в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны, чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом, разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно.

Return Loss (RL) При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или «обратное затухание» пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении линий связи, использующих передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.

Рис. 11. Пояснение эффекта обратного затухания

Порядок разделки кабеля витой пары

1. Необходимо ровно отрезать кабель на расстоянии 5-10 сантиметров от его торца. Даже если старый срез хорошо выглядит, вполне возможно, что под оболочку проникла влага или грязь.

Рис. 12. Снятие оболочки кабеля

Рис. 13. Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников

Рис. 14. Выравнивание проводников перед вставкой в разъем

Рис. 15. Обжим разъема RJ-45

Рис. 16. Обжатый разъем RJ-45 на кабеле

Рис. 17. Прямой и перекрестный кабель

2. Для установки разъема нужно освободить от оболочки примерно половину дюйма (1,25 см) проводников. Большинство обжимных инструментов имеют для этого специальное приспособление – пару лезвий и ограничитель. Вставьте конец кабеля в инструмент до упора и надрежьте изоляцию. Именно надрежьте, а не прорежьте, поскольку важно не повредить жилы кабеля. Оболочка легко снимется по линии надреза.

3. В принципе, нет никакой разницы, какая из пар кабеля будет подключена к каким контактам разъема. Главное, что бы были подключены именно пары, а не проводники из разных пар, однако существует общепринятый стандарт EIA/TIA-568В, и лучше ему следовать. Пары подключаются к контактам 1-2, 3-6, 4-5, 7-8 разъема RG-45. Для сортировки проводников неизбежно придется расплетать пары. Это нужно делать на минимальную длину (по стандарту не более чем на 1,25 см), как можно меньше нарушая структуру пар, геометрические размеры и шаг повива не задействованной в разъеме части кабеля.

4. После того, как проводники будут ровно уложены, и выпрямлены, нужно выровнять край, подрезав их.

5. Аккуратно вставьте проводники в разъем. Каждая жила должна войти в свой паз внутри разъема RJ-45 до упора, что можно проконтролировать через прозрачный корпус разъема. Если какой-либо проводник не дошел до конца, нужно вытащить кабель целиком из разъема и начать заново.

6. Затяните в корпус разъема за фиксатор край оболочки кабеля таким образом, чтобы после обжима оболочка удерживалась разъемом.

7. Перед обжимом убедитесь, что все жилы и оболочка кабеля расположены правильно. После этого вставьте разъем в гнездо на инструменте, и плавно, в одно движение обожмите разъем. Острые кромки контактов прорежут изоляцию и обеспечат надежный контакт, а фиксатор будет утоплен внутрь корпуса, дополнительно закрепляя кабель.

8. Разъем готов. Перед использованием его желательно осмотреть, обращая особое внимание на состояние контактов. Все они должны выступать из корпуса на равную высоту.

9. Подобным образом обжимается и другой конец кабеля. Существует две разновидности кабелей: прямые (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 1-2 и 3-6 второго) и перекрестные (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 3-6 и 1-2 второго).

Если по кабелю витой пары передается видео или аудио сигнал, используется прямой кабель, если же передаются сигналы управления – перекрестный.

Физический смысл достаточно прост – передатчик одного устройства должен быть соединен с приемником другого. Поэтому, для соединения одинаковых устройств (например, двух компьютеров) нужно использовать перекрестный кабель.

СОВЕТ
Для дополнительной защиты кабеля и защелки разъема RJ-45 от механических повреждений используйте защитный колпачок на разъем. Простая и дешевая мера, которой, к сожалению часто пренебрегают.

Рис. 18

Удлинители интерфейса

В современных инсталляциях кабели витой пары нередко используют для передачи сигналов VGA на значительные расстояния. Для того, чтобы сигнал «не потерялся» на фоне шумов и помех, используют удлинители интерфейса (extender или line transmitter), современные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уровнем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение находит применение во многих областях: в информационных системах на транспорте, в учебных заведениях или больницах. Удлинитель сигналов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

До недавних пор по витой паре удавалось передавать без потери качества сигналы на сравнительно небольшие расстояния, однако в истекшем году ситуация коренным образом изменилась после того, как на рынке появилась новая линейка удлинителей для работы с витой парой. Благодаря новой элементной базе, а также новым аппаратным и схемным решениям удалось достичь настоящего прорыва: теперь сигналы без потери качества можно передавать на расстояния, превышающие 300 метров. Оборудование способно устойчиво работать с обычной неэкранированной витой парой категории 5, но гораздо лучшие результаты можно получить при использовании кабелей более высокого качества.

В новую линейку оборудования входят передатчики XGA сигнала в витую пару, усилители-распределители, коммутаторы, приемники сигналов из витой пары.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного оборудования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений композитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели, например Belden 8281 или Belden 1694A, позволят увеличить дальность передачи примерно на 50%.

Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьютеров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не может быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости. Для устранения этой проблемы в удлинителях VGA/XGA используется схема управления потерями на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотнозависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики.

Передающее устройство удлинителя обычно преобразует видеосигналы в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

Рис. 19. Комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых
стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния

На рис. 17 показан комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния. При применении этих устройств для передачи трех сигналов (1 видео и 2 аудио) достаточно одного кабеля витой пары. Переключатель эквивалентной нагрузки позволяет подключать несколько таких приборов для работы с приемными устройствами. Линия витой пары может иметь ответвления, но это не повлияет на качество изображения.

Приемник и передатчик работают на одной частоте и имеют одинаковые частотный диапазон. С данным устройством допускается использовать кабельные линии длиною несколько сотен метров. Вещательное качество сигнала обеспечивается при длине кабеля до 100 м.

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

Тип сигнала	Вид сигнала	Полоса пропускания,МГц	Расстояние, м
Композитный	аналоговый	6	300
S-Video (2 пары)	аналоговый	6	300
Компонентный VGA/XGA (4 пары)	аналоговый	380	до 100
Аудио балансный	аналоговый	0,02	до 200
DVI-D	цифровой	6	5
IEEE 1394	цифровой	400 (800)	10

Поскольку аудиосигналы имеют сравнительно небольшую ширину спектра, то для них проблемы высокочастотного затухания сигнала в линии не имеют существенного значения, поэтому для них, в принципе, можно использовать и старые дешевые кабели витой пары категории 3.

Кабели для передачи цифрового сигнала с интерфейсами DVI и IEEE 1394, в принципе, по своей конструкции мало отличаются от кабелей витой пары, поэтому они также включены в таблицу 2. Однако передача цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми имеет ряд существенных особенностей. Высокая помехоустойчивость достигается за счет применения особых технологий кодирования сигнала, например, технологии T.M.D.S. в DVI.