2. 1 Кабель «Витая пара»

2.1 Витая пара

Основные характеристики

Медный кабель является наиболее распространенным типом кабелей, используемых в сетях сегодня из-за их невысокой стоимости, простоты монтажа и низкого электрического сопротивления, используемый в конкретных ситуациях.

Данные по медным кабелям передаются в виде электрических импульсов. При передаче сигналов по медным кабелям имеются ограничения по дальности передачи и помехоустойчивости. Чем больше дальность передачи сигнала, тем сильнее он искажается. Это называется затуханием сигналов.

Затухание сигнала

Электромагнитные помехи (ЭМП) или радиочастотные помехи (РЧП). Сигналы ЭМП и РЧП могут искажать и нарушать сигналы данных, передаваемые по медному кабелю. Потенциальными источниками ЭМП и РЧП являются источники радиочастотного излучения и электромагнитные устройства, например флуоресцентные лампы или электродвигатели.

Переходные помехи — это помехи, вызванные воздействием электрических или магнитных полей сигнала одного кабеля на сигнал соседнего кабеля. В телефонных каналах переходные помехи могут приводить к частичной слышимости постороннего разговора по соседнему каналу. Причина этого в том, что при прохождении электрического тока по проводу вокруг него создается слабое круговое магнитное поле, которое может воздействовать на соседний провод.

Переходные помехи внутри витой пары

Переходные помехи между витыми парами

Восприимчивость медных кабелей к электронному шуму может быть ограничена с помощью следующих рекомендаций:

Выбор типа и категории кабеля, наиболее подходящих для данного сетевого окружения;
Проектирование кабельной инфраструктуры здания с обходом известных и потенциальных источников помех;
Соблюдение правил прокладки и подключения кабелей при монтаже.

Виды кабелей "витая пара"

Существует три основных типа кабелей: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Витая пара

Технология витой пары имеет несколько разновидностей в зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар:

Волоконно-оптический кабель

Коаксиальный кабель

Витая пара — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных медных проводников, перевитых вокруг друг друга (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Она используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя. Данная технология позволяет передавать большие информационные потоки, чем сети, построенные на основе коаксиального кабеля.

Кабели данного типа зачастую сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общеизвестные 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 передаче сигнала.

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.

Виды кабелей "Витая пара"

International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации

В зависимости от структуры проводников применяется одно- и многожильный кабель. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы, а во втором — из нескольких.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией - 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.

Многожильный кабель хорошо ведет себя при изгибах, скручиваниях и обладает большим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления небольших по длине проводов, соединяющих периферию с розетками.

Различие между одножильным и многожильным кабелем

Категории

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).

Виды категорий кабеля "Витая пара"

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 кабель этой категории 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.
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 — этот тип кабеля уже предлагается производителями,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).

Структура кабеля "Витая пара"

Базовая структурная единица кабеля - пара взаимно скрученных проводников, при этом в каждой паре различают главный ("Ring" обозначается в технической документации) и дополнительный ("Tip") провода. Кабель обычно состоит из четырёх пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5—0,65 мм. Толщина изоляции — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид, 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.
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.

Структура витой пары

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

Иногда 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.

При формировании кабеля медные пары дополнительно скручивают между собой и получившийся свиток помещают в изоляционную оболочку. Для идентификации и безошибочного выделения пар внутри кабеля используют цветовую маркировку, обычно базовых цветов: оранжевый, синий, зеленый 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.

В случае, когда количество пар в кабеле больше четырех (многопарные кабели), может применяться вариант комбинированной цветовой маркировки. В этом случае пара идентифицируется не единственным цветом базового провода, а на основе цветов изоляций и базового и дополнительного проводов. Например, Зеленый-Желтый, Зеленый-Красный и т.д. Это существенно увеличивает количество вариантов цветовых идентификаторов, что особенно важно в многопарных кабелях.

Цвета оболочки

Базовые цвета витой пары

Дополнительные цвета витой пары