Что такое кабель витая пара назначение

Витая пара: устройство, отличия, назначение

Витая пара – один из самых распространенных видов кабеля в сфере телекоммуникаций. Впрочем, за этим названием скрывается не одна конкретная разновидность целая группа кабелей, имеющих определенные различия в конструкции и предназначении. Об этом мы и расскажем подробнее.

Кабель витая пара – назначение

Чтобы лучше понимать, о чем идет речь, стоит начать с назначения. Витая пара – это тот самый провод в серой оплетке, с помощью которого производится подключение к интернету. Причем его используют не только для того, чтобы провести интернет в квартиру или офис, но и в качестве коммутационного шнура, патч-корда, служащего для подключения отдельных устройств. Самый простой пример: соединение стационарного ПК с роутером или монтаж видеонаблюдения.

Ее высокая популярность обусловлена:

• невысокой стоимостью,
• универсальностью,
• высокой стабильностью передачи сигнала.

Чтобы лучше понять, каким образом при невысокой цене достигается универсальность и поддерживается высокое качество сигнала, следует обратиться к строению кабеля.

Устройство и разновидности

Имеет кабель витая пара устройство следующего типа: внутри общей оболочки из ПВХ находится 4 или 8 медных проводов в индивидуальной изоляции, помеченной цветовой маркировкой. Жилы внутри идут не напрямую, а скручены попарно – этим и обусловлено название. Это необходимо для того, чтобы снизить негативное влияние электромагнитных помех от одного провода на другой. Более того, различные пары жил имеют разное количество и разный шаг витков, что также влияет на снижение уровня помех, но уже не в одной паре, а между ними.

Такое строение – наиболее распространенное, но некоторые разновидности витой пары имеют гораздо более сложное устройство и различаются по одному или нескольким аспектам. По ним же можно произвести и разделение их на виды.

По типу жил

• Одножильный – каждый провод состоит всего из одной медной жилы толщиной 0,3-0,6 мм. Главный недостаток – низкая износостойкость. При периодическом изгибании в одном и том же месте медные проводники быстро ломаются.
• Многожильный – каждая жила состоит из множества тончайших проволочек и не ломается при сгибании и скручивании, однако из-за небольшого сечения проводников сигнал в них затухает быстрее, поэтому общая длина кабеля не может быть больше 100 м.

По методу экранирования

Скручивание жил уменьшает наводки, но полностью не устраняет их, поэтому еще одно отличие кабеля витая пара заключается в наличии одного или нескольких металлических экранов. Об этом свидетельствует маркировка:

• UTP – самый простой и дешевый тип без дополнительного экранирования. Именно он, в основном, используется интернет-провайдерами при проведении интернета в квартиры.
• FTP (он же F/UTP) – кабель с общим экраном из фольги.
• STP (S/UTP) – с общим экраном из металлической оплетки.
• S/FTP – с двойным экраном из фольги и оплетки.
• U/FTP – с фольгированием каждой пары, но без общего экрана.
• S/FTP – с фольгированием каждой пары и общей оплеткой.
• F/FTP – с фольгированием пар и общим экраном из фольги.
• SF/FTP – с фольгированием пар и двойным общим экраном из фольги и оплетки.

Экранированные типы, в частности FTP, обычно используются для создания патч-кордов в локальных сетях с высокой пропускной способностью или монтаже линий с высокой плотностью кабелей.

По области применения

Различается цветом общей оболочки:

• Черная – для уличного монтажа. Имеет толстую общую оболочку из полиэтилена. Иногда включает дополнительную жилу из стального тросика для большей прочности или так называемую разрывную нить – капроновую нить, с помощью которой легко и без повреждения экрана вскрывается наружная оболочка.
• Серая – привычная для большинства витая пара для монтажа внутри помещений.
• Оранжевая – кабель, не поддерживающий горение. Применяется на пожароопасных объектах.

По форме сечения

• Круглый.
• Плоский – для прокладки под ковролином и другими покрытиями. Менее устойчив к помехам.

Категории витой пары

Помимо различных видов она также делится на категории с цифро-буквенной маркировкой. Всего их 10, и чем выше номер, тем выше надежность и пропускная способность.

• UTP Cat.1 – две жилы без скрутки и экранирования. Устарела, не используется.
• UTP Cat.2 – 4 жилы. Устарела из-за малой полосы пропускания.
• UTP Cat.3 – 8 жил, скрученных попарно. Обеспечивает пропускную способность до 100 Мбит/с. Максимальная длина линии – 100 м. Сейчас, в основном, применяется для прокладки телефонных линий.
• UTP Cat.4 – 8 жил. Пропускная способность – до 16 Мбит/с. Устарела, не используется.
• UTP Cat.5 – 4 скрутки. Максимальная скорость – до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1 Гбит/с – при 4.
• UTP Cat.5E – улучшенная «версия» предыдущей категории. Более тонкий и дешевый кабель, но не менее надежный. Самый популярный в настоящий момент.
• UTP Cat.6E – 4 скрутки без экрана. Пропускная способность – до 10 Гбит/с на линии длиной до 55 м. Вторая по популярности категория.
• UTP Cat.6А – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Пропускная способность та же, но допустимая длина увеличена до 100 м.
• UTP Cat.7 – аналог прошлой категории с измененной частотной полосой.
• UTP Cat.7A – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Максимальная скорость – 40 Гбит/с по линии до 50 м и 100 Гбит/с – по линии до 15 м.

Также в настоящий момент идет разработка 8 категории, но в массовое использование она пока не запущена.

Какой кабель витая пара лучше?

Ответить на этот вопрос и просто и сложно одновременно. С одной стороны, можно однозначно сказать, что экранированный кабель лучше неэкранированного. С другой – вместе с ростом надежности и защищенности растет и цена за 1 м, при этом переплачивать за надежность стоит далеко не всегда.

Резюмируя, можно сказать, что для домашнего использования витой пары Cat.5e более чем достаточно. При профессиональном же монтаже следует руководствоваться спецификациями категории и общими условиями на объекте, где производится монтаж.

Источник

Какие есть виды и категории кабеля «витая пара»?

Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют 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 физической среды передачи сигнала во многих технологиях, напрмиер таких как Ethernet.

Виды кабеля

Конструкция кабелей витой пары бывает как с экраном, так и без него. Для домашней или офисной сети с небольшими расстояниями и без электромагнитных помех вполне подходит кабель без защитного экрана. Для больших расстояний, а также в местах с электромагнитными наводками нужно использовать кабеля с защитным экраном

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 локальных сетях, работающих на скоростях 100 или 1000 Мбит/с, применяются в основном неэкранированные кабели. Однако стоит отметить, что для высокоскоростных сетей 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с стандарты определяют использование только экранированных кабелей.

• UTP или U/UTP — (Unshielded twisted pair — неэкранированная витая пара) — кабель не имеет защитного экрана.
• FTP или F/UTP — (Foiled twisted pair — фольгированная витая пара) — кабель имеет один внешний общий защитный слой из фольги.
• STP — (Shielded twisted pair — экранированная витая пара) — кабель имеет экран для каждой пары и внешнюю защиту наподобие сетки .
• SSTP или S/FTP — (Screened Foiled twisted pair — фольгированная экранированная витая пара) — данный кабель имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран.
• U/STP — (Unshielded Screened twisted pair — незащищенный кабель с экранированием витой пары) — кабель не имеет общего экрана, но каждая пара имеет фольгированную защиту.
• SFTP или SF/UTP — (Screened Foiled Unshielded twisted pair — экранированная витая пара с защитой) — имеет два внешних экрана. Один из медной сетки, а второй из экран-фольги. Между ними дренажный провод.

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:

• AWG — (American Wire Gauge) калибр проводов — американская система маркирования толщины проводов. Проводники имеют определенное сечение, но чаще на кабеле указывают не сечение проводника, а значение AWG.
• моножила — (англ. solid) или многопроволочная жила (англ. patch). Наибольшее распространение, как более дешевая, получила моножила. 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 конекторами 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 — 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.

• 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.
• B — бронь. Чаще всего для брони используется стальная лента, которая обвивается вдоль кабеля.
• C — трос. Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

Таким образом, маркировка U/UTP 4 cat.5e 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.

Материалы проводников

Проводники в парах изготавливают из меди, алюминия и биметалла (омедненный алюминий). Изначально материалом проводника была исключительно медь. Однако у меди есть недостаток — это высокая стоимость, в связи с этим на рынке и появилась алюминиевая, а позже и биметаллическая витая пара, которая стоит дешевле медной. Но выгодна ли подобная экономия в долгосрочной перспективе? Чтобы получить качественную и долгосрочно работающую сеть, а тем более пройти сертификацию, возможно лишь при использовании медных проводников.

• Алюминиевый проводник (Al) — Алюминий на много легче меди — примерно в три раза. Ну и главное его достоинство — он намного дешевле меди. На этом все плюсы закончились. Электропроводность алюминия в 1.7 раз ниже, чем у меди, то есть обладает более высоким сопротивлением, а это потери сигнала при высокой длине кабеля. Алюминий — аморфный материал, поэтому со временем он «вытекает» из контакта, и сигнал полностью пропадает. Также данный метал подвержен окислению при контакте с воздухом, при этом поверхность витой пары со временем теряет проводимость. Алюминий менее эластичен по сравнению с медью, а проводники витой пары скручены друг с другом, к тому же сам кабель, как правило, не лежит по прямой.
• Омеднённый алюминий (CCA) — В попытке устранить недостатки алюминиевого проводника, а именно окисление, и был создан алюминиевый омеднённый проводник. По сути, мы имеем тот же самый алюминиевый проводник, заключенный в медную оболочку. Он по-прежнему выигрывает в стоимости у медного проводника, но из-за сложности изготовления разница в цене уже не так существенна и составляет около 15%. Также гораздо выше стала проводимость, но она по-прежнему ниже, чем у меди. Медная поверхность не даёт образовываться поверхностной плёнке окисла и тем самым позволяет не снижать качество соединения. И еще один плюс это вес, так как все-таки большая часть проводника из алюминия, кабель на много легче медного.Из минусов можно отметить, что по нему все так же не получится использовать технологию Power over Ethernet (PoE), которая обеспечивает питание устройств при помощи тех же кабелей, поскольку сопротивление алюминия гораздо выше сопротивления меди, а постоянный ток будет течь по всему сечению проводника, основную часть которого составляет алюминий. А еще из опыта и практики очень сложно найти действительно качественный кабель, большая часть того что предлагается на рынке, при тестировании дает достаточно большой разброс параметров, и, как правило, не соответствует заявленной категории. В большинстве случаев при использовании подобного кабеля, настроить работоспособность сети, не удавалось даже на небольшой протяженности (60-70м.)
• Медь (Cu) — Применение медных проводников позволяет избежать большого количества проблем и в разы увеличить сроки эксплуатации таких сетей, а также снизить затраты на обслуживание. Но следует смириться с тем, что стоимость сети, построенной с помощью медной витой пары, будет выше стоимости тех же сетей проложенных омеднённой витой парой.

Существуют два вида исполнения проводников — это цельные (из одного провода) Solid и скрученные (из множества тесно прилегающих друг к другу тонких проводков) Stranded. 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.

Сечение каждой жилы витой пары маркируется в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge). Наиболее распространенными являются проводники стандарта 26 AWG (сечение 0,13 мм²), 24 AWG (0,2 – 0,28 мм²) и 22 AWG (0,33 – 0,44 мм²). Под сечением проводника понимается непосредственно сечение проводящего материала без толщины его изоляции.

Необходимо обратить внимание на то, что чем меньше AWG, тем толще проводники и тем кабель витая пара лучше по характеристикам, так как сечение больше и меньше сопротивление. То есть, кабель витая пара с проводниками калибра 22 AWG будут лучше витопарного кабеля с калибром 24 AWG. Но такой кабель будет и дороже, так как меди в нем больше.

Кабели категории 5е имеют проводники калибра 24 AWG, а более качественные кабели категории cat.6а, cat.7, cat.7а имеет калибр 23 AWG, а некоторые производители используют проводники витой пары калибра 22 AWG.

Таблица категорий витой пары

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от Cat.1 до Cat.7 (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).

Категория	Частоты, МГц	Примечание	Описание
Cat.1	0,1(0,4?)	Телефонные и старые модемные линии	1 пара, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных. (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 (не подходит для современных систем)
Cat.2	1(4?)	Старые терминалы (такие как IBM 3270)	2 пары проводников, старый тип кабеля, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet, (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
Cat.3	16	10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet	4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Сейчас используется в основном для телефонных линий.
Cat.4	20	token ring, сейчас не используется	Кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре..
Cat.5	100	100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI)	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.
Cat.5e	100	1000Base-T	4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации). Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
Cat.6	250	Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
Cat.6a	500	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2. Кабель этой категории имеет либо общий экран (F/UTP), либо экраны вокруг каждой пары (U/FTP).
Cat.7	600	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).
Cat.7a	до 1200	Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE)	Разработан для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м. Общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).
Cat.8/8.1	1600-2000	100 Gigabit Ethernet (40GBASE-T)	В разработке, техническая рекомендация ISO/IEC TR 11801-99-1 и международный стандарт ISO 11801 редакция 3 (для Cat. 8.1), американский стандарт ANSI/TIA-568-C.2-1 (для Cat. 8). Полностью совместим с кабелем категории 6A. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с при использовании стандартных коннекторов 8P8C. Кабель этой категории имеет либо общий экран, либо экраны вокруг каждой пары (F/UTP или U/FTP).
Cat.8.2	1600-2000	100 Gigabit Ethernet (40GBASE-T)	В разработке, международный стандарт ISO 11801 редакция 3. Полностью совместим с кабелем категории 7A. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с при использовании стандартных коннекторов 8P8C либо GG45/ARJ45 и TERA. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).

Схема обжима витой пары

Сетевой коннектор принято называть RJ-45, хотя правильное ее название 8P8C. А RJ (Registered Jack) – это название стандарта, описывающее конструкцию разъемного соединения вилки и розетки.

Схемы обжима витой пары для разъемов RJ-45 различаются в зависимости от назначения соединительной линии, технологии и стандарта передачи данных. Может потребоваться как прямая, так и обратная (или перекрестная, т.н. кросс-линковая) обжимка патчкорда. В локальных вычислительных сетях Ethernet, использующих кабель «витая пара» или UTP, схемы вида 568А и 568В наиболее популярные в соответствии с телекоммуникационными стандартами кабельных систем коммерческих зданий. Схемы ставшие стандартом разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму взаимные наводки в парах, поэтому при конфигурировании высоконагрузочных сетей используют именно эти схемы.

Источник