Технические характеристики витой пары (тип, длина, скорость)
В этой статье мы с вами рассмотрим технические характеристики витой пары, которые учитывают при создании локальных вычислительных сетей. Витую пару относят к структурированным кабельным система и используют для передачи сигнала в компьютерных и телекоммуникационных сетях Ethernet, Arcnet и Token ring. Подсоединение к сетевым устройствам выполняется через разъем 8P8C именуемый в народе RJ45.
Такое широкое применение витой пары обусловлено совместимостью со многими классами, категориями и типами оборудования, легкостью монтажа и относительно малой стоимостью для создания структурированной кабельной сети. Для опрессовки кабеля LAN и коннектора RJ45 используют кримпер (специальные обжимочные клещи) , но можно обжать витую пару без специального инструмента.
Витая пара представляет из себя структурированный LAN кабель с ПВХ оболочкой, который содержит в себе от одной до нескольких изолированных и скрученных между собой пар определенным количеством витков на единицу длины.
Зачем скручивают между собой провода? Дело в том, что переплетение проводов с собственным шагом скрутки между собой образует пару в следствии чего увеличивается качество связи. Таким образом электромагнитные помехи равномерно влияют на провода образующие пару и уменьшают взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижают влияние внешних факторов (электрические, магнитные, электромагнитные поля) во время эксплуатации.
Устройство витой пары.
Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.
Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка LSZH).
В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.
Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелем и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.
С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.
Типы витой пары.
Следует сказать, что существует монолитный и многожильный, экранированный и не экранированный кабель LAN. Рассмотрим все по порядку.
Витую пару с одной монолитной жилой (одна медная проволока), как правило, применяют для прокладки линий в стенах, лотках и не используют для прямого соединения внешних устройств (Smart TV, компьютер…), а монтируют к кабелю оконечное оборудование. Например, информационную розетку. Этот процесс называется терминированием. Обусловлено это тем, что кабель имеет относительно толстые жилы и при частых изгибах легко ломается.
Многожильная витая пара используется для изготовления патч-кордов и служит для соединения цифровых устройств (маршрутизатор, принтер…) межу собой и с внутренней или наружной информационной розеткой Ethernet. Этот тип кабеля хорошо зарекомендовал себя в условиях изгибов и скручивания и не подходит для «врезания» в разъем информационной розетки. Медные жилы очень тонкие и запросто ломаются. Кроме этого многожильный кабель LAN имеет большой сигнал затухания в сравнении с монолитным типом. В следствии этого максимальная длина витой пары многожильного типа должна составлять не более 100 метров.
Я уже упоминал, что экранирование витой пары используется для защиты от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Стоит сказать, что экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который предназначен для защиты от разрывов и растяжений самого экрана. Существует несколько типов экранирования витой пары, которые определяют технологию и назначение защиты от электромагнитных воздействий. Выделяют такие типы витой пары:
- 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 (есть на рисунке).
- S/FTP или SSTP (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.
- SF/UTP или SFTP (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.
Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных).
В основу определения категории витой пары положен максимально пропускаемый частотный диапазон. Это обусловлено количеством витков на одну единицу длины кабеля. То бишь, чем выше категория, тем больше пропускаемый частотный диапазон в следствии увеличения витков каждой витой пары. Категории витой пары описывается в международных и отечественных стандартах.
Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают. Следует помнить, что витая пара более высокого класса поддерживает технические возможности низшего класса. А вот витая пара по классу ниже не поддерживает технические приложения высшего класса. Чем выше класс тем лучше передаточные характеристики и выше предельная частота работы кабельной линии.
- CAT1 (частотная полоса — 0,1 МГц). Имеет одну пару и используется для передачи голоса и цифровых данных при участии модема. Это стандартный телефонный кабель, который в свое время использовался в «скрученном» виде в США, а в России применяется и сейчас без скруток. Не подходит для современных систем и имеет большое влияние помех.
- CAT2 (частотная полоса — 1 МГц). Имеет две пары проводников и уже изжил себя. Иногда применяется при построении телефонных сетей. Ранее встречался в сетях Arcnet и Token Ring. Обладает скоростью передачи данных до 4 Мбит/с. Не годится для построения современных сетей.
- CAT3 (частотная полоса — 16 МГц. Класс «С»). Встречается 2-х парный и 4-х парный тип витой пары. Применяется не только для создания телефонных, но и локальных сетей на базе 10BASE-T. Поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 протяженностью не более 100 метров. В отличии от CAT1 и CAT2 поддерживает стандарт IEEE 802.3.
- CAT4 (частотная полоса — 20 МГц). В свое время этот 4-х парный кабель использовался в технологии 10BASE-T и 100BASE-T4. Возможна скорость передачи данных до 16 Мбит/с. В наши дни не используется.
- CAT5 (частотная полоса — 100 МГц. Класс «D»). Кабель применялся для создания телефонных линий и построения локальных сетей 100BASE-TX, а также в Ethernet (LAN). Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с.
- CAT5e (частотная полоса 125 МГц). Это усовершенствованная витая пара пятой категории. При использовании 2-х пар поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и до 1000 Мбит/с в 4-х парном кабеле. Как правило, используется 4-х парный кабель для построения локальной компьютерной сети. Это самый распространенный тип витой пары.
- CAT6 (частотная полоса 250 МГц. Класс «E»). Это распространенный тип кабеля, который применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. В структуре кабеля четыре пары проводников. Поддерживает высокую скорость передачи данных до 10 Гбит/с протяженностью не более 55 метров.
- CAT6a (частотная полоса 500 МГц. Класс «EA»). Структура кабеля состоит из четырех пар проводников. Он используется в сетях Gigabit Ethernet и поддерживает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров.
- CAT7 (частотная полоса 600 — 700 МГц. Класс «F»). Поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Структура кабеля имеет общий внешний экран и фольгированную защиту каждой пары. По типу относиться к S/FTP (ScreenedFullyShieldedTwistedPair).
- CAT7a (частотная полоса 1000 -1200 МГц. Класс «FA»). Скорость витой пары доходит до 40 Гбит/с на расстоянии до 50 метров и до 100 Гбит/с протяженностью до 15 метров.
На просторах интернет мне попалось хорошее видео по теме, предлагаю вам его посмотреть.
Для того чтобы сетевой кабель служил долго следует соблюдать правила монтажа. Например, при прокладке нужно следить за целостностью кабеля по всей его длине и не допускать растяжений и изгибов потому, что это может нарушить структуру экрана, что приведет к низкой устойчивости кабеля к электромагнитным помехам. Дренажный провод кабеля должен быть соединен с экраном разъема.
Кроме этого при монтаже нельзя допускать изгибов более восьми внешних диаметров кабеля. Слишком сильный изгиб может повредить фольгированный экран, что заметно ухудшит свойства кабеля и снизит скорость связи внутри сети. Пока!