Основные виды сетевых кабелей и их характеристики
Сейчас, в век беспроводных технологий, в локальных сетях кабельные соединения постепенно отходят на второй план. И всё же Ethernet-кабель, он же витая пара, ещё долго будет использоваться для построения сетевых коммуникаций. Потому я решил посветить эту статью тому, что расскажу какие сейчас актуальные основные виды сетевых кабелей для локальной сети и их ключевые характеристики.
Витая пара — twisted pair — это вид кабеля связи, который представляет собой одну или несколько пар (обычно 2 или 4) изолированных проводников, скрученных между собой с небольшим числом витков на единицу длины, покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников не случайно — это делается для повышения степени связи между собой проводников одной пары, уменьшения электромагнитных помех от внешних источников и взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Для снижения связи отдельных пар кабеля — периодического сближения проводников различных пар — в кабелях UTP категории 5 и 6 провода пары свиваются с различным шагом.
Материалы проводников и маркировка кабеля
Проводники для жил витой пары изготавливают из меди, алюминия и биметалла (омедненный алюминий). Первоначально материал проводника была только медь. Но медь дорогая и в целях снижения стоимости кабеля на рынке и появилась алюминиевая, а позже и биметаллическая витая пара. Они значительно дешевле медной. Другой вопрос — выгодна ли эта экономия в долгосрочной перспективе? Всё зависит от конкретных условий применения кабеля.
• Алюминиевый проводник (Al) — Алюминий намного легче меди и намного дешевле меди. На этом его плюсы закончились. Теперь о минусах — Электропроводность алюминия в 1.7 раз ниже, чем у меди. Проще говоря у него более высокое сопротивление, а это бОльшие потери сигнала при большОй длине кабеля.
Алюминий — аморфный материал, поэтому со временем он отходит от контакта и сигнал пропадает. К тому же данный алюминий менее пластичен и подвержен окислению при контакте с воздухом, что тоже вредит проводимости.
• Омеднённый алюминий (CCA) — Чтобы избежать окисления алюминиевого проводника, был создан алюминиевый омеднённый проводник. По сути, это тот же самый алюминиевый проводник, но уже заключенный в медную оболочку. Проводимость стала выше, но она по-прежнему ниже, чем у меди. Опять же выходит дешевле меди, но из-за сложности изготовления разница в цене уже не так существенна — около 15%. Медная поверхность не даёт окислятся контакту, тем самым позволяя не снижать качество соединения. Минусы: омеднённая витая пара имеет весьма посредственное качество. Нормально работает только на длинах до 70 метров. А ещё на таком кабеле не получится использовать устройства с Power over Ethernet (PoE), поскольку сопротивление алюминия гораздо выше сопротивления меди, а постоянный ток будет течь по всему сечению проводника, основную часть которого составляет алюминий.
• Медь (Cu) — Самый лучший вариант, но он же и самый дорогой. Медный проводник позволяет избежать большого количества проблем и в разы увеличить сроки эксплуатации сетевой инфраструктуры.
Теперь перейдём к особенностям маркировки витой пары.
Существуют всего два вида исполнения проводников — это цельные. Они подписаны как « Solid «. Внутри, под изоляцией проводник представлен в виде единого медного провода). А ещё есть скрученные « Stranded «. Там проводник состоит из нескольких тонких медных проводников, скрученных вместе.
Скрученные кабели более гибкие. Их лучше использовать там, где кабель будет часто двигаться. К примеру, для подключения рабочих мест. А вот цельный кабель такой гибкостью не обладает. Но зато долговечнее и его лучше использовать для постоянных сетей и внутри помещения, и снаружи по улице.
Сечение каждой жилы витой пары маркируется в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge). Наиболее часто встречаются проводники стандарта 22 AWG (0,33 – 0,44 мм²), 24 AWG (0,2 – 0,28 мм²) и 26 AWG (сечение 0,13 мм²). Под сечением проводника понимается непосредственно сечение проводящего материала без толщины его изоляции.
Чем меньше AWG, тем толще проводники, а значит и витая пара лучше по характеристикам: сечение больше — меньше сопротивление. Для примера, витая пара с проводниками маркированные как 22 AWG будет лучше кабеля марки 24 AWG. Но такой кабель будет конечно же и дороже, так как меди в нем больше.
Стандартный кабель категории 5е имеет проводники марки 24 AWG, а более качественные кабели категории cat.6а, cat.7, cat.7а имеет марку 23 AWG. Есть такие производители, которые используют проводники витой пары калибра 22 AWG.
Виды сетевого кабеля «Витая паря»
Конструктивно кабель «Витая пара» бывает как с экраном для защиты от помех, так и без такого экрана. Как правило, для обычной домашней или небольшой офисной сети с небольшими расстояниями в пределах помещения небольшой площади отлично подходит кабель без защитного экрана. В таких условиях, обычно, отсутствуют сильные электромагнитные помехи. А вот для больших расстояний, да ещё если трасса идёт снаружи здания, нужно использовать кабеля с защитным экраном.
Экранирование обеспечивает наилучшую 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 обычных локальных сетях, работающих на скоростях 100 или 1000 Мбит/с, применяются, как правило, неэкранированные кабели. А для высокоскоростных сетей 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с, построенных не с помощью ВОЛС, а именно медным кабелем, стандарты определяют использование только экранированных кабелей.
- UTP или U/UTP — (Unshielded twisted pair) — неэкранированная витая пара. Этот вид кабеля не имеет защитного экрана.
- FTP или F/UTP — (Foiled twisted pair) — фольгированная витая пара. Такой кабель имеет один внешний общий защитный слой из фольги.
- STP — (Shielded twisted pair — экранированная витая пара. Этот кабель имеет экран для каждой пары и внешнюю защиту наподобие сетки.
- SSTP или S/FTP — (Screened Foiled twisted pair) — фольгированная экранированная витая пара. Этот вид кабеля имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран.
- U/STP — (Unshielded Screened twisted pair) — незащищенный кабель с экранированием витой пары. Данный вид 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 экран сделан из медной сетки, а второй — из экран-фольги. Между ними проходит дренажный провод.
Категории витой пары и их характеристики
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).
Cat1 — Витая пара 1 категории (полоса частот 0,1 МГц). Это обычный телефонный кабель, где есть всего одна пара. В России раньше это была так называемая «лапша», позже появился кабель КСПВ. Используется для передачи голоса или данных при помощи dial-up модема.
Cat2 — Витая пара 2 категории (полоса частот 1 МГц). Тоже уже старый тип кабеля, где есть уже 2 пары проводников. В основном использовался опять же в телефонных сетях, а так же в сетях Token ring и Arcnet, поддерживая передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с.
Cat3 — Витая пара 3 категории (полоса частот 16 МГц). Четырёх парный кабель, использовался при для телефонии и локальных сетей 10BASE-T и token ring на скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. Отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3.
Cat4 — Витая пара 4 категории (полоса частот 20 МГц). Этот кабель имеет 4 скрученные пары жил. Используется в локальных сетях 10BASE-T, 100BASE-T4 со скоростью передачи данных не более 16 Мбит/с по одной паре. В настоящее время считается устаревшим и не используется.
Cat5 — Витая пара 5 категории (полоса частот 100 МГц). Четырёх парный кабель для локальных сетей 100BASE-TX. Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с по двум парам.
Cat5e — Витая пара категории 5e (полоса частот 125 МГц). Является усовершенствованной версией кабеля Cat5. Четырёх парный. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании всех 4 пар. Кабель категории 5e сейчас самый распространённый и ходовой. Используется для построения обычных компьютерных сетей.
Cat6 — Витая пара 6 категории (полоса частот 250 МГц). Добавлен в стандарт в 2002 году. В кабеле 4 пары проводников, способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с. Применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Cat6a — Витая пара категории 6a (полоса частот 500 МГц). Добавлен в стандарт в 2008 году. Имеет 4 пар проводников, способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с. Этот класс кабеля планируется использовать для сетей, работающих на скорости до 40 Гбит/с.
Cat7 — Gigabit Ethernet 10GBASE-T(частота пропускаемого сигнала до 600—700 МГц). Кабель данной категории поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Кабель имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, это не UTP, а S/FTP кабель.
Cat7a — Gigabit Ethernet 40GbE, 100GbE(частота пропускаемого сигнала до 1200 МГц). Разработан для скорости сети до 40 Гбит\с на линии до 50 метров, а так же до 100 Гбит\с на линии до 15 метров.