Витая пара в качестве среды передачи используется во всех современных сетевых технологиях, а также в аналоговой и цифровой телефонии. Унификация пассивных элементов сети на витой паре стала основой для концепции постороения структурированных кабельных систем, независимых от приложений (сетевых технологий). Любые сети на витой паре (кроме устаревшей LocalTalk) основаны на звездообразной физической топологии, которая при соответствующем активном оборудовании может служить основой для любой логической топологии.

Кабели на скрученной, или витой паре (Twisted Pair cable или ТР), в отличие от коаксиального кабеля , симметричны и используются для дифференциальной (балансной) передачи сигнала. Скрученная пара проводов по свойствам существенно отличается от пары тех же прямых проводов, идущих рядом параллельно друг другу. При скручивании оказывается, что проводники идут всегда под некоторым углом друг к другу, что снижает ёмкостную и индуктивную связь между ними. Кроме того, значительный отрезок такого ка-еля для внешних полей оказывается симметричным (круглым), что снижает его чувствительность к наводкам и внешние излучения при прохождении сигнала. Чем мельче шаг скрутки, тем меньше перекрестные помехи, но и больше погонное затухание кабеля, а также время распространения сигнала. Кабель может иметь различное исполнение, отдельные пары могут иметь экран из медной проволоки и/или фольги. В общий экран могут быть заключены и все пары кабеля. Впервые в сетевых технологиях витая пара была применена в сетях Token Ring - так называемый кабель IBM STP Type 1. Это был (и есть) дорогой и громоздкий кабель, требующий применения довольно крупных коннекторов. В настоящее время кабели на витой паре постоянно совершенствуются, главным образом в сторону расширения полосы пропускания. 100 МГц - это уже обычное значение для полосы пропускания кабеля, прорабатываются стандарты на кабели с полосой до 600 МГц.

Провод витая пара представляет собой два скрученных изолированных про­водника. Такой провод применяют для кроссировки (cross-wires) внутри комму­тационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между по­мещениями. Кроссировочный провод может состоять из одной, двух, трех и даже четырех витых пар. Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (jac­ket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от меха­нических воздействий и влаги. Наибольшее распространение получили кабели, содержащие две или четыре витые пары. Существуют кабели и на большое число пар - 25 пар и более. Шнур (cord) представляет собой отрезок гибкого (многожильного) кабеля от­носительно небольшой длины. Типичный пример - коммутационный шнур (patch cord) - отрезок многожильного 4-парного. кабеля длиной 1-5 м с модуль­ными 8-контактными вилками (RJ-45) на концах.

Категории витой пары

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (ACR имеет положительное значение). В настоящее время действуют стандартные определения 7 категорий кабеля (CAT1... CAT7).. Категории определяются стандартом EIA/TIA 568А.

• CAT1 - (полоса частот 0.1 МГц) телефонный кабель, всего одна пара, известный в России, как «лапша». В США использовался ранее, и проводники были скручены между собой. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.
• CAT2 - (полоса частот 1 МГц) старый тип кабеля, 2-е 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) 2-х парный кабель, использовался при построении локальных сетей 10BASE-T и Token Ring , поддерживает скорость передачи данных только до 10 Мбит/с. 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-х скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 10BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с, сейчас не используется.
• САТ5 - (полоса частот 100 МГц) 4-х парный кабель, это и есть, то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГц), который лучше пропускает высокочастотные сигналы.
• CAT6 - (полоса частот 250 МГц) применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet , состоит из 4-х пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10000Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6a, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500МГц.
• CAT7 - скорость передачи данных 10000Мбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600-700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Благодаря двойному экрану длина кабеля может превышать 100 м.

Типы кабеля витая пара

Кроме общепринятых обозначений кабелей по категориям, существует и классификация кабелей по типам (Type), введенная фирмой IBM.

Витая пара может быть как экранированной (shielded), так и неэкранирован­ной (unshielded). Терминология конструкций экрана неоднозначна, здесь используются слова braid (оплетка), shield и screen (экран, защита), foil (фольга), tinned drain wire (луженый «дренажный» провод, идущий вдоль фольги и слегка ее обвивающий).

Неэкранированная витая пара (НВП) больше известна по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Если кабель заключен в общий экран, но пары не имеют индивидуальных экранов, но, согласно стандарту (ISO 11801), он тоже отно­сится к неэкранированным витым парам и обозначается UTP или S/UTP. Сюда же относится SсТР (Screened Twisted Pair) или FTP (Foiled Twisted Pair) - кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги, а также SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) - кабель, у которого общий экран состоит из фольги и оплетки.

Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновидностей, но каждая пара обязательно имеет собственный экран:

• STP с обозначением вида «Type хх» - «классическая» витая пара, введен­ная IBM для сетей TokenRing . Каждая пара этого кабеля заключена в от­дельный экран из фольги (кроме типа 6А), обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи, все покрыто изоляционным чул­ком, импеданс - 150 Ом. Провод может быть одножильным или многожиль­ным калибра 22-26 AWG. Одножильный кабель 22 AWG может иметь по­лосу пропускания до 300 МГц.
• STP категории 5 - общее название для кабеля с импедансом 100 Ом, име­ющего отдельный экран для каждой пары, который может иметь различ­ное исполнение (фольга, оплетка, их комбинация). Иногда под этим же на­званием идет кабель, имеющий только общий экран (фирма AMP),
• SSTP (Shielded- Screened Twisted Pair) категории 7 - кабель, аналогичный PiMF.

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения - 100 и 150 Ом, стандарты IS01 1801 и EN 50173 до­бавляют еще и 120 Ом. Требования к точности выдерживания импеданса в рабо­чей полосе частот обычно лежат в диапазоне ±15 % от номинала. Заметим, что кабель UTP чаще всего 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. Оконеч­ное оборудование выпускается в модификациях как для экранированной (STP), так и, неэкранированной (UTP) витой пары. С кабелем, имеющим хотя бы один экран (STP, ScTP, FTP, PiMF), используются разъемы, обеспечивающие соеди­нение экранов и (не всегда) экранирование. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привес­ти к неработоспособности соединений. Особенно это критично для высоких час­тот (100 МГц и выше).

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4. Существу­ют и двойные конструкции - два кабеля по две или четыре пары заключены в смежные изоляционные чулки. В общий чулок могут быть заключены, и кабе­ли STP+UTP. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки по 6 штук 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в теле­фонии, поскольку изготовление многопарных кабелей высоких категорий - за­дача очень сложная. Каждая пара кабеля имеет свой шаг скрутки отличающийся от соседних. Этим обеспечивается снижение взаимной индуктивности и емкости проводов пар, а следовательно, и снижение перекрестных наводок. Поскольку от шага скрутки зависят волновые характеристики пары (скорость распространения, импеданс, затухание), пары в кабеле не идентичны. Каждая пара в отрезке кабеля имеет свою «электрическую длину», определяемую через время распространения сигнала и номинальную (для данного кабеля) скорость распространения волны. «Электрическая длина» пары будет отличаться от «механической», измеренной рулеткой. Иногда применяют переменный шаг скрутки для каждой пары - это выравнивает усредненные параметры пар при сохранении допустимого уровня перекрестных помех.

По калибру - сечению проводников - кабели маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge - американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0,13 мм2, погонное со­противление 137 Ом/км), 24 AWG (0,2-0,28 мм2, 60-88 Ом/км) и 22 AWG (0,33-0,44 мм2, 39-52 Ом/км). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки, и внешнем диаметре кабеля, по которому можно рас­считать сечение требуемых кабельных каналов.

Проводники могут быть жесткими одножильными (solid) или гибкими много­жильными (stranded или flex), состоящими обычно из 7 проволочек (7-strand). Кабель с одножильными проводами обладает лучшими и более стабильными ха­рактеристиками. Его применяют в основном для стационарной проводки (он и дешевле многожильного), которая составляет наибольшую часть в кабельных линиях. Многожильный гибкий кабель применяют для соединения оборудова­ния (абонентского и телекоммуникационного) со стационарной проводкой и коммутационных шнуров.

Соединительная аппаратура

Соединительная аппаратура обеспечивает возможность подключения к кабелям, то есть предоставляет кабельные интерфейсы. Для витой пары имеется широ­кий ассортимент коннекторов, предназначенных как для неразъемного, так и разъемного соединения проводов, кабелей и шнуров. Из неразъемных коннекто­ров распространены соединители типов S110, S66 и Krone, являющиеся про­мышленными стандартами. Среди разъемных наиболее популярны стандартизо­ванные модульные соединители (RJ-11, RJ-45 и др.). Для оконцовки изоляция с проводов не снимается - она смещается во время заделки самими ножами контактов коннектора. Процедура заделки (оконцовки) проводов в коннекторы типов S110, S66, Krone и подобных с помо­щью специальных ударных инструментов называется также и забивкой (punch down), а блоки с этими коннекторами называются PDS (Punch Down System).

К соединительной аппаратуре относятся и различные адаптеры, позволяю­щие, стыковать разнотипные кабельные интерфейсы.

Модульные соединители Modular Jack (гнезда, розетки) и Modular Plug (вилки) являются наиболее употребимыми разъемами для 1-, 2-, 3-, 4-парных кабелей категорий 3-6. В кабельных системах применяются 8- и 6-позиционные соедини¬тели, больше известные под названиями RJ-45 и RJ-11 соответственно.

Обозначение RJ (Registered Jack - зарегистрированное гнездо) на самом деле относится к разъему с определенной раскладкой проводов и происходит из телефонии. Каждый из изображенных на рисунке разъемов может использоваться с разными номерами RJ.

Модульная вилка RJ-45

При монтаже структурированной кабельной системы передачи данных следует использовать 8-позиционные соединители с раскладкой EIA/TIA-568A, сокращенно Т568А, или EIA/TIA-568B, сокращенно Т568В.

Недостатком всех раскладок является то, что, по крайней мере, одна пара разделывается не на соседние контакты, а внутрь нее вклинивается другая пара. Это приводит к увеличению перекрестных наводок и отражения сигнала от неоднородности, возникающей при большем расплетении проводов данных пар. По этой причине применение обычных модульных соединителей для категорий выше 6-й проблематично. Наиболее распространенные модульные соединители имеют категорию 5 или 3, соединители категории 5 и выше выпускаются и для экранированной проводки.

Модульные розетки категории 5 и выше всегда имеют соответствующее обозначение, от розеток 3-й категории они заметно отличаются конструкцией и способом присоединения проводов. Здесь собственно розетка смонтирована на печатной плате, на которой устанавливаются и ножевые контакты (типа S110, Krone или иной конструкции) для заделки проводов кабеля. Печатными проводниками цепи разводятся так, что провода каждой пары присоединяются к соседним контактам коннектора. Кроме того, на плате имеются реактивные элементы, согласующие импеданс, выполненные печатным способом. Без этих элементов на высокоскоростных технологиях (100 Мбит/с и выше) возможны проблемы, связанные с отражением сигналов от коннекторов.

Модульная розетка

По исполнению и способу крепления розеток существует множество вариантов, которые можно разделить на фиксированные конфигурации и наборные (модульные) системы. Розетки фиксированной конфигурации - настенные на 1 или 2 однотипных гнезда и блоки по 4, 6 или 8 розеток для коммутационных панелей-обычно крепятся за печатную плату, на которой они смонтированы. Для защиты от пыли применяют розетки с откидными крышками или отодвигающимися подпружиненными шторками. Для коммутационных панелей лучше всего подходит фронтальное положение гнезда (вилка входит спереди). Для розеток рабочих мест розетка может смотреть и вниз, и вбок (вверх нежелательно из-за скопления пыли). Во многих случаях удобны угловые розетки. Вариантов крепления много, и при внешней похожести розеток от разных изготовителей они часто не подходят к «неродной» арматуре, казалось бы, с теми же габаритами.

Заделка проводов в розетки выполняется инструментом, соответствующим типу коннектора (S110, Krone), или же с помощью защитных колпачков. Есть конструкции розеток, собираемых без инструмента, - провода раскладываются в пластмассовую крышку, и при ее одевании которой они заходят в контактные ножи.

Модульные вилки различных категорий внешне могут почти не отличаться друг от друга, но иметь разную конструкцию. Вилки для категории 5 могут иметь сепаратор, надеваемый на провода до сборки и обжима разъема, что позволяет сократить длину расплетенной части кабеля и облегчить раскладку проводов. Контакты при установке (обжиме) врезаются в провода сквозь изоляцию. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой контактов. Игольчатые контакты используются для многожильного кабеля, иголки втыкаются между жилами проводов, обеспечивая надежное соединение. Для одножильного кабеля используются контакты, «обнимающие» жилу с двух сторон. Во время обжима вдавливается и выступ, фиксирующий кабель (ту часть, которая еще в чулке). Фиксатор служит для защелкивания вилки в розетке.

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

Безусловно, одним из величайших изобретений человека в области передачи слаботочных высокочастотных сигналов является так называемый кабель типа «витая пара» (от англ. “twisted pair”).

Суть этого кабеля в том, что сигнал в нем передается при помощи одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой с небольшим числом витков на единицу длины.

Данный вид кабеля благодаря своей конструкции позволяет увеличить степень связи между проводниками каждой пары, а также, благодаря синхронизации влияния электромагнитных помех на оба проводника каждой пары снизить влияние внешних помех на сигнал в целом.

Область применения данного типа кабеля очень широка. Это и современнные структурированные кабельные системы, и компьютерные сети, и телекоммуникационное оборудование, и телефония.

Маркировка различных типов витой пары.

Для начала определимся с терминологией.

Рассмотрим типовое название кабеля типа «витая пара» (в его полном варианте, разумеется).

UTP 4 CAT5E 24 CCA

Разберем его на составляющие.

UTP - обозначение типа кабеля. Основные типы:

UTP - неэкранированная витая пара.

FTP - экранированная витая пара.

SFTP - витая пара с двойным экранированием.

4 — в данной записи обозначает количество пар.

Стандартные количества — 2 и 4 (двухпарный и четырехпарный кабель соответственно), однако встречаются и другие количества — 10, 15, 20, 25 и т. д. - это так называемые «многопарные» кабели, которые используются в основном при монтаже крупных СКС.

В данном случае — пятая, экстра. На данный момент 5-я категория витой пары — самый распространенный и частоиспользуемый вид категории, однако следует помнить о том, что есть и более низкие категории, которые сейчас почти повсеместно заменяются на пятую. А также и о том, что есть 6-я категория — которая отличается от 5-й тем, что в ней каждая пара помимо разного шага скрутки разделена друг от дружки ещё и специальной пластмассовой крестовиной.

Распространение именного 5-й категории кабеля связано с тем, что это была первая категория в которой использовался разный шаг скрутки для разных пар, а значит ещё большая помехозащищенность.

24 — это число, характеризующее толщину жилы проводника. Подробнее см. ниже в разделе "Конструкция кабеля"

CCA - материал из которого изготовлен проводник. Обычно это медь (Cu, либо просто отсутствует маркировка, либо омедненный алюминий или сталь — CCA).

КОНСТРУКЦИЯ КАБЕЛЯ

Кабель типа «витая пара» состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной меди (либо омедененного алюминия или стали в случае CCA) диаметром 0.4-0.6 мм. Для измерения диаметров проводников применяется также американская система AWG, в которой эти проводники имеют соответственно обозначения 26AWG или 22AWG.

В стандартных четырехпарных кабелях используются в основном проводники диаметром 0.51мм (24AWG).

Изоляция обычно имеет толщину порядка 0.2 мм и выполняется из поливинилхлорида (PVC), либо для более качественных проводников 5-й категории и выше — полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно качественные проводники имеют изоляцию из вспененного полиэтилена, позволяющего обеспечить более низкие диэлектрические потери, либо тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур.

Внутри кабеля также находится так называемая «разрывная нить» (как правило используется капрон). Она позволяет легко снимать внешнюю оболочку кабеля, а также, благодаря высокой прочности обеспечивает дополнительную прочность кабеля.

Внешняя оболочка стандартных четырехпарных кабелей имеет толщину порядка 0.5-0.9мм (в зависимости от категории и качества кабеля) и исполняется из поливинилхлорида с добавлением мела, чтобы обеспечить некоторую хрупкость и позволить точно отделять оболочку в месте обреза отрезным инструментом. Кроме этого для изготовления оболочки используются полимеры, которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются LSZH - Low Smoke Zero Halogen).

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КАБЕЛЯ

UTP 2 CAT 5E 24 AWG, UTP 2 CAT 5E 24 AWG CCA - кабель типа «витая пара», неэкранированный, двупарный, стандартной толщины проводника. Выполнен из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Применяется при соединении компьютеров внутри локальной сети, для прокладки телекоммуникаций. Из-за того, что в его состав входят только 2 пары — при передаче данных внутри сети обеспечивает скорость до 100МБит/сек.

UTP 4 CAT 5E 24 AWG, UTP 4 CAT 5E 24 AWG CCA - кабель типа «витая пара», неэкранированный, четырехпарный, стандартной толщины проводника. Выполнен из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Применяется для соединения компьютеров внутри локальной сети, для прокладки телекоммуникаций, в распределенных телефонных сетях.

Благодаря одновременному использованию четырех пар позволяет развивать скорость передачи информации до 1ГБит/сек(1000МБит/сек).

FTP 2 CAT 5E 24 AWG, FTP 2 CAT 5E 24 AWG CCA - кабель типа «витая пара», экранированный, двупарный, стандартной толщины проводника. Проводники выполнены из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

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.

– установке на витую пару коннекторов RJ-45, разберемся, а что такое – витая пара?

Это кабель, который состоит из одной либо нескольких пар медных проводников в цветной изоляции, свитых между собой. Весь пучок проводов также скручен вокруг центральной оси и покрыт полимерной оболочкой, иногда – с элементами защиты: металлической оплеткой, напылением из тефлона или полиэтилена.

Пучок витой пары

Скручивание проводников – это дополнительная защита от электромагнитных помех, а также способ усиления связи между жилами, передающими общие дифференциальные сигналы.

Для улучшения качества сигнала и снижения взаимных наводок количество витков в разных жилах делают неодинаковым.

Виды, устройство и способы экранирования витой пары

Разобравшись, что такое витая пара, перейдем к изучению ее видов и устройства.

Виды кабеля по числу медных жил:

• Одножильный (монолитный) – каждый провод состоит из одной цельной проволоки, толщиной 0,3-0,6 мм или 20-26 AWG. Такие шнуры легко ломаются, поэтому пригодны только для прокладки внутри стенных панелей и монтажных коробов.
• Многожильный – провода состоят из пучков тончайших жил. Такой шнур не ломается при сгибании и скручивании, и используется для подвижных соединений между устройствами. Имеет более высокий уровень затухания сигнала, чем одножильный, поэтому его максимальная длина не должна превышать 100 м.

Многожильная витая пара

По способу экранирования – наличия защиты от э/м наводок:

• UTP (U/UTP) – витая пара неэкранированная (без защиты).
• FTP (F/UTP) – витая пара фольгированная – имеет одну общую оболочку из фольги.
• STP (S/UTP) – витая пара экранированная – один общий экран в виде металлической оплетки.
• S/FTP (SF/UTP) – фольгированный кабель с добавочным экраном из оплетки.
• U/FTP – кабель с индивидуальным экранированием каждой скрутки оболочкой из фольги.
• S/FTP – отдельное экранирование каждой скрутки плюс металлическая оплетка.
• F/FTP – отдельное экранирование каждой скрутки плюс общий для всех жил экран из фольги
• SF/FTP – отдельное экранирование каждой скрутки плюс общий экран из оплетки и фольги.

Витая пара SF/FTP

Чтобы было понятнее, приведем расшифровку буквенного кода экранирования:

• U – экрана нет;
• F – фольга;
• S – оплетка.

По цветам оболочки и области применения:

• • Черный – для монтажа вне помещений (снаружи такой шнур покрыт слоем полиэтилена для устойчивости к коррозии);

внешняя витая пара со стальным тросом

• • Серый – для монтажа в помещениях;

• • Оранжевый с маркировкой “LSZH” – негорючий шнур для монтажа в пожароопасных зонах.

Витая пара для пожароопасных зон

По форме поперечного среза:

• Круглый – универсальный;
• Плоский – для монтажа под обоями или ковролином, такие шнуры более подвержены помехам, чем круглые.

Разновидности витой пары

Сегодня насчитывается 7 категорий этого типа кабеля и еще одна – восьмая, находится пока в разработке. В отдельных категориях -5, 6 и 7, выделяют подкатегории, поэтому общее их число равно 10. Для удобства сравнения мы отобразили их в таблице.

Номер категории кабеля витой пары	Частотная полоса, Mhz	Характеристики	Применение
1	0,1	Устаревший стандарт. Состоит из двух проводов, иногда без скрутки. Плохо защищен от помех.	В модемных Интернет-соединениях и телефонной связи. Для создания современных ЛВС непригоден.
2	1	Устаревший стандарт. Состоит из четырех проводников. Максимальная скорость обмена информацией – 4 Мбит/с.	В ЛВС типа Token Ring, Arcnet и телефонии. Для создания современных ЛВС непригоден.
3 Класс С	16	Четыре скрутки (восемь проводников). Максимальная скорость обмена информацией – 100 Мбит/с в сетях Fast (быстрый) Ethernet при максимальной длине линии – 100 м. Официально стандартизирован для ЛВС Ethernet.	Иногда – в сетях 10BASE-T и 100BASE-T4, но чаще – в проводной телефонной связи.
4	20	Устаревший стандарт. Состоит из четырех скруток проводов. Наивысшая скорость обмена информацией – 16 Mbit/s по одной паре.	В ЛВС 10BASE-T, 100BASE-T4 и Token Ring. Сегодня не применяется.
5 Класс D	100	Четыре скрутки(восемь проводников). Пересылает информацию до 100 Mbit/s при задействовании двух пар и 1000 Mbit/s – при всех четырех.	В ЛВС Fast и Gigabit Ethernet.
5e	100	Улучшенная категория класса D (тоньше и дешевле). Выпускается с четырьмя и двумя парами проводников.	Самый часто встречающийся класс кабеля для сетей Фаст Ethernet и Гигабитный Ethernet.
6 Класс Е	250	Четыре скрутки (8 проводов), неэкранированный (U/UTP). Передает информацию до 10 Gbit/s по линии длиной до 55 м.	Витая пара 6 категории – второй по распространенности тип кабеля после категории 5e. Область применения та же.
6A Класс E A	500	4 скрутки (восемь проводов), экранирован (тип экранирования S/ФТП или F/ФТП). Пересылает информацию до 10 Гбит/с при максимальной длине линии до 100 м.
7 Класс F	600-700	8 проводов, экранирован (тип экранирования S/ФТП, реже F/ФТП). Передает данные со скоростью до 10 Гбит/с.	Локальные сети Фаст и Гигабитный Ethernet.
7A Класс F A	1000	8 проводов, экранирован (тип экранирования S/ФТП, реже F/ФТП). Передает данные со скоростью до 40 Гбит/с по линии длиной до 50 м и до 100 Гбит/с по – до 15 м.	Локальные сети Фаст и Гигабитный Ethernet.

Единого стандарта маркировки витой пары не существует – каждый производитель указывает на ней то, что считает нужным. Часть этих данных не имеет практического значения, а на что важно обращать внимание, вы узнаете чуть позже.

Вот один из примеров маркировки стандартного кабеля:

Маркировка на кабеле UTP

В начале обычно указан код производителя и марка. Далее – максимальная температура, при которой возможна эксплуатация. Следом идут тип экранирования, количество пар, диаметр одного проводника, категория, сертификаты соответствия, длина и год выпуска.

В нашем примере:

• Оболочка серого цвета, соответственно, кабель предназначен для эксплуатации в помещениях.
• Цифробуквенное обозначение, которое начинается на “HTO-KEY E191267” – это шифр производителя.
• 75oC – температурный максимум.
• UTP – данный кабель неэкранированный.
• 4PR – 4 пары проводников.
• 24 AWG – диаметр сечения одного провода (также может быть указан в миллиметрах).
• ELT Verified – проверен и соответствует стандарту категории.
• CAT5E – категория 5е.
• EIA/TIA-568-В.2 – соответствует одноименному стандарту.
• Последние цифры – общая длина кабеля в футах и метрах.
• Дата производства не указана.

Порядок обозначений может быть различным, но на любом кабеле всегда указана его категория, тип экранирования и количество пар. Эти данные и являются важными при покупке, остальное – просто для справки.

Заключение

Прочитав эту статью, вы научились разбираться в типах и устройстве витой пары. Теперь вам не составит труда выбрать ее самостоятельно. Дальше вы узнаете много полезного об .