В данной статье расскажу про кабели типа витая пара, предназначенные для передачи цифровой информации.
Пишу заметку в самом начале статьи, потому что это очень важно! Обжимайте кабель по стандарту A или Б (T-568A или T-568B, картинка ниже). По опыту, чаще обжимают типом B. Обжимайте так, не ошибётесь. Запомните, разнотипное оборудование (в книжках это оборудование разных уровней модели OSI) обжимают прямым кабелем т.е. на обоих концах провода кабель обжат по типу B. А на оборудовании одного уровня (например коммутатор - коммутатор) кроссовером (он же обратный кабель) т.е. на одном конце обжат по типу A, на другом по типу B.
Здесь мы рассмотрим витую пару, содержащую две или четыре пары изолированных проводников, скрученных между собой. Пара проводов имеет одноцветную маркировку, только один провод имеет сплошной цвет, а другой помечен таким же цветом, но с белой полосой. Стоит отметить, что одна пара предназначена для передачи одного сигнала и сигнал по одному проводнику пары передается в противофазе другому. Это позволяет избавиться от большинства электромагнитных помех.
Так, приёмник, получив два сигнала с пары проводников, вычитает один сигнал из другого. Полезный сигнал усиливается (так как работает в противофазе), а помеха устраняется. С целью помехоустойчивости, также производится и скручивание пар проводов. Для чего это нужно? Представьте, электрический ток протекает через кабель и естественно он создает небольшое магнитное поле вкруг провода. Из-за этого магнитного поля в данных появляется так называемый «шум». При прямом кабельном соединении, весь ток движется в одном направлении и так, как провода в кабеле скручены между собой (отсюда и название «витая пара»), то магнитные поля противоположны друг другу. Таким образом, пары проводов нейтрализуют излучение друг друга и любые внешние магнитные поля. По этой причине, шумовой ток в витом кабеле ниже, чем в обычном кабеле.
Витую пару применяют в локальных вычислительных сетях, аналоговых и цифровых телефонных сетях.
Характеристики витой пары.
Перед тем как переходить к более детальному изучению характеристик витой пары поясню, что информацию о характеристиках кабеля, вы может увидеть из маркировки, нанесенной на защитную оболочку кабеля. Маркировка повторяется через равные промежутки (обычно через 1 метр).
Тип
Для защиты передаваемых данных от воздействия электромагнитных помех применяют экранирование кабеля фольгой и металлической оплёткой. UTP – витые пары не экранированы (нет защитного экрана), FTP– витые пары экранированы (экран из фольги), STP– витые пары экранированы (экран из металлической сетки, оплётки). Существуют также комбинации экранирования в UTP, FTP, STP. Рассмотрим, подробнее какие типы экранирования витой пары существуют.
U/UTP. Нет общего экранированния (U), витые пары неэкранированные (UTP);
F/UTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
SF/UTP. Общее экранирование из оплетки (S) и общий экран из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
S/FTP. Общее экранирование с оплеткой (S), витые пары защищены фольгой (FTP);
F/FTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары также экранированы фольгой (FTP);
U/FTP. Без общего экранирования, витые пары защищены фольгой (FTP).
Зачем нужен дренажный провод в витой паре? Дренажный провод это часть системы заземления в экранированном кабеле, он нужен для обеспечения непрерывности экрана из фольги, если он получит повреждения, и частичного снятия наведенных сигналов.
Категория
Категории 1,2,4 на текущий момент времени практически не встречаются, по этой причине рассматривать их мы не станем.
Кабель категории 3 изредка используется для прокладки телефонных линий.
Перейдём к наиболее используемым категориям витой пары.
Категория 5 и 5e(CAT5 - частота до 100 МГц, CAT5E – частота до 125 МГц).
Отмечу, что после 2000 года, после утверждения категории 5e, все производители, практически ничего не меняя в кабеле, начали наносить на него маркировку 5e. По этому, в дальнейшем если вы будете слышать про кабель 5 категории, то можете смело представлять что речь идет о категории 5е. Эта категория наиболее популярна в использовании на сегодняшний день.
Кабель категории 5е - это 4-х или 2-х парный кабель. 2-х парный кабель может быть использован в сетях 10BASE-T Ethernet, 100BASE-TХ Fast Ethernet (10 и 100 Мбит/с соответственно). 4-х парный кабель может применяться для прокладки сетей 1000BASE-T Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Максимальная длина кабеля без усилителей сигнала составляет 100м.
Категория 6 (CAT6 - частота до 250 МГц).
Кабель категории 6 - 4-х парный кабель, может использоваться в сетях 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet (10 Гбит/с). При использовании в сетях со скоростью до 1000 Мбит/с максимальная длина кабеля этой категории –100 м, при использовании в сетях со скоростью 10 Гбит/с – 55 м.
Кабель категории 6а, 7 (также 7а) - это экранированный кабель для сетей со скоростью до 10 Гбит/с и протяженностью отдельной линии до 100 м. Использование экранированных кабелей накладывает определенные требования как к оборудованию, так и к условиям прокладки кабеля (наличие качественного заземления), что часто делает более привлекательным прокладку оптоволоконного кабеля.
Есть ещё категории 8, 8.1, 8.2. Это категории витой пары для больших скоростей передачи данных, они используются на различных серверах, центрах обработки данных и т.п. Используются редко, по этой причине рассматривать здесь я их не стану.
Следует понимать, что категория кабеля говорит только о качестве изготовления кабеля. Утверждение, что «кабель категории 5е работает на частоте 125 мГц, а категории 6 – на частоте 250 мГц» некорректно. Кабель работает на той частоте, на которой работает сетевое оборудование. Например, замена в сети 100BASE-TX кабеля категории 5е на кабель категории 6 не позволит перейти на 1 Гбит/с без замены сетевого оборудования (роутеров, свитчей, сетевых карт). Более того, если старый кабель 5е был качественным, замена его на Cat 6 нисколько не улучшит ни качество связи, ни её скорость.
Число пар
Большинство кабелей содержит 4 пары проводов. Но в сетях 10BASE-T и 100BASE-TХ используется только 2 пары, поэтому большое распространение получил кабель категории 5е с двумя парами проводников – он легче, тоньше и дешевле 4-х парного. Но для сети со скоростью 10 Гбит/с он уже не годится.
Для сетей со скоростью до 100 Мбит/с оптимально будет использовать 2-х парный кабель категории 5е, для скорости 1 Гбит/с – 4-парный 5е.
И наоборот, на небольших расстояниях (до 10 м) в сетях 10GBASE-T можно использовать качественный 4-х парный кабель категории 5e – на качество и скорость связи это не повлияет.
Из какого метала провода
В качестве материала проводника используется либо медь, либо омедненный алюминий, изредка омедненная сталь. Омедненный алюминий (в разговорной речи можно услышать «алюминий с медным напылением») обеспечивает худшие условия передачи сигнала, чем чистая медь, зато он намного дешевле. В то же время при выборе кабеля следует рассматривать информацию о материале жил, как дополнительную к его категории. Материал жил может иметь решающее значение, например, при длине линии, немного превышающей стандарт. В этом случае использование кабелей с медными жилами с большей вероятностью позволит установить связь.
Обычный кабель витой пары имеет ПВХ-оболочку (поливинилхлорид, обычно серого, иногда синего или белого цвета), разрушающуюся под действием УФ-излучения и «дубеющая» на морозе. Поэтому для прокладки вне помещения следует использовать кабель со специальной полиэтиленовой оболочкой. Чаще всего она имеет черный цвет. Если предполагается часть линии прокладывать по воздуху, в кабеле должен быть несущий трос.
Зачем нужна витая пара с тросом? Такой кабель обычно используется для монтажа на разнообразных воздушных линиях, трос выступает несущим элементом.
Есть также оболочки LSZH ( с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов) и LSLTx (с низким дымовыделением и уровнем токсичности), применяются при прокладке в местах с массовым скоплением людей, больницах, школах, дошкольных учреждениях и т.п.
Зачем нужна нить в витой паре? Разрывная нить (чаще всего капроновая) применяется для более легкой разделки оболочки. Когда ее тянешь, получается продольный разрез на внешней оболочке, что позволяет получить доступ к проводникам, не повреждая их изоляцию.
Сечение проводника
Также на маркировке кабеля вы можете заметить надпись AWG (American Wire Gauge, переводится, как «американский калибр проводов»). В маркировке витой пары указывается не сечение проводника, а диаметр жил. Диаметр жилы здесь обозначается непривычно для отечественного электрика: чем больше цифра – тем тоньше жила. Это связано с тем, что для обозначения размеров жил используются не физические величины, а количество циклов протяжки проволоки при производстве. При каждой протяжке проволока проходит через отверстие меньшего диаметра. То есть жила 10 AWG будет толще, чем 20 AWG.
Жильность проводников
Проводники в кабеле могут быть многожильные и одножильные. На качество связи это особого влияния не оказывает, выбирать жильность проводников следует из условий прокладки кабеля и его эксплуатации. Многожильные проводники более устойчивы к частыми изгибам, поэтому из таких кабелей можно делать патч-корды для ноутбуков или использовать их в линиях, которые периодически приходится перемещать с места на место.
Пару слов об оптоволоконном кабеле
Оптоволоконный кабель представляет собой тонкий сердечник из прозрачного материала (кварцевый и другой вид стёкол или же акриловые смолы), заключённый в специальную оболочку – демпфер (стекло или пластик, служит для гашения и предотвращения колебаний).
Сигнал по оптоволоконному кабелю передается с помощью светового луча.
Оптика имеет преимущества перед витой парой:
- высокая скорость передачи данных (скорость до 100 Гбит/с)
- хорошая защита от помех (не влияют магнитные поля, грозы и прочее)
- большая длина одного цельного оптоволоконного кабеля (до нескольких метров)
Однако оптоволоконный кабель имеет ряд недостатков:
- хрупкость (невозможно изогнуть оптоволокно без риска повреждения стеклянного сердечника)
- сложность монтажа и ремонта (для спайки оптики нужны знания и специальный аппарат, который очень дорого стоит)
- трудности подключения (для большинства бытовых предметов всё же нужен медиаконвертер, но с каждым годом производители устройств всё чаще решают проблему с подключением, что позволяет обходится без медиаконвертеров).
Всем качественного сетевого кабеля и хорошего инструмента при организации локальной вычислительной сети!
Спасибо за то, что дочитали статью до конца. Надеюсь, она не вскипятила ваш мозг и помогла в работе. Поблагодарите меня своей подпиской на канал, комментарием и лайками под этой статьей. До связи!
