Где применяется витая пара

Витая пара — что это за кабель и почему витой?

Если вы собираетесь прокладывать к себе в дом интернет или уже сделали это, не лишним будет знать, что такое витая пара. Ведь она сейчас чаще всего используется в данных целях. В этой статье я расскажу вам не только, что это, но и каких видов бывает, из чего состоит и как распознавать маркировку.

Определение

Витой парой называется кабель, включающий в себя одну или больше пар изолированных проводников, обвитых друг с другом. Зачем они свиваются? Чтобы улучшить связь между ними и снизить уровень поступающих с внешней стороны помех для сигнала.

Используется, как правило, для проведения интернета, кабельного телевидения, построения локальных сетей. Также может применяться для подключения телефона. К слову, это было его первоначальное назначение, когда Александр Белл придумал его в 1881 году.

Витая пара выигрывает перед своими основными конкурентами тем, что ее легче и дешевле прокладывать в сравнении с оптоволокном, и она обладает лучшей пропускной способностью, нежели коаксиальный кабель.

Структура

Если рассматривать кабель в сечении, мы увидим:

  • Проводники. Изготавливаются из цельной медной проволоки диаметром 0,4-0,6 мм или многочисленных тонких проводников. Второй вариант применяется при изготовлении коммутационных шнуров.
  • Изоляция проводников. Выполняется чаще всего из поливинилхлорида, более дорогие модели — из полиэтилена или полипропилена, а самые качественные — из вспененного полиэтилена или тефлона. Ее диаметр составляет 0,2 мм.
  • Разрывная нить.

Делается традиционно из капрона. Она нужна, вот для чего: если понадобится снять большое количество внешней изоляции кабеля, то с ней это делать будет гораздо удобнее. Каким образом? Сделав небольшой надрез во внешней изоляции, уложив нить в разрез, потянуть за эту нитку можно как-бы увеличить надрез до нужной вам длинны. Да, конечно можно это делать и проводом, но есть риск его порвать, а нитку не жалко. То есть это запасной вариант для тех у кого нет специального инструмента. Она так и называется «разрывная нить» — то есть для разрыва изоляционной оболочки кабеля.

Вторая её функция это увеличение жёсткости всего кабеля, но это только чисто теория. На самом деле жёсткость если и появляется за счёт неё, то в очень небольшом количестве. В других типах кабелей (не для интернета, более жёстких) вместо этой капроновой нити внутрь помещают струну. Вот как раз таки она и добавляет жёсткость.

  • Внешняя оболочка. Производится зачастую из поливинилхлорида с элементами мела, который делает ее более хрупкой. Это нужно, чтобы точно и без затруднений обрезать кабель острым инструментом. Толщина оболочки варьируется от 0,5 мм до 0,9 мм.

Негласно ее еще различают по цветам: серый — наиболее популярный, черный — для внешней прокладки, оранжевый — говорит о негорючести оболочки. Также может отличаться форма: обычно она круглая, но бывают и плоские кабели, которые удобно прокладывать в доме под ковром или по плинтусам.

  • Вспомогательная защита из влагостойкого полиэтилена. Обязательно используется при изготовлении провода для уличной прокладки.

Еще в нем могут быть заполнены пустые места водоотталкивающим гелем, а также может выполняться бронирование посредством стальной проволоки либо гофрированной ленты.

Виды кабелей

Изделия типа витая пара различаются по нескольким критериям.

1. Число жил

Учитывая количество проволок, витая пара бывает:

  • Одножильной. Не предназначается для прямого соединения с периферийными устройствами. Используется при прокладке проводов в стенах, коробах и т. п. Дело в том, что жила из меди имеет достаточно большую толщину и, если ее часто сгибать — она сломается. В то время как для врезания в розетки она хорошо подходит.
  • Многопроволочной. Такой вид кабеля применяется с точностью до наоборот, в отличие от первого. Затухание сигнала в нем больше, поэтому он годится для изготовления патчкордов, объединяющих розетки с оборудованием.

2. Защита

Одним из отличий является применяемая в изделиях защита самого изделия и передаваемых сигналов от помех. Она бывает:

  • Химической (от влияния природных условий). Выполняется из полиэтилена или фольги. Если используется второй вариант, такие изделия обозначаются как «foiled».
  • Механической (от физических повреждений). Для этого применяется очень прочная оболочка и оплетка из медной проволоки. Когда используются дополнительные защитные компоненты, кабель называют ««double jacket».
  • Экранирование (от электромагнитных перебоев). В данных целях может быть использована фольга из алюминия либо медная оплетка.

3. Экранирование

Отдельно хочу рассказать о конструкциях экрана, так как они бывают разные, из-за чего отличаются и сами кабели:

  • Неэкранированное изделие (маркируется как U/UTP).
  • Индивидуальный экран (U/FTP). Обматывается фольгой каждая пара в отдельности, чтобы не только не мешали внешние помехи, но и сигналы внутри кабеля не препятствовали друг другу.
  • Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP). Как вы догадались, им обволакиваются все пары.
  • Индивидуальный и общий экран (F/FTP, S/FTP, SF/FTP). Сочетает в себе принцип защиты двух предыдущих типов.

Категории

Помимо вышеперечисленных разновидностей, провода типа витая пара делятся на категории в зависимости от эффективности частотного диапазона, который пропускают. На данных момент их 12 (вместе с модификациями некоторых категорий). Среди них те, которые уже не используются и те, которые еще не укоренились на нашем рынке. Поэтому не буду засорять вам голову лишней информацией, рассказывая про каждую категорию.

Скажу только, что на сегодня самыми востребованными являются изделия 5-й категории. Они работают на полосе частот в 100 МГц. Применяются для организации локальных сетей по технологиям Fast и Gigabit Ethernet. Скорость передачи данных равняется 100 Мбит/с, если в деле 2 пары, и до 1000 Мбит/с — если 4.

Типы обжима

Не важно, какой кабель вы выберите, обжать его можно будет только двумя способами:

  • Прямой — чтобы соединить сетевую карту с коммутатором или концентратором.
  • Перекрестный — для прямого коннекта между двумя сетевыми платами или устаревшими концентраторами/коммутаторами.

Обжиму подлежит разъем 8P8C, имеющий 8 контактов и фиксатор.

Какие есть виды и категории кабеля «витая пара»?

Какие есть виды и категории кабеля «витая пара»?

До приобретения подходящего кабеля стоит разобраться, что же это такое – «витая пара» и как правильно выбрать продукт, ориентируясь на имеющуюся маркировку.
«Витая пара» – разновидность кабеля связи, состоящего из одной или нескольких пар металлических проводков с изоляцией. Они сплетены небольшим количеством витков и имеют защитную оболочку из пластика.
В процессе изготовления проводники определенным образом свиваются, что повышает связь между парными проводниками. Впоследствии электромагнитные помехи внешних источников уменьшаются, а также взаимные наводки в процессе передачи противофазного сигнала.
Чтобы снизить вероятность связи кабелей из отдельных пар сплетение пар у кабелей категории 5 и выше производится с применением разного шага.
Структурированные кабели – это настоящая современная система, неотъемлемой частью которой являются витые пары. Они широко применяются в различных сферах – для передачи видеосигналов, в локальных сетях, телефонных линиях, в передаче электронных сигналов.
Витые пары подвергаются усовершенствованию и сегодня успешно используются как физическая среда для проводки сигналов в различных технологиях, в том числе в локальных сетях стандарта Ethernet.

Разновидности кабелей

Присутствие и разновидность экрана является основным отличием у витых пар. Он не допускает вмешательство помех извне, например, если невозможен монтаж пары отдельно от силовых кабелей. Производители могут включать дополнительные значения в маркировку, исходя из структурного состава кабеля, например:

AWG (калибр) – толщина провода согласно американской системы маркировки.

Моножила – кабель широко распространен благодаря невысокой стоимости. Ее используют для укрепления участков прокладки, которые чаще изгибаются и для создания патчкорда – части кабеля определенного размера, имеющего на концах коннекторы, соединяющие два прибора.

Диаметр – минимальный – 0,4, максимальный – 0,64 мм. По стандартным требованиям для изготовления кабелей 5 и 6 категории применяют жилы, диметр которых не меньше 0,51 мм или 24AWG.

Количество пар – может достигать тысячи. Для компьютерных систем достаточно 4-х парного кабеля. Причем, функционирование всех пар происходит только в том случае, если скорость передачи данных не выше 1 Гбит/с. При скорости до 100 Мбит/с можно прокладывать 2-х парный кабель.

Качество внешних оболочек – как и в случае с остальными кабелями, у витых пар она связана с условиями электромонтажа, реализацией, поддержкой и восстановлением качества технической системы.

Разновидности оболочек:

РVС – из пластиката поливинилхлорида. Предназначен для внутреннего использования.

РР – из термопластичного полимера пропена. Предназначен для наружной проводки, выдерживает высокую температуру – до +140 градусов по Цельсию.

РЕ – из термопластичного полимера этилена. Для открытого (наружного) проведения.

FR – кабель с огнезащитой. Функционирует в условиях открытого огня в течение заданного времени. Современные стандарты выделяют три вида огнестойких покрытий, рассчитанных на полчаса, 1,5 часа и 3 часа.

LS – оболочка из материала со сниженным дымовыделением в процессе горения.

– материал покрытия Зеро Галоген, не выделяющий ядовитых галогеновых газов во время горения.

В – кабель обвит броней, в качестве которой чаще применяют ленту из стали.

С – кабель с тросом, натягивающим его между зданиями или сооружениями.

Чтобы идентифицировать и указать назначение материала оболочки, производители используют различные цвета. Так, если она черного цвета, значит кабелю не страшна сырость. Материал, стойкий к горению, обычного оранжевого оттенка. А для внутреннего использования в жилых домах и офисах лучше брать светло-серые сетевые кабели, они подходят для подобного.

Если продукт отмечен маркировкой U/UTP 4 саt.5e sоlid 24АWG LSZH, то она расшифровывается следующим образом:

  • у кабеля нет экранирования;
  • у продукта витых пар 4, каждая состоит их двух жил;
  • состоит из четырех пар по 2 проводника;
  • кабель пятой категории;
  • проводник типа «solid» – однопроволочный;
  • жила 0,51 мм диаметра;
  • оболочка выполнена из безгалогенного материала, со сниженным выделением дыма.

Из чего может быть выполнен проводник?

Они изготавливаются из металлов и биметалов, например, из алюминия с омеднением. Первые проводники были только медными. Однако, медь дорого стоила, поэтому появились витые пары из алюминия, а позднее и удешевленные биметаллические.

Но, что говорят специалисты о долгосрочной эксплуатации кабелей экономных вариантов? Как оказалось, чтобы продукт служил долго и без нареканий, все же лучше выбирать проводники из меди.

    Проводники из алюминия (Аl) – металл весит практически в три раза меньше, чем медь и стоит в разы меньше. И это все преимущества алюминия. Он обладает электропроводностью в 1,7 раз ниже медной, поэтому его сопротивляемость гораздо выше, что приводит к потере сигналов при прокладке слишком длинного кабеля. Алюминий является аморфным материалом и с течением времени происходит его «протечка» за пределы контактов, из-за чего происходит полное исчезновение сигнала. Кроме того, он окисляется, контактируя с воздухом и кабель утрачивает функцию проводника. Этот металл не такой эластичный, как медь, поэтому при скручивании пары и прокладке возможно нарушением целостности.

Проводники из алюминия с медной оболочкой (ССА) – медь защищает алюминиевый провод от окислительных процессов, из-за чего качество связи не снижается. Такой продукт дешевле кабеля из меди, но речь идет о разнице в 12-17%, так как изготавливать его сложнее, чем из одного металла. Биметаллический кабель обладает более высокой проводимостью, но и по этому показателю он уступает медному. И его вес меньше, чем у продукта из меди. Но, стоит отметить, что кабель из биметалла нельзя применять для технологии Power over Ethernet. В такой системе устройство питается при помощи кабелей, а сопротивляемость алюминия выше, чем у меди и движение постоянного тока будет происходить по сечению всей жилы, сердцевина которой алюминиевая. Не в пользу биметаллического кабеля говорит и тот факт, что приобрести продукт хорошего качества оказывается весьма непросто. Тестирование часто выявляет несоответствие товара заявленным параметрам. Также практика показала, что даже 60-70 метровая сеть при использовании кабеля из омедненного алюминия в большинстве случаев оказывается нефункциональной или работает с перебоями, несмотря на небольшую протяженность.

Медные проводники (Си) – витые пары из меди отличаются более высоким качеством, они увеличивают длительность эксплуатации сети и обеспечивают снижение затрат на ее техобслуживание. Но, стоит брать во внимание, что медные пары обойдутся гораздо дороже, чем проводники с омеднением.

Есть две технологии выполнения проводников: Солид – цельная жила из медного куска и Stranded – скрученные тоненькие проводки. Скрученный кабель более гибок, его рекомендуется использовать для участков с наибольшей подвижностью, например, рядом с рабочими местами. Цельный кабель уступает скрученному по гибкости, но он отличается долговечностью, поэтому его чаще используются для прокладки наружных и внутренних постоянных сетей.

Каждая жила пары имеет маркировку сечения, соответствующая нормативам AWG. Например, сечение 0,13 мм² обозначается как 26 AWG. Параметр определяет толщина жилы без учета изоляционной оболочки.

Стоит отметить, что у проводников, обладающих большей толщиной, показатель AWG меньше. Это значит, что витая пара обладает лучшими характеристиками, так как жила с большим сечением отличается наименьшим сопротивлением. То есть качество кабеля, калибр проводников витых пар которого составляет 22 AWG, выше, чем у кабеля с сечением жил 24 AWG. Но, и цена продукта окажется выше, так как он содержит больше медного компонента.

У кабелей, относящихся к категории 5е, сечение жил составляет 24. А в кабелях высших категорий 6, 7, 7а используются проводники с сечением 23 AWG, реже – 22.

Классификация категорий кабелей витых пар

Cat.5e – частоты 100 МГц. Является усовершенствованной, уточненной версией 4-парного кабеля предыдущей категории. Обеспечивает передачу данных до 100 Мбит/с с двумя парами и до 1000 Мбит/с с четырьмя. Кабель данной категории приобрел широкое распространение в монтаже вычислительных сетей. Иногда можно встретить 2-парные кабели 5e. Плюсы у продукта имеются – это низкая стоимость и меньшая толщина.

Cat.6 – частоты 250 МГц. Используется в сети Ethernet стандартов Фаст и Гигабит. Кабель содержит четыре пары витых жил и обеспечивает скорость передачи информации до 10 Гбит/с на расстоянии до 55 метров. В июне был включен в нормативные документы стандарта.

Cat.6a – частоты 500 МГц. Используется при прокладке сетей Ethernet Гигабит. В кабеле 4 пары проводников, обеспечивающих передачу данных со скоростью до 10 Гбит/с. Расстояние передачи достигает сотни метров. В начале 2008 года включен в нормативные документы стандарта ISO/IEC 11801:2002, вторая поправка. Кабель Cat.6a оснащен общим экраном или каждая пара экранирована отдельно.

Cat.7 – частоты 600 МГц. Кабель данной спецификации утвержден только международной организацией по стандартизации ISO 11801. Передает данные на скорости до 10 Гбит/с, оснащен общим экраном, каждая пара проводников также экранирована.

Читайте также:  Уход за стеклянной раковиной

Cat.7a – частоты 1200 МГц. При расстоянии до 50 м передает данные со скоростью, достигающей 40 Гбит/с, при расстоянии не более 15 м скорость передачи возрастает до 100 Гбит/с. Кабель экранирован, как и каждая пара проводников.

Cat.8/8.1 – частота 1600-2000 МГц. Кабель данной категории еще разрабатывается, но уже указан в технической рекомендации ISO/IEC TR 11801-99-1, международном стандарте ISO 11801 ( в третьей редакции для Cat. 8.1) и американском стандарте для Саt.8 – ANSI/TIA-568-C.2-1. Обладает полной совместимостью с кабелями категории 6А. Если кабели замыкаются стандартными коннекторами 8P8C, то информация может передаваться со скоростью до 40 Гбит/с. Кабели Cat.8/8.1 оснащены общим экраном или же экранирована каждая пара проводников.

Cat.8.2 – частота 1600-2000 МГц. Разработка кабеля данной категории еще продолжается, он отвечает требованиям международного стандарта ISO 11801, третья редакция. Его можно совмещать с кабелями Cat. 7А. Обеспечивает передачу данных со скоростью до 40 Гбит/с при применении коннекторов 8P8C, GG45/ARJ45 и TERA. У кабеля присутствует общий защитный экран и индивидуальное экранирование отдельных пар проводников.

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).

КатегорияЧастоты, МГцПримечаниеОписание
Cat.10,1(0,4?)Телефонные и старые модемные линии1 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.21(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.31610BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet4-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.420token ring, сейчас не используетсяКабель 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.5100100BASE-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.5e1001000Base-T4-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.6250Fast 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.6a500Gigabit 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.7600Gigabit 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.7aдо 1200Gigabit 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.8/8.11600-2000100 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.8.21600-2000100 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.

Как выбрать витую пару

Что такое витая пара.

В этом гайде рассматриваются витопарные кабеля, предназначенные для передачи цифровой информации в сетях Ethernet. Существует множество кабелей иного назначения, содержащих витые пары – к ним информация из этого гайда может быть неприменима.

В данном гайде под витой парой подразумевается кабель связи, содержащий две или четыре пары изолированных проводников, скрученных между собой. Каждая пара предназначена для передачи одного сигнала: либо передаваемых данных, либо принимаемых.

При этом по одному из проводников пары сигнал передается в противофазе к другому – это позволяет избавиться от большинства электромагнитных помех: приемник, получив два сигнала по паре проводов, вычитает один сигнал из другого. При этом полезный сигнал (т.к. он идет в противофазе) усиливается, а помеха (идущая по обеим проводам в одной фазе) устраняется. Каждая пара проводов маркирована одним цветом, при этом один из проводов пары маркируется сплошным цветом, а второй – тем же цветом, но прерывисто или полосой.

С той же целью (защиты от помех) производится и скручивание пар – это обеспечивает одинаковое воздействие помехи на оба провода независимо от направления на её источник.

Применяется витая пара для прокладки аналоговых или цифровых телефонных сетей и для прокладки локальных вычислительных сетей, использующих, в основном, протокол Ethernet.

Характеристики витой пары.

Категория.

Как правило, категория кабеля обозначена в маркировке, нанесенной на оболочку кабеля через равные промежутки.

Категории 1, 2, 4 в данный момент практически не встречаются, 4-х парный кабель категории 3 изредка используется для прокладки телефонных линий. Категория 5 от 5е отличается крайне незначительно, поэтому найти в продаже кабель именно категории 5 практически невозможно. С 2000 года, после утверждения категории 5е, все производители, практически ничего не меняя в кабеле, начали наносить на него маркировку именно 5е. Эта категория и остается наиболее популярной по сегодняшний день.

Категория подразумевает 4-х или 2-х парный кабель, который 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.

Кабель категории 6 содержит 4 пары проводников и 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 – те же 100 м, при использовании в сетях со скоростью 10 Гбит/с – 55 м.

Категории , 7 и подразумевают экранированные кабеля 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. Удешевление же оптоволоконного оборудования и упрощение технологий прокладки оптоволоконного кабеля могут в скором будущем сделать вообще бессмысленным дальнейшее развитие витопарных кабелей.

При выборе категории кабеля следует иметь в виду, что она говорит только о качестве изготовления кабеля. Часто встречающееся в сети 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. 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.

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.

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.

4-х парные кабеля категории 5е иногда применяются для скрытой прокладки. При этом «лишние» две пары остаются в резерве и могут быть использованы в случае повреждения основных пар. Кроме того, существует сетевое оборудование, использующее «свободные» пары, например, для передачи аудиосигнала или служебной информации – в таких сетях тоже может быть использован 4-х парный кабель категории 5е.

Для частных ЛВС в квартире или частном доме можно порекомендовать скрытую прокладку провести 4-х парным кабелем категории 6, даже если предполагается устройство сети со скоростью 100 Мбит/с (вполне достаточной сегодня для большинства личных нужд). Это даст резерв для перехода на более быстрые сети без перепрокладки кабеля. А открытые участки и патч-корды можно сделать из кабеля, который наиболее оптимальным образом подходит для текущей сети. Для сетей со скоростью до 100 Мбит/с это будет 2-х парный кабель категории 5е, для скорости 1 Гбит/с – 4-парный 5е.

Тип витой пары чаще всего говорит о наличии/отсутствии экранирования и виде экрана.

Самым распространенным типом является UTP (Unshielded Twisted Pair – «неэкранированная витая пара»). Как следует из маркировки, экранирование на этом кабеле отсутствует. Часто можно услышать мнение, что кабель UTP не защищен от помех. Это не так. В кабелях UTP используется балансная защита от помех, достаточно эффективная в большинстве случаев.

FTP (Foiled Twisted Pair – «фольгированная витая пара») имеет общий экран из фольги, защищающий провода от мощных электромагнитных помех.

SFTP (Screened Foiled Twisted Pair – «экранированная фольгированная витая пара») поверх экрана из фольги имеет также сетчатый проволочный экран. Сетчатый экран усиливает экранирование кабеля и защищает тонкую фольгу внутреннего экрана от повреждений.

В то же время, простая прокладка кабеля FTP или SFTР вместо неэкранированного не решит проблемы с действительно серьезными помехами – для эффективной работы кабеля, оба его конца должны быть заземлены, как и использующееся сетевое оборудование. Кроме того, заземление должно быть качественным, что, например, в условиях многоквартирного дома может быть неосуществимо. Длинный тонкий провод заземления может сам работать как антенна, ловя дополнительные помехи. А если заземляющая шина (или провод PE в розетках) к земле фактически не подсоединен (что порой встречается), то заземленный на эту шину экран образует вместе с ней замкнутый контур, обеспечивающий прекрасный прием всех помех в округе.

Во-вторых, экран образует приличного номинала емкость, приложенную к рабочим проводам и глушащую (демпфирующую) сигнал – затухание амплитуды сигнала на экранированных проводах выражено сильнее.

В-третьих, разделка и обжимка экранированных проводов сложнее, чем для обычного неэкранированного кабеля. Нарушение же контакта между экраном и щечками разъема для экранированного кабеля нарушит заземление экрана и превратит его в антенну для ловли помех.

В-четвертых, повреждение экрана, приводящее к разрыву контакта (особенно легко возникающее на фольгированном кабеле при чрезмерном изгибе) также сведет на ноль защиту кабеля.

С учетом вышеизложенного, в условиях жилого помещения использование экранированных кабелей представляется неоправданным.

В качестве материала проводника используется либо медь, либо омедненный алюминий, изредка омедненная сталь. Омедненный алюминий 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. В нормальных же условиях эксплуатации все кабеля одной категории должны обеспечивать одинаковые условия связи независимо от материала жил.

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.

Обычный кабель витой пары имеет ПВХ-оболочку (обычно серого, иногда синего или белого цвета), разрушающуюся под действием УФ-излучения и «дубеющую» 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.

Сайт Сетестроителя

Всё о витой паре и локальных сетях

Что такое витая пара?

Прежде чем приступить к обжиму витой пары – 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;

Внутренняя витая пара

    • 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.

Категории витой пары

Что такое категория витой пары? Это параметр, который определяет ее пропускную способность. Чем выше категория – тем пропускная способность лучше.

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, MhzХарактеристикиПрименение
utp cat 10,1Устаревший стандарт. Состоит из двух проводов, иногда без скрутки. Плохо защищен от помех.В модемных Интернет-соединениях и телефонной связи. Для создания современных ЛВС непригоден.
utp cat 21Устаревший 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.
utp cat 3
Класс С
16Четыре 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.
utp cat 420Устаревший 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.
utp cat 5
Класс D
100Четыре 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.
utp cat 5e100Улучшенная 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.
utp cat 6
Класс Е
250Четыре 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.
sftp cat 6A
Класс EA
5004 скрутки (восемь проводов), экранирован (тип экранирования S/FTP или F/FTP). Пересылает информацию до 10 Гбит/с при максимальной длине линии до 100 м.Локальные сети Фаст и Гигабитный Ethernet.
sftp cat 7
Класс F
600-7008 проводов, экранирован (тип экранирования S/FTP, реже F/FTP). Передает данные со скоростью до 10 Гбит/с.Локальные сети Фаст и Гигабитный Ethernet.
sftp cat 7A
Класс FA
10008 проводов, экранирован (тип экранирования S/FTP, реже F/FTP). 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.

Маркировка витой пары

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, какой инструмент для обжима витой пары
используется и технике обжима.

Зачем нужна экранированная витая пара и нужно ли экранировать структурированную кабельную систему?

В мировой практике кабельные системы реализуются преимущественно в неэкранированном варианте, в связи с чем возникает резонный вопрос: так, может, следует вообще отказаться от экранированных систем? Пользователям хорошо знакома проблема выхода из строя жестких дисков компьютера. Однако они вряд ли смогут припомнить случаи отказа ИТ-систем из-за электромагнитных помех, чему в немалой степени способствует как статистический характер соответствующих возмущений, так и наличие механизма исправления ошибок в протоколе Ethernet.

Исследования, проведенные в 2010-2015 годах, продемонстрировали, что неудовлетворительные характеристики электромагнитной совместимости линий воспринимаются пользователями как высокая нагрузка на сеть

Ошибки в передаваемой информации, возникающие вследствие влияния электромагнитных наводок, ничем не отличаются от коллизий и интерпретируются сетевым оборудованием Ethernet именно таким образом. В тяжелых случаях это может привести к полному отказу сети, но поскольку подобные явления происходят редко, на них не обращают внимания.

Представленная статистика была накоплена при работе с сетевым оборудованием стандартов 100BaseTX и 1GBaseT, которое обладает заметно более высокой степенью защиты от внешних воздействий по сравнению с интерфейсами 10GBaseT. Последние — при всей эффективности использования рабочих частот благодаря искусной обработке широкополосного сигнала — оказываются намного чувствительнее к разного рода помехам из-за минимальных уровней сигнала.

Вывод следует незамедлительно: альтернативы экранированию нет!

При подготовке проекта построения кабельной инфраструктуры особое значение придается защите инвестиций, направляемых на ее создание, и экономической целесообразности. В идеальном случае разработку концепции и технических решений на ее основе выполняет специалист, независимый от производителя СКС, при этом он осуществляет всестороннюю оптимизацию с учетом всего комплекса параметров. Как показывает опыт, наилучшую защиту инвестиций обеспечивают продукты с наилучшими характеристиками. Тем не менее постоянно растет доля проектов, где используется низкокачественное, но зато более дешевое оборудование, а в ходе работ нарушаются правила инсталляции.

БАЗОВЫЕ ОСНОВЫ ЭКРАНИРОВАНИЯ

Электромагнитные помехи по большей части носят несимметричный характер. Это означает, что изменение напряжения, создаваемого этим источником, происходит относительно земли. Симметричные кабельные цепи эффективно подавляют помеху независимо от природы ее возникновения, если только помеха действует на оба провода симметричного тракта передачи одинаковым образом (см. Рисунок 1). Данный случай соответствует идеальной симметрии и означает, что обе помеховые составляющие вычитаются друг из друга. Известно, однако, что в реальности полной компенсации не происходит. Численной мерой отклонения от идеального случая служит специальный параметр — затухание несимметричных помех (Transversе Conversion Loss, TCL). В результате предельная величина подавления помехи ограничена 40 дБ, что в ряде практически важных случаев оказывается недостаточным. Для доведения степени подавления внешней помехи до нужного значения используется дополнительный проводник, изготовленный в форме трубки, который защищает пару проводов со всех сторон. Вместо трубки удобнее использовать ее аналог в виде оплетки, обеспечивающей необходимую защиту и почти не ограничивающей гибкость кабеля.

Электростатическое воздействие блокируется полностью за счет эффекта клетки Фарадея. Магнитное поле в значительной степени подавляется благодаря явлению взаимной индукции. В результате высокочастотное излучение имеет сравнительно небольшую глубину проникновения и не достигает внутреннего проводящего контура

Механизм действия экрана витой пары

Рисунок 1. Электромагнитные помехи по большей части носят несимметричный характер. Это означает, что изменение напряжения, создаваемого этим источником, происходит относительно земли. Симметричные кабельные цепи эффективно подавляют помеху независимо от природы ее возникновения, если помеха действует на оба провода симметричного тракта передачи одинаковым образом

Проблема электромагнитной совместимости отдельных электрических устройств не теряет своей актуальности уже длительное время. Наибольшие проблемы вызывают те помехи, которые действуют на тракт передачи извне и приводят к отказу системы. На оборудование локальных сетей в частотном диапазоне 80,0 МГц – 2,0 ГГц воздействует большое количество различных источников. Например, помехи создают мобильные телефоны, стационарные радиостанции, телевизионные и радиовещательные передатчики, переносные радиостанции и различные промышленные ВЧ-установки. Нарушение функционирования локальной сети происходит в тот момент, когда данные устройства генерируют импульсную помеху, мощность которой превышает порог нечувствительности сетевого оборудования. Другими источниками помех являются силовые электрические кабели и работающие люминесцентные лампы.

КЛАССЫ ЭКРАНИРОВАНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ

Для того чтобы сравнение экранированных и неэкранированных систем в конкретном проекте было наиболее эффективным, необходимо ввести соответствующую численную меру. В этом вопросе так называемое сопротивление связи мало чем может помочь. Дело в том, что этот классический в области экранирования параметр не определен для неэкранированных систем. Сопротивление связи удобно тем, что зависит исключительно от конструкции кабеля, а не от условий окружающей среды и схемы включения изделия. Данный параметр обладает определенной частотной зависимостью, причем чем ниже его абсолютное значение, тем меньше мешающее напряжение, наводимое током внешней помехи, который протекает в экране.

Стандарт IEC61156-5 различает две группы изделий: с уровнем 1 (оплеточный экран) и с уровнем 2 (кабель с пленочным экраном). Для многих пользователей определение сопротивления связи представляется слишком абстрактным, а потому непонятным.

С целью устранения указанного выше недостатка в стандарте IEC 62153-4-5 был введен специальный параметр затухания экранирования, который в количественной форме характеризует комбинированное действие экрана (при его наличии) и скрутки отдельных пар симметричного кабеля. Процедура определения затухания экранирования построена таким образом, что она выполняется в условиях обычного функционирования сети, что позволяет отделить зерна от плевел.

В Таблице 1 сравниваются требования к кабелю для построения СКС, причем соответствие между конструктивными вариантами исполнения кабеля витая пара и требованиями к характеристикам их устойчивости к внешним помехам отвечает типичным результатам измерений.

На основании представленных данных можно сделать вывод, что

кабель UTP обеспечивает степень подавления внешней помехи в 1000 раз (40 дБ), в то время как у конструкций витой пары S/FTP значение этого параметра достигает 30 000 (85 дБ)

Таблица 1. Сопротивление связи и затухание экранирования для кабелей различных разновидностей

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАЗДЕЛЕНИЮ СИЛОВЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ЛИНИЙ

Хорошо известный инсталляционный стандарт EN 50174-2 наряду с общими рекомендациями по проведению монтажных работ содержит ряд указаний относительно совместной прокладки силовых и информационных кабелей экранорованной витой пары, в том числе рекомендуемых расстояний между ними и применения разделителей на трассах. Подробные рекомендации по разнесению силовых и информационных кабелей введены и в последнюю редакцию стандарта EN 50174-2:2009, причем включенная в него информация может использоваться и при построении экранированных и неэкранированных конструкций (см. Таблицу 2)

Таблица 2. Классификация кабелей для передачи информационных сигналов

Величина пространственного разноса силовых и информационных кабелей экранированная витая пара зависит от следующих факторов:

  • сопротивления связи (качества экрана) информационного кабеля;
  • особенностей конструкции и количества цепей передачи тока в силовых кабелях;
  • наличия разделительных перегородок в кабельных каналах.

Минимальное расстояние А между силовыми и информационными кабелями рассчитывается как А = S × P, где S — минимальное расстояние без применения разделителя, Р — поправочный коэффициент.

Пример. Структурированная кабельная система полностью соответствует требованиям стандарта EN 50173 и построена на основе кабелей Категории 7. Класс разделения без применения перегородки определен как d и дает S = 10 мм. 80% кабельных каналов, доступных на рынке, изготавливаются из поливинилхлорида. В канале прокладывается 10 силовых кабелей. Такие условия соответствуют Р = 0,8 и А = S × P = 10 мм × 0,8 = 8 мм.

При первой инсталляции кабельной системы и модернизации уже построенной ранее необходимо обратить внимание на часто встречающиеся ошибки (см. Рисунок 3). Они связаны с тем, что силовые и информационные кабели прокладываются в одном канале, что не исключает прямого контакта этих разнородных изделий. Чаще всего данная ситуация становится возможной из-за отсутствия разделительной перегородки в настенных коробах. Отрицательные последствия такого нарушения сильно зависят от дальности связи и числа кабелей в канале. Верхние кабели своей массой давят вниз, что приводит к дополнительному сближению отдельных групп кабельных изделий.

Рисунок 3. Силовые и информационные кабели часто прокладываются в одном канале. При этом не исключен прямой контакт этих разнородных изделий.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКРАНИРОВАНИЯ

Для оценки стоимости решения рассмотрим несколько возможных сценариев построения горизонтальной подсистемы в случае ее реализации на элементной базе различного вида. Анализ будем проводить для трех типичных однородных и неоднородных сетей различного размера:

  • Небольшая смешанная инсталляция, что в общем случае может означать прокладку кабелей недалеко от производственных помещений, где вероятно воздействие достаточно мощных электромагнитных помех. На каждый информационный кабель приходится один силовой кабель 3 × 1,5 мм 2 .
  • Офисная гетерогенная сеть среднего размера с низковольтным электроснабжением терминальных устройств локальной сети. На каждый силовой кабель приходится три информационных.
  • Масштабная офисная сеть с высокой плотностью размещения рабочих мест, в которой информационные кабели имеют доминирующее значение и разделены на отдельные сегменты. На каждый силовой кабель приходится пять информационных.

Для данной задачи класс кабельной системы имеет второстепенное значение. Однако для большей определенности дальнейший анализ будем вести исходя из применения кабельной системы класса ЕА. Согласно перспективному стандарту EN 50288-10-1, в таких условиях допустимо применять кабели, которые относятся к классам разделения с или d, то есть кабельные каналы должны быть оснащены в соответствии с требованиями стандарта EN 50174-2.

Соответственно, возможно три варианта реализации кабельных каналов:

  • классический пластиковый канал, в котором установлена разделительная стенка;
  • пластиковый трехсекционный канал;
  • металлический кабельный канал с металлическими разделителями.

В случае офисной сети малого или среднего масштаба плотность слаботочных кабелей оказывается сравнительно высокой. В этой ситуации использование относительно недорогих информационных кабелей с классом разделения с требует увеличения расстояния между кабелями или применения металлической разделительной перегородки.

Экономичная пластиковая стенка разделяет кабельные пучки, однако не обеспечивает того расстояния между ними, которое нормируется стандартом EN50174-2. Металлические разделительные стенки, устанавливаемые в пластиковых каналах (вариант 1), позволяют добиться необходимой степени подавления мешающего воздействия, но стоимость решения значительно возрастает. Последнее обусловлено не только применением более дорогого материала для стенки, но и необходимостью ее заземления. С учетом данных обстоятельств такие кабельные каналы целесообразно использовать для кабелей с классом разделения не ниже d.

Трехкамерные каналы (вариант 2) обеспечивают большое расстояние между двумя кабельными пучками и позволяют применять кабели с классами разделения с и d, то есть в обоих случаях представляют собой экономичное решение. Тем не менее следует иметь в виду, что разделение в трех камерах выполняется при помощи пластиковых перегородок с ограниченным действием. Разделительные перегородки должны устанавливаться таким образом, чтобы расстояние между кабельными пучками было не менее 50 мм — именно такое значение рекомендуется для кабелей, отвечающих требованиям класса d по разделению.

Наилучшие характеристики обеспечивают металлические кабельные каналы, которые дополнительно снабжаются металлическими разделительными перегородками. В этом случае заземляется весь канал. Изоляция наиболее эффективно снижает уровень электромагнитного воздействия, что позволяет использовать информационные кабели с классом разделения с. Тем не менее высококачественное экранирование, выполняемое с помощью такого кабельного канала, вызывает ряд вопросов. Необходимость в разделении может возникнуть самое позднее при прокладке кабелей к этажным распределителям, и тогда снова может появиться потребность в кабелях с классом разделения d.

Построение крупномасштабных офисных кабельных систем имеет свои особенности. С учетом того, что силовые кабели прокладываются по своим маршрутам, в данной ситуации можно воспользоваться классическим пластиковым коробом (вариант 1), который, однако, должен быть выполнен по трехкамерной схеме. При одинаковых путях прокладки силовых и распределенных кабелей общая картина аналогична офису среднего масштаба. Ввиду сравнительно низкой плотности силовых кабелей металлические каналы в этой среде не могут проявить свои преимущества по разделению цепей и лишь повышают стоимость прокладки информационных сетей. В качественной форме данные положения представлены в Таблице 3.

Расчеты, проведенные для офисов среднего масштаба с нормальной электромагнитной обстановкой при наличии 15 информационных кабелей в канале, показали, что использование кабелей класса d ведет к наименьшей стоимости проекта при всех трех вариантах реализации каналов.

Таблица 3. Расходы на заземление (+) и общая стоимость (€) для сетей различных масштабов при использовании разных типов кабельных каналов.

Читайте также:  Использование витражей и освещения
Ссылка на основную публикацию