Электрический сигнал может быть передан получателю по каналу связи в виде проводной или кабельной линии. В процессе распространения несущего колебания в канале связи передаваемый сигнал может искажаться, поражаться шумами и помехами природного и индустриального характера. Минимизация влияния искажений и шумов достигается за счет выбора способа модуляции, частоты и мощности несущего колебания и других факторов.

Достоинство аналогового способа представления и передачи сообщения заключается в том, что аналоговый сигнал в принципе может быть абсолютно точной копией сообщения. Недостатки аналогового способа являются, как часто бывает, продолжением его достоинств. Аналоговый сигнал может иметь любую форму, поэтому, если, например, при записи к сигналу добавился шум, то выделить оригинальный, или записываемый, сигнал на фоне шума очень трудно и часто невозможно. Аналоговому способу присущ эффект накопления искажений и шумов, который может ставить предел расширению функциональных возможностей аналоговых систем. Аналоговая техника связи прошла длинный путь усовершенствований и достигла высокого уровня. Однако дальнейшее расширение функциональных возможностей и повышение качественных показателей аналоговой аппаратуры связано с затратами, которые могут сделать новое оборудование недоступным для массовой потребительской аудитории. Сейчас аналоговая техника уступает место цифровым системам.

С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако, ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала.

Для передачи непрерывных сообщений с помощью цифровой системы связи аналоговые сигналы, отображающие непрерывные сообщения, должны быть подвергнуты дискретизации и квантованию.

Оцифровка сигнала всегда связана с появлением шумов и возникновением искажений (частотных, нелинейных, а также некоторых специфических искажений). Однако аналого-цифровое преобразование выполняется в цифровой системе связи только один раз. Сигнал в цифровой форме может затем претерпевать любое количество обработок и преобразований, и при этом уже не вносятся дополнительные искажения и шумы.

Исторически сложилось так, что первые линии для передачи сигнала, начиная от примитивного проволочного телеграфа и заканчивая современными коаксиальными линиями, были несимметричными.

Передачу сигналов по коаксиальному кабелю называют несимметричной передачей, так как коаксиальный кабель замыкает контур между источником и приемником, где центральная жила кабеля является сигнальным проводом, а экран – заземляющим. Несмотря на хорошее экранирование, коаксиальный кабель подвержен воздействию помех, поэтому передача с его помощью композитного сигнала и компонентного видеосигналов на значительные расстояния невозможна. Кроме того, коаксиальный кабель требует согласования выходного импеданса источника и входного импеданса приемника со своим характеристическим импедансом, особое внимание приходится уделять раскладке кабеля и заделке разъемов.

Поскольку жизнь и работа современного человека буквально насыщены радиоэлектронной аппаратурой, ясно, что проблема электромагнитной совместимости, защиты линий передачи сигналов от шумов и помех будет только усложняться.

Дальнейшее усовершенствование экранирования кабелей дает незначительный эффект при одновременном существенном росте их стоимости, поэтому потребовалось принципиально новое техническое решение. И оно было найдено за счет разработки схем балансной передачи сигнала или симметрирования.

При балансной передаче сигнала все электромагнитные помехи и шумы одинаково воздействуют на оба сигнальных провода линии. Когда сигнал достигает приемного конца линии, он попадает на вход дифференциального усилителя с хорошо сбалансированным фактором коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС).

Если два провода имеют схожие характеристики и достаточно закруток на метр (чем больше, тем лучше), на них будут одинаково воздействовать шумы, падение напряжения и наводки. Усилитель с хорошим КОСС на приемном конце линии устранит большую часть нежелательных шумов.

Витая пара обычно дешевле коаксиального кабеля, ее легче раскладывать, а разделка разъемов не представляет никаких проблем.

Балансная передача сигнала

Идея балансной передачи сигнала состоит в том, что для нее используется три, а не два провода (как в несимметричных линиях) (рис. 1). Входной сигнал перед подачей в линию инвертируется таким образом, что сигнал U г2 отличается по фазе от сигнала U г1 на 180 градусов. Понятно, что шумы и помехи, наводимые в обоих сигнальных проводах линии, будут иметь одинаковую амплитуду и фазу.

На выходе линии устанавливается дифференциальный усилитель, который устроен таким образом, что усиливает сигналы, пришедшие на его входы в противофазе и подавляет синфазные сигналы.

Рис. 1. Балансная передача сигнала

Из рисунка видно, что последовательно с проводниками сигнальных линий оказываются включенными два синфазных напряжения шумов U ш1 и U ш2 , которые вызывают появление токов шумов I Ш1 и I Ш2 . Источники U Г1 и U Г2 совместно создают сигнальный ток I Г . При этом суммарное напряжение на нагрузке составит

U H = I ш1 R H1 - I ш2 R H2 + I Г (R H1 + R H2 )

Первые два члена в правой части уравнения представляют собой напряжения шумов, а третий член – напряжение полезного сигнала. Если I Ш1 равен I Ш2 и R H1 равно R Н2 , то напряжение шумов на нагрузке равно нулю:

U Н = I Г (R H1 + R H2 )

т. е. шумы и/или помехи компенсируют друг друга.

Степень симметрии схемы, или коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), определяется как отношение синфазного напряжения шумов к вызванному им дифференциальному напряжению шумов и выражается обычно в децибелах (дБ).

Чем лучше симметрия схемы, тем большее подавление шумов можно получить. Если было бы возможно достичь совершенной симметрии, шумы вообще не могли бы проникать в систему. От хорошо спроектированной системы можно ожидать симметрию 60 – 80 дБ. Можно получить и лучшую симметрию, однако для этого обычно требуются специальные кабели, и может понадобиться индивидуальная подстройка схемы.

СОВЕТ
Применяйте симметрирование в сочетании с экранированием там, где уровень шумов должен быть ниже уровня, достижимого при использовании только экранирования, или даже вместо экранирования.

Как и любое техническое решение, симметрирование линий передачи сигнала имеет свои недостатки.

• Симметричная линия передачи сложнее и дороже несимметричной, так как для нее необходимы передатчик и приемник балансного сигнала;
• Если уровень помех слишком велик, приемник балансного сигнала может войти в режим насыщения и передача сигнала прекратится;
• Из-за затухания сигнала в кабеле приходится ставить промежуточные усилители, которые вносят дополнительные накапливающиеся искажения;
• При использовании промежуточных усилителей, возможно, потребуется коррекция сигнала.

Кабели для передачи балансных сигналов

«Витая пара» (twisted pair) – это кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (Jacket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от механических воздействий и влаги.

Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Кабели витой пары сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общепризнанные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачи сигнала.

Рис. 2. Внешний вид кабеля неэкранированной витой пары

Конструкцию кабеля витой пары понятна из рисунка.

Калибр определяет сечение проводников. Кабели и провода маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge – американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0.13 мм 2), 24 AWG (0.2 – 0.28 мм 2) и 22 AWG (0.33 – 0.44 мм 2). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов кабеля в модульные вилки.

Толщина изоляции – около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории используется полипропилен (PP) или полиэтилен (PE). Наиболее качественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, которые обеспечивают низкие диэлектрические потери, или из тефлона, который обеспечивает работу кабеля в широком диапазоне температур.

Разрывная нить (обычно из капрона) 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.

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм, и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает ее хрупкость. Это необходимо для получения точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, начинают применяться так называемые «молодые полимеры», которые не поддерживают горения, и не выделяют при нагреве ядовитых газов-галогенов. Их широкому внедрению пока мешает только более высокая (на 20-30%) цена.

Самый распространенный цвет оболочки – серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.

Кроме данных о производителе и типе кабеля, его маркировка обязательно включает в себя метровые или футовые метки.

Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна. В недорогих кабелях пары уложены в оболочке «как попало». Более качественные варианты предусматривают парную (по две пары между собой) или четверочную скрутку (все четыре пары вместе). Последний вариант позволяет уменьшить толщину сердечника и достигнуть лучших электрических характеристик.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно. В настоящее время действуют стандартные определения 5 категорий кабеля (Cat 1 – Cat 5), однако уже выпускаются кабели категорий 6 и 7.

Для идентификации пар внутри кабеля используют цветовую маркировку. Так первые четыре пары имеют соответственно базовые цвета: Синий, Оранжевый, Белый и Коричневый. Чаще всего основной провод в паре целиком окрашивается в базовый цвет, а дополнительный провод имеет белую изоляционную оболочку с добавлением полосок базового цвета.

Экранированная витая пара (Shielded Twisted Pair, STP) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних излучений, а также снижает потери мощности в кабеле в виде излучения. Экранированная витая пара имеет множество разновидностей.

СОВЕТ
Наличие экрана требует при проведении монтажных работ выполнения качественного заземления, что усложняет и удорожает кабельные системы на STP, но при корректном заземлении экрана обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость кабельной системы с остальными источниками и приемниками помех

Однако некорректное заземление экрана может приводить и к обратному результату. Кроме того, наличие экрана, который требуется заземлять с обоих концов кабеля, может вызвать проблему обеспечения равенства «земляного» потенциала в пространственно разнесенных точках.

Кабель на неэкранированной витой паре (Unshielded Twisted Pair, UTP) в настоящее время являются основной средой передачи данных для неоптических технологий. Кабель сочетает хорошие электрические и механические характеристики с удобством монтажа и сравнительно невысокой стоимостью.

Классификация кабелей на витой паре приведена в таблице 1.

* Не стандартизованы.

Кабели категории 1 применяют там, где требования к скорости передачи минимальны. Обычно это кабели для передачи сигналов звукового диапазона и низкоскоростной (десятки Кбит/c) передачи данных. До 1983 года UTP cat.1 был основным кабелем для телефонной разводки в США.

Кабели категории 3 были стандартизованы в 1991 году. При полосе пропускания 16 МГц этот кабель использовался для построения высокоскоростных по тому времени сетей и в настоящее время кабельные системы многих зданий построены на UTP cat.3, который используется как для передачи данных, так и для передачи сигналов звукового диапазона.

Кабели категории 4 представляют собой улучшенный вариант UTP cat.3 – у них полоса пропускания расширена до 20 МГц, улучшена помехоустойчивость и снижены потери. На практике эти кабели применяются редко; в основном там, где необходимо увеличить длину линии с обычных 100 м до 120-140м.

Кабели категории 5 специально разработаны для поддержки высокоскоростных компьютерных технологий, таких как FastEthernet и GigabitEthernet. Полоса пропускания кабеля 5 категории – 100МГц. Кабель категории 5 в настоящее время заменил UTP cat.3 и является основой всех новых кабельных систем.

Особое место занимают кабели категорий 6 и 7 , которые выпускаются сравнительно недавно и имеют полосу пропускания 200 и 600 МГц соответственно. Кабели категории 7 обязательно экранируются; UTP cat.6 могут быть как экранированными, так и нет. Они используются в высокоскоростных сетях на отрезках большей длины, чем UTP cat.5. Эти кабели значительно дороже 5-ой категории и по стоимости приближаются к волоконно-оптическим кабелям. Кроме того, они пока не стандартизированы и их характеристики определяются только фирменными стандартами, из-за чего возникают проблемы при тестировании кабельной системы (спецификация по тестированию TSB‑67 стандарта EIA/TIA-568A не включает кабели 6-ой и 7-ой категорий).

Некоторыми фирмами уже выпускаются кабели витой пары категории 8. Они предназначены для передачи данных на частоте до 1200 МГц (широкополосные системы кабельного телевидения и современные приложения типа SOHO). Кабель состоит из 4 индивидуально экранированных витых пар, в общей оплетке, покрытой оболочкой из LSZH материала для использования внутри помещения. Благодаря индивидуальному экранированию пар алюминиевой фольгой, кабель обладает крайне высокими значениями NEXT. Для кабелей этой категории характерны стабильные значения волнового сопротивления и затухания, а также отсутствие резонанса на частоте до 1200 МГц.

Кабели 8 категории соответствуют жестким требованиям стандарта ISO 11801 (2-ое издание) и превышают требования стандартов ISO/IEC 11801 для классов D, E, F и IEC 61156-5, IEC 61156-7 (CVD) для категорий 5е, 6 и 7.

STP с обозначением вида «Type xx» – «классическая» витая пара, разработанная IBM для компьютерных сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в отдельный экран из фольги, обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс – 150 Ом. Распространенные кабели STP Type1 – одножильный калибра 22 AWG, STP Type 6 – многожильный 26 AWG и STP Type 9 – одножильный 26 AWG. Кабель Type 6A, используемый для коммутационных шнуров, не имеет индивидуального экранирования пар.

ScTP (Screened Twisted Pair) – кабель, в котором каждая пара заключена в отдельный экран.

FTP (Foilled Twisted Pair) – кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги.

PiMF (Pair in Metal Foil) – кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары – в общем экранирующем чулке. По сравнению с «классическим» STP этот кабель тоньше, мягче и дешевле (хотя про кабель PiMF на 600 МГц такого уже не скажешь).

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения – 100 и 150 Ом, стандарты ISO11801 и EN50173 добавляют еще и 120 Ом. Заметим, что кабель UTP практически всегда 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. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привести к неработоспособности соединений.

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4 калибра 24 AWG. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки 6 штук из 4-парных.

Кабели чаще всего бывают круглыми – в них элементы собираются в пучок. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (Undercarpet Cable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (Solid) или гибкими многожильными (Stranded или Flex).

СОВЕТ
Для стационарных инсталляций применяйте кабель с одножильными проводами, который обычно обладает лучшими и более стабильными характеристиками

Для подключения абонентского оборудования, и коммутации используются гибкие кабели (шнуры, патч-корды).

Патч-корд (patch cord) – это отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1-10 м с вилками RJ-45 на концах.

Для обеспечения устойчивости к постоянным изгибам, проводник у них выполнен не из одной, а из семи более тонких медных проволок толщиной около 0,2 мм каждая (многопроволочная конструкция). Той же цели служит более толстая (до 0,25 мм) изоляция, и внешняя оболочка повышенной гибкости.

Из-за большего, в сравнении с обычным, затухания использовать кабель для шнуров оправдано только на небольшие расстояния, как правило, не более 5 метров с каждой стороны линии.

Кабели соединяются между собой с помощью коннекторов. Коннектор обеспечивает механическую фиксацию и электрический контакт. Как и кабели, они классифицируются по категориям, определяющим диапазон рабочих частот.

Для витой пары широко применяют модульные разъемы (Modular Jack), широко известные под названием RJ-45: розетки (Outlet, Jack) и вилки (Plug). Само сокращение RJ расшифровывается как Registered Jack.

Рис. 4. Кабельный разъем RG-45

Розетки категории 5 (на них должно быть соответствующее обозначение) отличаются от розеток 3-й категории способом присоединения проводов: в категории 5 допустим только зажим провода ножевым разъемом (типа S110), в категории 3 применяют и зажим провода под винт. Кроме того, на плате розетки категории 5 имеются согласующие реактивные элементы с нормированными параметрами, выполненные печатным способом. Категорию модульных вилок на взгляд определить затруднительно. Вилки для одножильного и многожильного кабеля различаются формой игольчатых контактов. Для экранированной проводки розетки и вилки должны иметь экраны, сплошные или же только обеспечивающие соединение экранов кабелей.

Для коммутации кабельных каналов и подключения сетевого оборудования используют патч-панели, (рис. 4) которые выпускаются многими фирмами, и настенные розетки (рис. 5).

Основные характеристики витой пары

Характеристики кабеля витой пары напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передачe сигнала.

Рис. 7. Пояснение сбалансированности витой пары

Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля, поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro Magnetic – EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящихся в противофазе. За счет этого суммарное излучение «идеальной пары» стремится к нулю.

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, пары скручивают с различным шагом.

Как всякий проводник, витая пара имеет сопротивление переменному электрическому току (характеристический импеданс ). Для различных частот это сопротивление может быть различным. Витая пара имеет импеданс обычно 100 или 120 Ом. В частности для кабеля Cat. 5 в диапазоне частот до 100 МГц импеданс должен составлять 100 Ом +15%.

Для идеальной пары импеданс должен быть одинаковым по всей длине кабеля, поскольку в местах неоднородности возникает эффект отражения сигнала, что в свою очередь может ухудшить качество передачи информации. Чаще всего однородность импеданса нарушается при изменении в рамках одной пары шага скрутки, перегиба кабеля при прокладке или иного механического дефекта.

Рис. 8. График характеристического импеданса

Скорость/задержка распространения сигнала NVP (Nominal Velocity of Propagation) – скорость распространения сигнала. Часто применяется производная от NVP и длины кабеля характеристика «delay» (задержка), выражающаяся в наносекундах на 100 метров пары. Если в кабеле присутствует более одной пары, то вводят понятие «delay skew» или разность задержки. Причина ее возникновения состоит в том, что пары не могут быть идеально одинаковы, что и порождает разные задержки распространения сигнала в разных парах.

Важной характеристикой витой пары является погонное затухание (Attenuation), характеризующее величину потери мощности сигнала при передаче. Вычисляется как отношение мощности полученного на конце линии сигнала к мощности сигнала, поданного в линию. Поскольку величина затухания изменяется с ростом частоты, она должна измеряться для всего диапазона используемых частот. Сама величина выражается в децибелах на единицу длины.

Рис. 9. Затухание сигнала в витой паре

На представленном графике показаны потери мощности сигнала при передаче в зависимости от длины кабеля и от частоты сигнала.

Другим важным параметром является NEXT (Near End Crosstalk), или переходное затухание между парами в многопарном кабеле, измеренное на ближнем конце – то есть со стороны передатчика сигнала, которое характеризует перекрестные наводки между парами. NEXT численно равен отношению подаваемого сигнала на одну пару к полученному наведенному в другой паре и выражается в децибелах. NEXT имеет тем большее значение, чем лучше сбалансирована пара.

Рис. 10. Измерение переходного затухания

Кроме оценки взаимных наводок пар на ближнем конце кабеля, переходное затухание измеряют и со стороны приемника сигнала. Данный тест получил название FEXT (Far End Crosstalk).

ACR (Attenuation Crosstalk Ratio) Одной из самых важных характеристик, отражающих качество кабеля, является разность между погонным и переходным затуханиями, выражающаяся в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны, чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом, разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно.

Return Loss (RL) При передачи сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или «обратное затухание» пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении линий связи, использующих передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.

Рис. 11. Пояснение эффекта обратного затухания

Порядок разделки кабеля витой пары

1. Необходимо ровно отрезать кабель на расстоянии 5-10 сантиметров от его торца. Даже если старый срез хорошо выглядит, вполне возможно, что под оболочку проникла влага или грязь.

Рис. 12. Снятие оболочки кабеля

Рис. 13. Разъем RJ-45 и порядок обжима проводников

Рис. 14. Выравнивание проводников перед вставкой в разъем

Рис. 15. Обжим разъема RJ-45

Рис. 16. Обжатый разъем RJ-45 на кабеле

Рис. 17. Прямой и перекрестный кабель

2. Для установки разъема нужно освободить от оболочки примерно половину дюйма (1,25 см) проводников. Большинство обжимных инструментов имеют для этого специальное приспособление – пару лезвий и ограничитель. Вставьте конец кабеля в инструмент до упора и надрежьте изоляцию. Именно надрежьте, а не прорежьте, поскольку важно не повредить жилы кабеля. Оболочка легко снимется по линии надреза.

3. В принципе, нет никакой разницы, какая из пар кабеля будет подключена к каким контактам разъема. Главное, что бы были подключены именно пары, а не проводники из разных пар, однако существует общепринятый стандарт EIA/TIA-568В, и лучше ему следовать. Пары подключаются к контактам 1-2, 3-6, 4-5, 7-8 разъема RG-45. Для сортировки проводников неизбежно придется расплетать пары. Это нужно делать на минимальную длину (по стандарту не более чем на 1,25 см), как можно меньше нарушая структуру пар, геометрические размеры и шаг повива не задействованной в разъеме части кабеля.

4. После того, как проводники будут ровно уложены, и выпрямлены, нужно выровнять край, подрезав их.

5. Аккуратно вставьте проводники в разъем. Каждая жила должна войти в свой паз внутри разъема RJ-45 до упора, что можно проконтролировать через прозрачный корпус разъема. Если какой-либо проводник не дошел до конца, нужно вытащить кабель целиком из разъема и начать заново.

6. Затяните в корпус разъема за фиксатор край оболочки кабеля таким образом, чтобы после обжима оболочка удерживалась разъемом.

7. Перед обжимом убедитесь, что все жилы и оболочка кабеля расположены правильно. После этого вставьте разъем в гнездо на инструменте, и плавно, в одно движение обожмите разъем. Острые кромки контактов прорежут изоляцию и обеспечат надежный контакт, а фиксатор будет утоплен внутрь корпуса, дополнительно закрепляя кабель.

8. Разъем готов. Перед использованием его желательно осмотреть, обращая особое внимание на состояние контактов. Все они должны выступать из корпуса на равную высоту.

9. Подобным образом обжимается и другой конец кабеля. Существует две разновидности кабелей: прямые (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 1-2 и 3-6 второго) и перекрестные (контакты 1-2 и 3-6 первого разъема соединяются с контактами 3-6 и 1-2 второго).

Если по кабелю витой пары передается видео или аудио сигнал, используется прямой кабель, если же передаются сигналы управления – перекрестный.

Физический смысл достаточно прост – передатчик одного устройства должен быть соединен с приемником другого. Поэтому, для соединения одинаковых устройств (например, двух компьютеров) нужно использовать перекрестный кабель.

СОВЕТ
Для дополнительной защиты кабеля и защелки разъема RJ-45 от механических повреждений используйте защитный колпачок на разъем. Простая и дешевая мера, которой, к сожалению часто пренебрегают.

Рис. 18

Удлинители интерфейса

В современных инсталляциях кабели витой пары нередко используют для передачи сигналов VGA на значительные расстояния. Для того, чтобы сигнал «не потерялся» на фоне шумов и помех, используют удлинители интерфейса (extender или line transmitter), современные модели которых обеспечивают передачу сигнала на требуемую дальность с малым уровнем помех по витой паре. Такое эффективное и недорогое техническое решение находит применение во многих областях: в информационных системах на транспорте, в учебных заведениях или больницах. Удлинитель сигналов VGA действует на аппаратном уровне, поэтому он свободен от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

До недавних пор по витой паре удавалось передавать без потери качества сигналы на сравнительно небольшие расстояния, однако в истекшем году ситуация коренным образом изменилась после того, как на рынке появилась новая линейка удлинителей для работы с витой парой. Благодаря новой элементной базе, а также новым аппаратным и схемным решениям удалось достичь настоящего прорыва: теперь сигналы без потери качества можно передавать на расстояния, превышающие 300 метров. Оборудование способно устойчиво работать с обычной неэкранированной витой парой категории 5, но гораздо лучшие результаты можно получить при использовании кабелей более высокого качества.

В новую линейку оборудования входят передатчики XGA сигнала в витую пару, усилители-распределители, коммутаторы, приемники сигналов из витой пары.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного оборудования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений композитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели, например Belden 8281 или Belden 1694A, позволят увеличить дальность передачи примерно на 50%.

Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьютеров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не может быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости. Для устранения этой проблемы в удлинителях VGA/XGA используется схема управления потерями на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотнозависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики.

Передающее устройство удлинителя обычно преобразует видеосигналы в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат для воспроизведения полученного сигнала на мониторе.

Рис. 19. Комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых
стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния

На рис. 17 показан комплект оборудования для преобразования сигналов видео и звуковых стереосигналов в сигналы для передачи по витой паре на удаленные расстояния. При применении этих устройств для передачи трех сигналов (1 видео и 2 аудио) достаточно одного кабеля витой пары. Переключатель эквивалентной нагрузки позволяет подключать несколько таких приборов для работы с приемными устройствами. Линия витой пары может иметь ответвления, но это не повлияет на качество изображения.

Приемник и передатчик работают на одной частоте и имеют одинаковые частотный диапазон. С данным устройством допускается использовать кабельные линии длиною несколько сотен метров. Вещательное качество сигнала обеспечивается при длине кабеля до 100 м.

Ограничения по расстоянию передачи аналоговых и цифровых видео- и аудиосигналов можно свести в таблицу.

Тип сигнала	Вид сигнала	Полоса пропускания,МГц	Расстояние, м
Композитный	аналоговый	6	300
S-Video (2 пары)	аналоговый	6	300
Компонентный VGA/XGA (4 пары)	аналоговый	380	до 100
Аудио балансный	аналоговый	0,02	до 200
DVI-D	цифровой	6	5
IEEE 1394	цифровой	400 (800)	10

Поскольку аудиосигналы имеют сравнительно небольшую ширину спектра, то для них проблемы высокочастотного затухания сигнала в линии не имеют существенного значения, поэтому для них, в принципе, можно использовать и старые дешевые кабели витой пары категории 3.

Кабели для передачи цифрового сигнала с интерфейсами DVI и IEEE 1394, в принципе, по своей конструкции мало отличаются от кабелей витой пары, поэтому они также включены в таблицу 2. Однако передача цифровых сигналов по сравнению с аналоговыми имеет ряд существенных особенностей. Высокая помехоустойчивость достигается за счет применения особых технологий кодирования сигнала, например, технологии T.M.D.S. в DVI.

03. 12.2017

Блог Дмитрия Вассиярова.

Витая пара — что это за кабель и почему витой?

Привет всем.

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, чтобы можно было легко и без повреждений изоляции разрезать внешнюю оболочку и получить доступ к сердечнику. Также нить обеспечивает дополнительную защиту.
• 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, 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.

Подлежит разъем 8P8C, имеющий 8 контактов и фиксатор.

На этом останавливаю свое повествование.

До новых встреч на страницах моего блога.

Дата создания: 2013-03-09

Витая пара (twisted pair) - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой

Витой парой (twisted pair) называется вид кабеля связи. Это одна или несколько пар изолированных проводников, которые соединены между собой при помощи скручивания, пластиковая оболочка позволяет защитить провода от внешних воздействий и повреждений. Кабели отличаются по количеству пар, которые присутствуют в их строении, отсюда и разное применение витых пар. Для примера можно взять подключение к сети Интернет, для которого подходит кабель UTP с 2 или 4 парами жил. Как правило, жилы изготавливаются из омедненного алюминия или меди. Что касается телефонии аналогового типа, то здесь хватает витой пары с 3-мя жилами (UTP) или меньше.

На сегодняшний день витая пара – это один из самых распространенных видов кабелей, которые применяются для подключения устройств и целых систем связи. Видеонаблюдение тоже не обошлось без использования витой пары. Аналоговый и цифровой сигнал передается между устройствами при помощи кабелей UTP 2 и 4.

Интересно! Многие интересуются, а откуда пошло название «витая пара». Здесь все просто – перевитые попарно проводники, изолированные друг от друга, натолкнули на корректное наименование.

Каждая витая пара обладает собственным шагом скрутки, который способен обеспечить высокие показатели в передаче слаботочного сигнала. Правда в дальности кабель UTP не силен, качественная передача сохраняется на расстоянии до 150 метров.

Классификация

Витая пара в первую очередь разделяется по наличию защиты . Скрученные пары покрываются алюминиевой фольгой или заземленной медной оплеткой. В зависимости от покрытия кабель разделяется на следующие категории:

• незащищенная витая пара (UTP - Unshielded twisted pair ) - какие-либо защита или экранирование отсутствуют;
• фольгированная витая пара (FTP - Foiled twisted pair ) - также известна как S/UTP присутствует один общий внешний экран из фольги;
• защищенная витая пара (STP - Shielded twisted pair ) - присутствует экран в виде оплетки для каждой пары;
• фольгированная экранированная витая пара (S/FTP - Shielded Foiled twisted pair ) данный кабель имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран из медной оплетки;
• защищенная экранированная витая пара (S/STP - Screened shielded twisted pair ) - отличается от STP наличием дополнительного общего внешнего экрана из медной оплетки;

• 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.

Следующее разделение происходит по структуре проводников. Для изготовления витой пары могут использоваться многожильный или одножильный кабель. В первом варианте каждый провод состоит из нескольких медных жил, а во втором, соответственно, из одной.

Обычно кабель UTP включает в себя четыре витых пары – это стандарт для большинства систем. Проводники, используемые для витых пар, сделаны из медной проволоки с толщиной 0,5-0,65 миллиметров. Точную толщину вы сможете узнать по маркировке, для примера можно взять 4х2х0,55 24 AWG . Расшифровывается это следующим образом:

• В кабеле присутствует 4-е сдвоенных провода;
• Диаметр сечения каждого провода составляет по 0,55 мм;
• Калибр кабеля – 24 AWG.

Что касается аббревиатуры AWG, то она расшифровывается как American Wire Gauge, на русский язык это переводится как Американский калибр проводников. По факту AWG обозначает диаметр сечения кабеля. Нужно учитывать, что большой калибр будет иметь более тонкий кабели. Таблица, которую вы можете увидеть ниже, демонстрирует соответствия диаметра сечения провода витой пары и параметра калибра AWG.

На данный момент используется несколько категорий кабеля, они нумеруются от CAT1 до СAT7. Каждой категории присущ определенный диапазон частот, который пропускается через кабель. Чем выше категория, тем больше пар проводников будет в кабеле. Также для высокой категории используется больше витков на единицы длины. Максимально пропускаемый частотный диапазон – вот что определяет категорию витой пары. Обуславливается количеством витков, которые приходятся на одну единицу длины кабеля.

• CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) - телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток - «лапша » - у нее 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. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
• CAT3 (полоса частот 16 МГц) - 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 МБит/с. Также до сих пор встречается в телефонных сетях.
• CAT4 (полоса частот 20 МГц) - кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в локальных сетях, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.
• САТ5 (полоса частот 100 МГц) - 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (частотная полоса 125МГц), это и есть то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2 пар, и до 1 Гбит/с при использовании 4 пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор
• 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 1 Гбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6a, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500 МГц. Он используется так же в сетях Gigabit Ethernet и поддерживает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров.
• CAT7 - Спецификация на данный тип кабеля пока не утверждена, скорость передачи данных до 100 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600-700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair).

Если вы хотите, чтобы сетевой кабель проработал как можно дольше, нужно серьезно подойти к монтажу. Нельзя допускать изгибов и растяжений по всей длине кабеля. При нарушении целостности повреждается структура экрана, как результат, существенно понижается электромагнитные помехи и устойчивость кабеля к помехам.

Важно! По международному стандарту кабели UTP предлагается с маркировкой X/ YZZ, где первая буква X обозначает кодировку общего экрана вокруг всех пар, Y кодирует весь экран вокруг определенной витой пары, ZZ отвечает за кодировку типа скрутки. Таблиц ниже поможет разобраться в значении этих кодов, после чего вы сможете правильно выбрать кабели с витой парой.

На Категорию 5e до сих пор приходится большинство инсталляций горизонтальной кабельной проводки. Но согласно недавнему исследованию FTM Consulting, Категория 6 все чаще применяется в новых проектах и, как ожидается, в наступившем году обгонит Категорию 5e

24.01.2008 Кэрол Эверетт Оливер

На Категорию 5e до сих пор приходится большинство инсталляций горизонтальной кабельной проводки. Но согласно недавнему исследованию FTM Consulting, Категория 6 все чаще применяется в новых проектах и, как ожидается, в наступившем году обгонит Категорию 5e. Позиции последней значительно ослабнут, и она будет использоваться лишь в уже эксплуатируемых и малобюджетных инсталляциях. И все-таки вопросы относительно целей установки Категории 6 задаются снова и снова.

Современные информационные и голосовые приложения, такие как Gigabit Ethernet до рабочего стола, рассчитаны на Категорию 5е. Это решение обладает необходимыми характеристиками в соответствие со спецификацией TIA 568-B. Однако Категория 6 обеспечивает лучшую целостность сигнала в более широкой полосе, что для кабельной системы может иметь критическое значение для поддержки более требовательных приложений в будущем. Категория 5е определена в полосе частот до 100 МГц, тогда как Категория 6 - в полосе 250 МГц. Кроме того, значительные улучшения в конструкции и процессе производства Категории 6 предлогает дополнительные преимущества помимо большей широкополосности. Принимая во внимание постоянно растущую потребность в пропускной способности, которая, согласно закону Мура, удваивается каждые полтора года, необходимость в скорости и емкости может привести к устареванию кабельной системы, если предъявляемые к ней требования изменятся.

В Категории 6 используются проводники большего диаметра и меньший шаг скрутки для улучшения базовых электрических характеристик, например, переходного затухания (см. Рисунок 1). В некоторых кабелях Категории 6 устанавливаются разделители для еще большего разнесения пар. Уменьшение затухания и увеличение размера проводника делает кабель Категории 6 значительно надежнее в эксплуатации, что необходимо для приложений, нуждающихся в большей пропускной способности, и обеспечивает устойчивую работу сети при резких колебаниях температуры. Кроме того, некоторые кабели Категории 6 благодаря своей конструкции и изготовлению обладают исключительным балансом. Это позволят добиться невосприимчивости к шумам, как внутренним, так и внешним по отношению к кабелю.

Давайте детально разберемся с тем, как физические различия влияют на функционирование сети. Лаборатория на базе Центра компетенции Nexans в области передачи данных (Nexans Data Communications Competence Center, DCCC) провела несколько сравнительных тестов, целью которых было определение параметров целостности сигналов для кабельных систем Категории 5e и Категории 6 различных производителей. Решить, насколько это существенно, вы сможете сами при выборе кабельной системы.

СОКРАЩЕНИЕ ЧИСЛА ОШИБОК

Как было установленно в одном из предыдущих исследований, Категория 6 менее подвержена ошибкам, чем Категория 5е, причем испытание проводилось сразу для нескольких трансиверов с различными характеристиками. В тестах в лаборатории DCCC сравнивалось число ошибок (несовпадение контрольных сумм - Cyclic Redundancy Check, CRC) для Категории 5е и 6 при использовании трансивера Gigabit Ethernet. Многие ошибочно полагают, что все трансиверы одинаковы. Однако в действительности трансиверы даже одного производителя различаются. Для эксперимента было выбрано три устройства. Пакеты Gigabit Ethernet передавались по полному тракту протяженностью 100 м с тремя соединителями вначале по Категории 5е, затем по Категории 6.

Результаты тестов свидетельствуют о 13-кратном сокращении ошибок CRC при использовании Категории 6. Смена кабельной системы на Категорию 6 улучшает отношение сигнал/шум всей транспортной системы, поэтому трансиверы могут принимать пакеты Ethernet более согласованно и без ошибок. Таким образом, лучшие характеристики проводки Катего-рии 6 выражаются в большей надежности сети. Этот дополнительный запас позволяет устанавливать сетевые компоненты, применение которых в иной ситуации обернулось бы длительным простоем и дополнительными затратами.

Структурированные кабельные системы часто устанавливаются в областях с высокой температурой, таких как надпотолочное пространство, где зачастую разница температур в течение дня достигает 25°C. Эти флуктуации сказываются на характеристиках кабеля. DCCC провела серию тестов, в которых сигналы 1000BaseT передавались на расстояние 90 м по кабельным системам Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6. На различных этапах тестирования температура повышалась с помощью регулируемого нагревателя с 20 до 70°C с шагом 10°C.

Оказалось, что при высоких температурах частота ошибок при использовании проводки Категории 5е оказывается существенно выше по сравнению с Категорией 6 (см. Рисунок 2). В случае кабельной системы расширенной Категории 6 ошибки встречались еще реже.

Помимо нагрева от внешних источников тепла кабели подвергаются воздействию приложений таких, как питание по Ethernet (Power over Ethernet, PoE). В целях поддержки подачи питания по структурированной кабельной системе в отраслевых стандартах были сформулированы требования к электрическим и физическим характеристикам приложений PoE. В принятом IEEE в 2003 г. стандарте 802.3af определяется методология предоставления питания по симметричной проводке подключенным конечным устройствам. Мощность напряжения ограничивается физическими характеристиками и нормативными требованиями. Стандартами 802.3af предусматривается совместимость с имеющимся оборудованием, поэтому рекомендации рассчитаны на предоставление питания по Категории 5е, так как в большинстве сетей используются технологии 10BaseT или 100BaseTX.

Приложениям, нуждающимся в подаче питания и передаче данных по одному и тому же кабелю с витыми парами, такие как телефоны VoIP или камеры наблюдения, в конечном итоге потребуется большая мощность. Вскоре ожидается утверждение спецификации IEEE 802.3, известной как PoE Plus, которая разрабатывается уже в течение двух лет. В результате разрешенная для передачи по витой паре мощность увеличится с 13 до 60 Вт. Как видно из результатов тестов (см. выше), характеристики кабеля ухудшаются с ростом температуры вследствие более высоких вносимых потерь (Insertion Loss). Это может негативно сказаться на допустимой максимальной длине стационарной линии или тракта передачи. Установка кабелей с лучшими характеристиками, например Катего-рии 6, соответствует общим тенденциям отрасли. В них используются проводники большего диаметра, что позволяет минимизировать вносимые потери при одновременном увеличении текущей передаточной способности.

УСТОЙЧИВОСТЬ К ШУМАМ

Повышенная чувствительность к внешним шумам становится критичной при увеличении скорости передачи данных, когда нужны более высокие скорости сигнализации и сложное кодирование. Внешние источники шумов - силовые линии, блоки кондиционирования, лифты, электрическое оборудование и помехи со стороны соседних кабелей - вызывают всплески напряжения, так называемый электрический быстрый переходный режим (Electrical Fast Transient, EFT). Они могут радикально повлиять на функционирование медных кабелей и привести к появлению ошибок. Между балансом и невосприимчивостью к шумам существует прямая связь. Сбалансированный кабель Категории 6 на 50% более устойчив к шумам, чем Категория 5е.

В тестах DCCC кабель Категории 5е, 6 и расширенной Категории 6 подвергался EFT различного уровня в то время, когда по нему передавались пакеты Gigabit Ethernet. Соотношение между ошибками и импульсными помехами было рассчитано и отображено графически. Между сбалансированными и несбалансированными кабелями, как и между Категорией 5е и Категорией 6, наблюдаются значительные различия в производительности (см. Рисунок 3).

ОБОСНОВАНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ

Один из основных доводов в пользу выбора Категории 5е состоит в экономии затрат. Больший диаметр проводников, меньший шаг скрутки и сложный процесс производства обуславливают высокую стоимость кабелей Категори 6. Но все относительно.

Да, с точки зрения материалов Категория 6 на 30-50% дороже. Но в действительности, если принять во внимание общую стоимость информационной системы, это расхождение оказывается пренебрежимо малым. В проектах построения вычислительной системы все затраты обычно делятся на следующие четыре категории:

Программное обеспечение (51%);

Оборудование (22%);

Сетевая инфраструктура (20%);

Обучение и документирование (7%).

При этом следует учитывать, что 20% инвестиций в сетевую инфраструктуру распределяются между пассивными и активными компонентами, а также затратами на проектирование и управление проектом. Из этой суммы на проводку приходится менее половины, а от оставшейся части на кабели - только 35%. Таким образом, кабели для локальных систем составляют менее 3% в общем бюджете проекта. Стоимость перехода с Категории 6 на Категорию 5е оказывается менее 1% от общих затрат.

Исследования показывают, что в течение жизненного цикла телекоммуникационной проводки успевает смениться по крайней мере два поколения сетевого оборудования. Вывод очевиден: проектировщикам и инсталляторам кабельных систем следует делать выбор в пользу более совершенной проводки. Если вы хотите, чтобы кабельная система поддерживала имеющиеся и будущие приложения, то, учитывая преимущества Категории 6, инвестиции в нее представляются необходимым минимумом. Если же шум, колебания температуры, растущие скорости не имеют для вас значения, то Категории 5е вполне достаточно. Выбор за вами.

Кэрол Эверетт Оливер - менеджер BerkTek, американского подразделения Nexans, RCDD.

© Сabling Business

Интересный факт: Впервые трансатлантический телефонный кабель был проложен в 1858г. от залива Валеншиа (Ирландия) до острова Ньюфаунленд (близ берегов Канады). До этого телеграфный кабель уже широко использовался как на суше, так и на море: в частности, соединял Францию и Англию через пролив Ла-Манш. Масса трансатлантического кабеля был настолько велика, что его везли одновременно два судна. Суда дошли до середины Атлантического океана, где разошлись в разные стороны и через несколько месяцев первый трансатлантический кабель был успешно проложен. По обе стороны океана поднялась невероятная эйфория, многие желали немедленно отправить телеграмму за океан за любые деньги. Но из-за просчетов в изоляции кабеля прошли только первые короткие телеграммы. Понадобилось еще несколько лет и несколько неудач, пока в 1866 г. удалось проложить нормально работающий кабель.

1.Определение "витая пара"

Слова витая пара - это дословный перевод с английского языка термина телефонный кабель. В телефонном кабеле жилы скручены/свиты попарно, т.к. подобная конструкция обеспечивает уменьшение электромагнитных помех от внешних и взаимных наводок. В Советском Союзе попарный свив токопроводящих жил применялся, в частности, в кроссовом проводе (марка ПКСВ) и в более широко известном телефоном кабеле марки ТПП (соответствует 3-ей категории витой пары). Кстати, кабель ТПП до сих пор является основной составляющей в телефонных сетях стран СНГ. На Украине более скоростной и надежный телефонный кабель из оптоволокна соединяет пока только областные центры и отдельные особо важные объекты.

Поскольку основное назначение витой пары - это телефонные линии, - то количество пар в витой паре может быть до 1000, а диаметр жил от 0,4 до 0,64 мм. Т.е. все как и у нашего кабеля ТПП. Американская классификация телефонного кабеля по категориям со временем оказались самой удобной и большинство заводов мира при выпуске телефонного кабеля все чаще используют американские термины и стандарты. Этим, например, объясняется то, что стандартная длина бухты кабеля "витая пары" равна 305 м, что соответствует 1000 футам.

С появлением оптоволокна медный телефонный кабель свитый попарно во всем мире уже отходит в прошлое. Вместе с тем, уже при нашем поколении мы видим, как термин витая пара (телефонный кабель) фактически трансформировался исключительно в 4-парный кабель для компьютерных сетей.

2.Категории витой пары

Понятие категория витой пары связано, в первую очередь, со скоростью передачи информации. Ни внутренняя конструкция кабеля, ни материалы и т.п. не определяют напрямую категорию кабеля. Материалы и конструкция должны обеспечивать необходимые технические характеристики: скорость, долговечность, максимальное расстояние передачи и т.п. На сегодня в мире стандартизировано семь категорий витой пары. Наибольший объем при прокладке новых сетей занимает пока кабель 5-ой категории.

Скорость передачи сигнала напрямую зависит от частоты колебаний тока. Каждое колебание - это есть передача какого-либо сигнала/значения. Таким образом, чем выше частота, тем выше скорость. Именно поэтому в стандартах категории кабеля указывается частотный диапазон, в котором данный кабель может работать. Другие факторы: например, класс оборудования или качество кабельных сетей,- могут только поддерживать заданную частоту/скорость, а в худшем случае будут создавать помехи.

Категории витой пары, характеристики.
	CAT1 - полоса частот 0,1 МГц. В СССР техническое название ТРП - "лапша". Применяется и сегодня при прокладке провода от щитка в квартиру.
	CAT2 - полоса частот 1 МГц (скорость передачи примерно 4 Мбит/с). Используется и сейчас для соединения телефонных аппаратов с телефонной коробкой.
	CAT3 - полоса частот 16 МГц (скорость передачи 10 Мбит/с или 100 Мбит/с на расстоянии не дальше 100 м)
	CAT4 полоса частот 20 МГц (16 Мбит/с). Не используется.
	CAT5 (более ранняя модификация - CAT5е) - полоса частот 100 МГц (100 Мбит/с). 125 МГц (100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар). Кабель данной категории получил самое широкое распространение.
	CAT6 полоса частот 250 МГц (1000 Мбит/с что соответствует 1Гбит/с)
	CAT6a полоса частот 500 МГц (10Гбит/с). Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.
	CAT7 полоса частот 600-700 МГц (10 Гбит/с) пока утверждена только международным стандартом ISO 11801

Справочно: один сигнал (точка или тире) в информатике называется один бит. Каждый электрический сигнал (импульс) означает точку/тире в телеграфе или ноль/один в двоичной системе компьютера. Набор из нескольких бит образует какое-либо смысловое значение (буква, цифра и т.п.) и называется байт. Современные компьютерные программы чаще используют 16-битную систему: каждый набор из 16 бит соответствуют одному конкретному значению. Очевидно, что чем больше бит в одном байте - тем больше комбинаций смысловых значений можно сформировать в таком стандарте. Уже применяются компьютера с 32-битными системами кодирования данных и разрабатывается 62-битная система кодирования. Во многих "простых" случаях по прежнему используются и старые стандарты на 6,8 и 9 бит.

3.Виды витой пары: назначение и маркировка

На сегодня существуют следующие марки витой пары:

U/UTP - неэкранированный кабель (ранее – “UTP”)

F/UTP - кабель с общим экраном всех пар (ранее – “FTP”)

SF/UTP -кабель с общим двойным экраном сердечника из алюминиевой фольги + «плетёнки» из луженных медных проволок (ранее – "S-FTP”)

U/FTP – кабель с отдельным экраном каждой пары (ранее – “STP”)

F/FTP – кабель с отдельным экраном каждой пары, а так же общим экраном всех пар из алюминиевой «фольги»

S/FTP - кабель с отдельным экраном каждой пары, а так же общим экраном всех пар из лужёных медных проволок (ранее – “S-STP”)

Как видите, 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:

Моножила (англ. solid) или многопроволочная жила (англ. patch). Наибольшее распространение, как более дешевая, получила множила. 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 джеками 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. Как и говорилось ранее, 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. Чаще можно встретить следующие виды оболочки:

• 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

  В - Бронь. Чаще всего для брони используется стальная лента, которая обвивается вдоль кабеля.

  С тросом. Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

Таким образом, маркировка U/UTP 4 cat5e 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.

4.Стандарты и сертификация.

В области витой пары стандарты можно условно разделить на два типа: Первый тип - это стандарты Ethernet, которые определяют скорости передачи информации, способы модуляции сигналов, расстояние передачи и т.п. В большинстве стандартов Ethernet витая пара как средство передачи сигналов задействуется. Однако существуют стандарты Ethernet, где возможно, а иногда и необходимо применение других кабельных систем: например, на базе оптоволокна.

Второй тип стандартов - это стандарты по структурированным кабельным сетям. В них описываются условия прокладки кабеля, типы соединений и т. п.

Таким образом, производитель витой пары при конструировании кабеля должен определиться: для какого типа Ethernet будет выпускаться данная витая пара и в каких кабельных системах ее будет возможно проложить. Или еще понятней: какие типы оборудования можно будет подключать с помощью данного кабеля и какими стандартными соединителями.

Стандартов по Ethernet на сегодня уже несколько десятков: от старых 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также "толстый Ethernet") до гигабитного Ethernet (1000BASE). Разработаны и уже применяются стандарты 40 Gigabit Ethernet и 100 Gigabit Ethernet. Специалисты уверены, что в недалекой перспективе должен появится терабитный!!! интернет.

В области СКС в настоящее время действуют 3 основных стандарта:

"EIA/TIA-568С Commercial Building Telecommunications Wiring Standard -американский стандарт;

"ISO/IEC IS 11801-2002 Information Technology. Generic cabling for customer premises - международный стандарт;

"CENELEC EN 50173 Information Technology. Generic cabling systems - европейский стандарт.

Задаваемый действующими стандартами технический уровень гарантирует работоспособность кабельной системы на протяжении как минимум 10 лет.

5.Как определить качество витой пары в полевых условиях.

Во-первых, по названию торговой марки. На Украине из брендовых кабелей чаще можно встретить витую пару американского концерна Mollex или швейцарской компании Reichle De-Massari AG. Подделки пока не встречалось, видимо потому, что данные кабеля весьма дороги, специалисты их хорошо знают, а заказчики такого кабеля очень серьезны. Также уже брендовым на постсоветском пространстве можно считать витую пару завода "Одескабель". Все остальные торговые марки, присутствующие на нашем рынке, выпускаются преимущественно в Китае (иногда в Тайване), и маркируются по желанию различных заказчиков.

Во-вторых, по материалу жил. Стандартно жилы должны быть медные, но в последнее время получили распространение так называемые биметаллические жилы, которые представляют собой омедненный, правильней говорить плакированный, т.е. покрытый тонким слоем меди, стальной проводник (CCS = Copper Clad Steel) или покрытый медью алюминиевый проводник (CCA = Copper Clad Aluminium). В обоих случаях применение более дешевых материалов значительно ухудшает характеристики кабеля, а именно:

жила плохо держится в разъеме (плавающий контакт)

небольшая длина сегментов: обычно до 25м

непредсказуемость волнового сопротивления в зоне контакта при заделке кабеля в разъем

непредсказуемое изменение характеристик при последующей перекладке кабеля

у омедненных стальных кабелей скорость чаще не превышает 10 Мбит/с, у алюмо-медных - не более 100 Мбит/с.

Проверить омедненный кабель легко: нужно любым ножом соскоблить верхний слой меди. Если увидите четко белый цвет - это и есть так называемая "омедненка". И еще - омедненный кабель не паяется, во всяком случае, стандартным паяльником. К сожалению, большинство киевских (как, вероятно, и большинство украинских) операторов интернет услуг от щитка до абонента прокладывают исключительно омедненную витую пару.

В последнее время появился кабель из сплава меди с различными металлами. Сплав по виду и характеристикам очень похож на медь но, разумеется, дешевле. К сожалению, ничего более нам пока неизвестно, кроме того, что некоторые операторы сертифицируют такой кабель у нас на Украине.

В-третьих, по толщине жил. Серьезные производители применяют медную жилу диаметром 0,51 мм и выше. Не брендовые марки могут иметь диаметр жилы от 0,4 до 0,51 мм. Как правило, наиболее сильно занижаются жилы на синей (4-5) и коричневой (7-8) парах, т.к. в большинстве компьютерных сетей эти пары не используются.

В-четвертых, по наличию сертификата. Украина не обязывает сертифицировать витую пару, но солидные производители проходят сертификацию в нашей стране добровольно.

6.Что нужно знать при прокладке витой пары в своей квартире, доме.

При прокладке витой пары в квартире или частном доме совершенно излишне брать "крутой" кабель 6-й или даже 7-й категории. Во-первых, под седьмую категорию еще не выпускается ни активное, ни пассивное оборудования и данный кабель прокладывается в расчете на перспективу. Во - вторых, скорость, которую может обеспечить витая пара 6-ой или 7-ой категории провайдеры интернета пока не предоставляют. И в-третьих, кабель 5-й категории может обеспечить скорость до 100 Мбит/с, тогда как для просмотра видео или on-line игры достаточно 4 Мбит/с.

Кабель витая пара должен прослужить как минимум пятнадцать лет, поэтому в стены желательно закладывать медный кабель. Если квартира не ваша - то вполне хватит и омедненного кабеля: года на два-три.

Качество сигнала по кабелю всегда выше, чем радиосигнал. Если хотите уже сейчас и в перспективе иметь высокую скорость - четко спланируйте места вывода кабеля для интернет - соединения.

В месте подключения витой пары к компьютеру лучше оставьте 2-3 метра кабеля, но не ставьте розетку! Любое дополнительное соединение витой пары "крадет" скорость.

Витую пару нельзя механически разветвить на 2-3 компьютера как, например, телефонную розетку. Для подключения двух и более компьютеров на один кабель нужен коммутатор, чаще называемый switch (свич). Стандартно свичи выпускаются на 2,4,6,8,12, 24 и т.д. абонентов.

Для создания беспроводных сетей используется технология WI-FI. Для этого Вы должны подключиться к провайдеру интернет через специальное устройство: маршрутизатор (роутер), который осуществляет подключение к интернет и передает радио сигналы на Ваши компьютеры. Компьютера, в свою очередь должны иметь блок WI-FI: встроенный или внешний. Необходимо помнить, что после третьей стены сигнал от роутера может сильно ослабевать. Хотя бывает и так, что сигнал проходит через две квартиры, но остается достаточно сильным. К сожалению, определить дальность сигнала заранее очень сложно, надо пробовать на месте.

Минимально допустимое расстояние между силовыми (электрическими) и телефонными кабелями должно быть не менее 5 см. На практике данный норматив повсеместно нарушается, что в большинстве случаев не приводит к заметному для потребителя ухудшению качества сигнала.

Будьте очень внимательны с применением витой пары в экране. Экранированная витая пара безусловно более надежна по сравнению с не экранированной, но это только в том случае, если экран будет заземлен. Не заземленный экран может давать дополнительные наводки - помехи. Кроме того, заземление экрана в витой паре необходимо осуществлять со стороны одного из "терминаторов", но не с обеих сторон сразу и не где-нибудь в середине - это может привести к полной потере связи. Также следует иметь в виду, что некоторые устройства, например повторители, автоматически заземляют подключенный к ним конец кабеля.

И удачи Вам в Ваших начинаниях

Последние изменения внесены 15.06.17