Что обеспечивает экран в витой паре дкс
Типы экранированной витой пары
Типы экранов
Такие кабели обычно используются для прокладки сети там, где используется тяжелое электрическое оборудование и имеется большое количество электротехнических устройств, которые могут вызывать электромагнитные помехи.
Расшифровка обозначений
Вид общего экрана может обозначаться как одним, так и двумя символами, а индивидуального только одним, означающими:
Разновидности экранированной витой пары
Кабели этого вида имеют общее экранирование из фольги (F). Но витые пары неэкранированные (UTP).
Кабели этого вида имеют общее экранирование из оплетки (S), а также общий экран из фольги (F). Но витые пары неэкранированные (UTP).
Кабели этого вида имеют общее экранирование с оплеткой (S). Витые пары защищены фольгой (FTP).
Кабели этого вида имеют общее экранирование из фольги (F). Витые пары также экранированы фольгой (FTP).
Кабели этого вида не имеют общего экранирования. Витые пары защищены фольгой (FTP).
Если стоит выбор, где купить экранированную витую пару, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.
Витая пара в современных сетях
Мы, специалисты «Мальтима Телеком», продолжаем публиковать справочные материалы по телеком-оборудованию и комплектующим в помощь специалистам. На этот раз речь пойдёт о витой паре, поставками которой мы в том числе занимаемся. Этот товар проходит входной контроль в России: часть партии тестируется тремя разными сертифицирующими тестерами, которые показывают всю картину по кабелю. Если хотя бы один тестер выявляет несоответствие, кабель в продажу не запускается.
При построении структурированных кабельных сетей особое значение имеет физическая среда передачи сигнала, роль которой обычно выполняет витая пара. В простейшем случае она представляет собой одну или несколько пар изолированных медных проводников, скрученных между собой и покрытых общей оболочкой. Сами медные проводники в таких проводах могут быть как одножильными (solid), так и многожильными (patch). Если первые обычно применяются для прокладки в коробах и стенах (обладают меньшим затуханием сигнала, удобны для врезания розеток), то вторые лучше подходят для подключения конечного оборудования к розеткам (имеют большую стойкость к многократным изгибаниям).
Для удобства использования отдельные витые пары объединяют в кабели, содержащие 2, 4, 8 и более пар. Самыми распространенными в настоящее время являются кабели, состоящие из 4 витых пар. Несмотря на общий принцип устройства, такие кабели обладают различными свойствами, основным среди которых является полоса пропускаемых частот, которая напрямую зависит от устойчивости к внешним и взаимных помехам. Именно по этому параметру кабели с витыми парами принято разделять на категории в соответствии с международным стандартом ISO 11801. Рассмотрим эти категории подробнее.
К категориям 1 и 2 принято относить устаревшие кабели с одной или двумя парами проводов, пригодные для голосовой и модемной связи, а также передачи цифрового сигнала с пропускной способностью до 4 Мбит/с.
Кабели категории 3 имеют полосу пропускаемых частот 16 МГц и пригодны для построения локальных сетей с пропускной способностью до 100 Мбит/с по спецификации 100BASE-T4. В настоящее время кабели этой категории применяются в основном для организации голосовой телефонной связи.
Полоса пропускаемых частот кабелей 4 категории составляет 20 МГц. Они также применялись для построения сетей 100BASE-T4, но в настоящее время практически не используются.
О кабелях 5 (5e) категории слышали, наверное, все. Пригодные для организации телефонной связи и передачи видеосигнала, они все же получили наибольшее распространение как основа для создания локальных компьютерных сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T благодаря полосе пропускаемых частот равной 100 МГц.
Более современными является кабель 6 категории. Его полоса пропускаемых частот составляет 250 МГц, что позволяет организовать передачу данных со скоростью 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Впрочем, ориентироваться на последний параметр не стоит. Специалисты-практики отмечают, что достижение устойчивой работоспособности канала на дистанции свыше 50 метров труднодостижимо. Гораздо более реалистичным является показатель 30-35 м.
Существует также подкатегория данного кабеля, известная как 6А. В целях борьбы с помехами и увеличения полосы пропускаемых частот до 500 МГц эти кабели оснащены либо общим экраном из фольги (F/UTP), либо экранами вокруг каждой из четырех витых пар (U/FTP). Благодаря повышенной до 500 МГц полосе пропускаемых частот, передачу данных со скоростью 10 Гбит/с можно осуществлять на расстояние до 100 м (предельное теоретическое значение).
Самой «молодой» утвержденной Международной организацией по стандартизации (ISO) категорией кабелей является седьмая. Предназначенные для наиболее требовательных к физической среде передачи сигнала СКС, кабели этой категории обеспечивают полосу пропускаемых частот 600 МГц (1000 МГц для категории 7А), а скорость передачи данных — до 40 Гбит/с (для категории 7А). От кабелей шестой категории их отличает наличие как экрана вокруг каждой витой пары, так и общего экрана для всех 4 пар (F/FTP или S/FTP в зависимости от технологии изготовления внешнего экрана — оплетка или фольга соответственно).
Экранирование витых пар используется как для снижения внешних электромагнитных помех (общий экран), так и для минимизации взаимных наводок между витыми парами (индивидуальные экраны). Судить о конструкции конкретного кабеля можно по его маркировке. Так буква F означает наличие экрана из сплошного полотна фольги, а буква S — наличие экранирующей оплетки. Буква U говорит об отсутствии экрана. При этом первая часть маркировки содержит информацию об общем экране, а вторая — об индивидуальных. Таким образом, например, маркировка SF/FTP означает, что в данном кабеле каждая пара экранирована фольгой, а также имеется двойной внешний экран из фольги и оплетки. В свою очередь маркировка UTP свидетельствует об отсутствии какой-либо защиты от наводок помимо самого скручивания проводов в пары с переменным шагом.
Надо отметить, что различия между кабелями даже одной категории могут быть весьма значительными. Так самым «ходовым» является простой кабель, предназначенный для внутренних работ. Он обычно окрашен в серый цвет. Черный цвет свидетельствует о том, что кабель предназначен для внешних (уличных) работ и имеет дополнительную защиту в виде внешней оболочки из гидрофобного полиэтилена. Пустоты между витыми парами иногда заполняются гидрофобным гелем, а сам кабель может иметь внешнее бронирование из стальной проволоки или ленты. Наконец, если внешняя оболочка кабеля окрашена в оранжевый цвет, это говорит о его соответствии требованиям пожарной безопасности. Такой кабель выделяет при горении меньше дыма и отравляющих веществ, а кроме того, в случае пожара, не станет каналом дальнейшего распространения огня.
Многообразие номенклатуры кабелей с витыми парами объясняется широтой сфер применения. В связи с этим, конкретные модели могут включать в себя дополнительные функциональные элементы. Так уличные кабели, предназначенные для подвески на опорах, снабжены внешним стальным тросом, препятствующим деформации изделия под собственным весом. Силовые элементы, придающие кабелю большую прочность, могут размещаться и внутри, вблизи центральной оси. Для кабелей, предназначенных для внутренних работ, характерно наличие специального шнура из капронового волокна — рипкорда. Потянув за него, можно разрезать внешнюю оболочку кабеля, не повредив изоляцию витых пар. Некоторые модели с общим экраном помимо витых пар содержат в себе неизолированный дренажный провод, задачей которого является сохранение электрического контакта между частями экрана в случае его повреждения при слишком сильном сгибании. Этот список можно продолжать, но закончить стоит на том, что, какая бы задача не стояла перед проектировщиком СКС, всегда найдется именно та витая пара, которая подойдет наилучшим образом.
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:
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:
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:
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.
Как работает витая пара и как происходит передача данных
Содержание
Содержание
Современный компьютер обязан быть подключенным к интернету. Если раньше это было прихотью владельца, то сейчас некоторые игры и программы без него не работают. Тем не менее, владельцы чаще обращают внимание на скорость оперативной памяти или частоту монитора, а качество сетевого оборудования остается на втором плане. Тем не менее, простой провод от роутера к компьютеру имеет много характеристик, и они могут влиять на стабильность соединения. Что такое витая пара, почему она витая, и откуда в ней берется интернет — разбираемся в нашем материале.
Информация передается по проводам: длинным, коротким, медным и даже стеклянным. В мире так много проводов, что, если связать их в один, то можно провести интернет на Луну и обратно. Однако, даже если это осуществимо, такой интернет гарантированно не будет работать. Потому что, кроме самого провода, есть еще тонна условий, при которых работает витая пара. Это категория проводника, тип, материал провода, качество экранирования, помехоустойчивость и многое другое. Все это определяет качество работы сети и распространяется как на многокилометровые линии связи, так и на домашних коротышек.
А для тех, кто предпочитает использовать беспроводные сети, можно посмотреть, какую точку доступа подобрать и как это сделать правильно:
Как витая пара передает сигнал
Для кого-то будет открытием, что по кабелю передаются не биты и байты, хотя технику мы называем цифровой. На самом деле, в проводе нет никакой информации, а только напряжение. Один компьютер задает вопрос, другой отвечает, и все это происходит с помощью передачи вольтажа через витые пары.
Для передачи информации компьютер делит ее на биты. Затем они шифруются в двоичную систему и передаются по кабелю. В это время информация выглядит как простые электрические импульсы разной длительности (частоты) и с разным вольтажом. При этом, передаются два сигнала: один с положительным напряжением, другой — с отрицательным. Принимая сигнал, дешифратор складывает напряжения и в сумме получает ноль. Таким образом, зная вольтаж, длительность импульса и разницу напряжений, сетевая карта понимает, какой код ей посылает собеседница.
С точки зрения простого человека без физико-математической корочки в кармане такое объяснение будет понятным и достаточным, чтобы представить, что творится в витой паре во время передачи сигнала. В информатике этот процесс называется манчестерским кодом и это находится на первом уровне OSI. Так называют 7 уровней движения информации от бита к понятному для человека изображению на экране. Движение электрических или световых сигналов это первый, «физический» уровень. Там и работает витая пара.
От советской лапши к современному UTP
Для передачи высокочастотного сигнала не всегда использовался провод с несколькими витыми парами. Не будем заглядывать в историю совсем далеко, а остановимся на времени, когда телефония уверенно поселилась в каждой квартире 80-х. Вполне реально, что у кого-то и до сих пор работает телефонный аппарат по старой DSL-линии. Он подключен таким проводом:
Это телефонный провод ТРП для прокладки сети в помещениях. В народе его называют лапшой из-за сходства с плоскими макаронами. Обычно используется для «доводки» сигнала к нужному месту. Сейчас таким проводом сигнальные линии не ведут, а используют современные UTP патч-корды.
Еще один способ передать высокочастотные данные на средние расстояния — коаксиальные провода. Сигнальный провод защищен от наводок экранированием:
Коаксиальный кабель используют и сейчас, например, в радио и спутниковой связи, а также в антеннах для приема цифрового или аналогового телевидения. Впрочем, его могут применять везде, где необходимо соединить между собой два чувствительных к помехам устройства.
Помимо «домашних» и всем известных проводов, в современных сетях есть и другие. Это многожильные провода-трассы с 25 парами, экранированные и усиленные, а также оптоволоконные проводники с разным количеством стеклянных жил, в том числе и витые пары.
Для чего так много разновидностей витой пары
С помощью витой пары соединяют не только роутер и компьютер. Есть более глобальные применения. Так, один проводник предназначен только для помещений, а другой способен работать на улице под прямыми лучами солнца. Первый растянется и испортится на больших расстояниях, а другой спокойно выдержит вытягивание на десятки метров. Где-то достаточно протянуть простой провод без экрана, а в другом месте будет много посторонних сигналов, поэтому и провод нужен соответствующий. Для этого предназначены разные типы витой пары.
UTP — самый простой и нежный кабель. Не защищен от внешних помех, а также не любит растягивание. Зато он мягкий и хорошо сгибается. Подходит для дома и офиса.
FTP — то же самое, но с дополнительным экранированием. То есть, все пары закутаны в фольгу. Имеет те же физические плюсы и минусы первого варианта, только более устойчив к помехам. Такие провода — минимум для использования в производственных помещениях с посторонними помехами.
STP — все то, что есть в предыдущих, плюс защитная металлическая оплетка.
SFTP — каждая пара завернута в собственную фольгу, а общий провод защищен металлической оплеткой.
U/FTP — каждая пара в фольге, остальное все как у UTP.
F/FTP — для каждой пары фольга, плюс общая для всего провода.
SF/FTP — каждая пара экранирована, плюс весь провод защищен металлической оплеткой, а для жесткости добавляют стальную проволоку. Это провод для построения длинных трасс.
Для домашнего интернета вполне хватает простого UTP. Максимум — FTP, если это многоквартирный дом и нужно защитить сигнал от микроволновок и роутеров с точками доступа 5 ГГц. Остальные используются для прокладки внешних линий между зданиями или на большое расстояние, где сигнал обязательно защищают от внешних помех и стремятся максимально сохранить качество.
Категории витой пары
Категории витой пары определяются основными характеристиками провода: максимальная частота сигнала и толщина проводника. Чем выше допустимая частота в проводе, тем лучше его качественные показатели и способность удерживать скорость на протяжении десятков метров. В основном используются «5e» и «6» категории, хотя всего их 10:
Между прочим, та самая «лапша» — это витая пара Cat. 1, и она до сих пор встречается в частных жилых секторах под ADSL. Остальные категории вышли из обихода (2, 3, 4) или еще не нашли широкого применения в домашних сетях (6a, 7, 7a). Тем не менее, это вопрос времени, так как соединения со скоростью более 1 Гбит/с уже существуют и предлагаются провайдерами.
Другие характеристики
С категорией витой пары определиться несложно, потому что в компьютерных магазинах пользователю вряд ли предложат что-то, кроме проводов Cat. 5e или Cat. 6. Гораздо важнее выбрать провод по другим параметрам.
Во-первых, учитываем материал, из которого сделаны жилы витой пары. Самый дешевый и доступный вариант — это алюминий. Проводит электричество в 1,7 раза хуже меди, любит окисляться при контакте с кислородом и не любит изгибы. Как основа для качественной сигнальной трассы сразу отметается, даже если это домашняя сеть со скоростью до 100 Мбит/с. Единственный плюс такого провода — дешевое производство.
Чуть лучше — омедненный алюминий. Все то же самое, только алюминий покрыт нанослоем меди для защиты от окисления. Проходим мимо.
Единственно верный путь — чистая медь. Это лучшая электропроводность, устойчивость к окислению, стойкость к изгибам и гарантия стабильности в месте соединения провода и клеммы. Разумеется, это самый дорогой провод из витых пар.
Однако наличие проводников из чистой меди составляет только половину дела. Медный провод производить дорого, поэтому и здесь есть нюансы. Следующий важный параметр, который указывает на качество проводника — это толщина медной жилы. Тут тоже есть свои стандарты:
Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление линии, а значит, выше скорость передачи информации на большие расстояния. В обычных сетях используют 23-24 AWG, и этого достаточно. Тем более, что фанатично искать провод с «толстыми» парами не стоит хотя бы из-за стандартов ISO. Они говорят, что 22-24 AWG — это разумные пределы для того, чтобы провод без проблем помещался в контактах коннекторов и розеток (до 0,64 мм). Впрочем, если говорить о домашних сетях, то AWG 24 — это разумный предел для любых систем и скоростей.
Витая пара бывает одножильная и многожильная. Провод с цельными жилами подходит для разводки сети по стенам, в кабель-каналах или для организации длинных трасс. Физические и электрические свойства цельного медного провода лучше, чем у многожилки. В основном это прочность и помехоустойчивость. Многожильный провод применяется для сборки заводских патч-кордов. Его свойств достаточно для передачи информации между устройствами на небольшом (до 5 м) расстоянии. Он хорошо принимает форму и устойчив к изломам.
Несмотря на стандарты в Cat. 5e, производители могут выпускать провода с двумя парами вместо четырех. Количество пар играет роль в сетях со скоростью выше 100 Мбит/с. Учитываем этот момент и берем полноценный кабель со всеми парами, чтобы потом спокойно переключиться на высокоскоростной тариф, подключить видеонаблюдение и смотреть фильмы в 4К без проблем с пропускной способностью.
Хорошему проводу — хорошая изоляция. Качественная витая пара должна защищаться толстой, но мягкой оболочкой. Тогда провод будет легче свернуть, направить в кабель-канале, а еще он не перетрется и будет уверенно держаться в клипсе сетевого разъема. Хорошая изоляция — это также защита от потери сигнала на больших расстояниях, где полимерное покрытие проводника работает как электромагнитный диэлектрик.
Коннекторы RJ-45
Registered Jack — стандартизированный разъем. Как и витая пара, коннектор имеет разные категории и уровни качества.
Для каждого типа витой пары применяется свой разъем. Для проводов Cat. 5 и 5e используют первый вариант (см. изображение выше). Он знаком каждому пользователю и способен переварить толщину проводников до 24 AWG. Более ничем не примечателен.
Для построения экранированных сетей используется джек Cat. 6. Он может зажимать провода до 23 AWG, а также имеет металлический корпус, который соединяется с фольгой в проводе и создает единый помехоустойчивый контур между устройствами.
Соответственно, для проводов высших категорий есть другие коннекторы. Но это серверный уровень и домашний пользователь вряд ли столкнется даже с коннекторами типа 6a.
Пригодность разъема для разного типа проводов диктуется не только размерами клипсы, что удерживает провод в разъеме, но и типами ножей, которые пробивают оболочку каждого провода в паре и соединяются с медью. А еще качеством позолоты контактов.
Почему пар несколько и за что они отвечают
Для приема и передачи данных в проводе используется два способа расположения витых пар в коннекторах. Это прямой и перекрестный обжим. Для современных сетевых устройств нет разницы в распиновке, потому что устройства умеют делать это автоматически на уровне разъема. Поэтому в основном используется прямой обжим и соответствующая ему распиновка пар:
В соединениях до 100 Мбит/с данные передаются только двумя парами: одна занимается отправкой сигнала (называют TX), другая приемом (RX). То есть, Transfer и Receive. Причем в каждой паре оба провода работают в одном направлении. Только по одному бежит положительное напряжение, а в другом — отрицательное. Это мы разобрали в начале статьи. Остальные пары задействуются под нужды PoE (подключение IP-камер), телевидения или телефонии. Для работы высокоскоростных линий задействуют все четыре пары.
Провода обозначают стандартными цветами, где каждая пара имеет свой основной цвет. Это сделано для удобства, так как прозванивать восемь одноликих проводов при каждом обжиме —занятие утомительное. Физической разницы между парами нет, главное, чтобы провод был обжат одинаково с обоих концов.
Почему пара «витая» и что такое экранирование
По проводу передаются электрические импульсы с высокой частотой. В самом начале эти импульсы сильные и отчетливые, а к концу провода их амплитуда снижается. Это называется затуханием сигнала или «вносимыми потерями». Отношение силы выходного сигнала в начале провода к силе входного сигнала в конце измеряют в децибелах. Чем выше разница, тем хуже качество сигнала. Обычно сигнал портится на больших расстояниях, если спецификации витой пары не соответствуют заявленным или нарушаются правила построения сетей. Немалую роль в качестве сигнала играет материал проводников, их правильный обжим в коннекторе, а также защита от собственных и внешних наводок.
Как сократить потери сигнала на длинных трассах:
То есть, если нужно передать сигнал на очень большое расстояние, то без репитера это не получится. Принцип работы такой же, как и у повторителя для WiFi: берется редуцированный сигнал, преобразуется в исходный по мощности и отправляется следующей станции или адресату. Для этого есть специальные устройства — экстендеры Ethernet. Или роутер (он же свитч). То есть, если сигнал тухнет через каждые 100 метров, то можно переподключать линию на свитчах и передавать сигнал дальше. Но это в теории.
На практике сигнал в витой паре перемешивается с различными помехами. Это сигналы сотовой сети, радиосигнал роутера, высокочастотные волны от микроволновой печи и даже низкочастотный шум от двигателя автомобиля. Помимо этих явлений есть и внутренние, когда одна пара вносит паразитные сигналы в другую пару и возникают перекрестные помехи.
От внешних воздействий на сигнал провод защищают алюминиевой фольгой. В зависимости от типа и категории провода, такая фольга может защищать каждую пару отдельно или весь провод целиком. Для защиты от сильных помех также используют металлическую оплетку.
Для снижения наводок между пар придумали другой способ — витые провода:
Из начальной физики мы знаем, что движение электричества в проводе создает электромагнитное поле. Это поле может влиять и взаимодействовать на поле и сигнал других проводов. От таких наводок нельзя избавиться, но ими можно управлять. Для этого все пары в проводе смещены относительно друг друга и имеют одинаковый шаг витка. Таким образом, влияние помех распределяется равномерно и становится предсказуемым для передатчиков.
Вместо тысячи слов
Если поднимать всю теорию о витой паре, возвращаемых сигналах, помехах и различных электромагнитных явлениях, можно написать диссертацию, магистерскую работу, а может и диплом для технического ВУЗа. Тем не менее, общее понимание работы витой пары мы рассмотрели. Этого должно быть достаточно, чтобы любой пользователь (особенно гуманитарий) мог прочитать статью и выбрать хороший провод для своей сети. И построить ее так, чтобы потом не пришлось все переделывать.
Пошаговая инструкция по выбору хорошего провода для дома: