Витая пара: пропускная способность, характеристики, назначение

Типы проводников

Провод изготавливают из разных материалов с различной толщиной. И от их качества и сечения сильно зависит цена.

Материал

Каноничным металлом для провода считается медь. Но она довольно дорога сама по себе, и не всегда нужна для применения. Поэтому в данный момент можно увидеть три основных материала:

• Алюминий. Провод, сделанный из алюминия, значительно легче и дешевле медного. Это все его преимущества, дальше идут только недостатки. Электропроводность алюминия ниже, чем у меди, в 1,7 раз. На небольших участках это не заметно, но на длинных участках, граничащих с максимально допустимыми длинами, это может стать серьёзной проблемой. С алюминиевых проводов со временем могут сползать коннекторы. Материал сильно подвержен коррозии и его применение недопустимо в сырых помещениях или на улице, поскольку из-за повреждения коррозией электропроводность жилы значительно ухудшается. Провод из алюминия не такой гибкий, как медный, поэтому его несколько сложнее монтировать и проще повредить. Идеальное место применения кабеля с алюминиевыми жилами — это сухое помещение, например, квартира или офис, где длины кабеля не превышают половины, разрешённой используемым стандартом. Таким кабелем не получится запитать устройства по технологии PoE (Power over Ethernet). Эта технология позволяет передавать на устройство сигнал и электропитание через данный провод;
• Омеднённый алюминий. Представляет собой алюминиевый кабель с нанесённым на его поверхность медным слоем. Этот кабель тоже значительно легче медного, но уже не так дёшев. Разница с медным кабелем составляет около 15%. Преимущество над кабелем из чистого алюминия заключается в улучшенной электропроводности и защите от коррозии. Но даже несмотря на то, что проводимость уже значительно лучше, чем у алюминиевого, технология PoE плохо работает на таком кабеле;
• Медь. Провод, изготовленный из меди, тяжелее и дороже всех остальных. Но именно она позволяет выжать из использованной технологии всё, что задумано. И именно при медном исполнении пропускная способность витой пары будет максимальна. Сеть, построенная из медного кабеля будет самой качественной и долговечной.

Исполнение проводников

Проводники могут быть одножильными и многожильными.

• Одножильный (Solid). Представляет из себя цельную жилу из одного проводника. Подходит для передачи сигнала на длительные расстояния. Подходит для обжима ручным инструментом;
• Многожильный (Stranded), состоит из нескольких проводников скрученных по спирали. Более гибкий и хорошо подходит для изготовления патч-кордов. Не очень подходит для обжима ручным инструментом.

Сечение

Чем толще сечение жилы витой пары, тем больше можно пропустить по нему информации, и тем выше дальность передачи. Деление на категории уже само подразумевает то, что для выбранной категории кабеля будет выдержано требуемое сечение провода. Для маркировки сечения проводника придумана маркировка – AWG. На русский язык эта аббревиатура переводится как – Американский калибр проводов. Если говорить упрощённо, то для каждого значения AWG есть свой диаметр жилы и площадь её поперечного сечения. Для одножильного и многожильного кабеля эти значения будут разными.

Для категории Cat.5e стандарт – 24AWG. Это означает что для его полноценной работы диаметр каждого провода должен составлять 0,511 мм, что означает площадь поперечного сечения 0,205 кв. мм.

Схемы обжима

Нумерация в штекере 8P8C

Существует два варианта обжима разъёма на кабеле:

• для создания прямого кабеля — для соединения порта сетевой карты с коммутатором или концентратором,
• для создания перекрёстного (использующего кроссированный MDI, англ. MDI-X) кабеля, имеющего инвертированную разводку контактов разъёма для соединения напрямую двух сетевых плат, установленных в компьютеры, а также для соединения некоторых старых моделей концентраторов или коммутаторов (uplink-порт).

Обжимается разъём 8P8C (зачастую ошибочно именуемый RJ45).

Вариант по стандарту TIA/EIA-568A

Вариант по стандарту TIA/EIA-568B (используется чаще)

Перекрёстный кабель (crossover cable)

Предназначен для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако большинство современных сетевых устройств способно автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него (Auto MDI/MDI-X), и перекрёстный кабель сегодня потерял свою актуальность. Вариант для скорости 100 Мбит/с

Вариант для скорости 1000 Мбит/с

Устройства стандарта 1000BASE-T сами определяют верную раскладку кабеля благодаря технологии Auto-MDIX (её реализация требуется стандартом 1000BASE-T).

Консольный кабель (rollover cable)

Один конец этого кабеля обжат по обратной схеме относительно другого, как если бы вы перевернули его и посмотрели бы на него с другой стороны. Используется для настройки маршрутизатора или коммутатора с помощью компьютера. Применяется в основном в оборудовании Cisco. Как правило голубого цвета.

Схема обжима

Общие положения

Обжимной инструмент (кримпер)

Рабочая часть кримпера: для восьми-, шестиконтактных разъёмов и регулируемый резак, позволяющий снять внешнюю изоляцию, без повреждения проводов пар.

Пара 1-2 (TDP-TDN) используется для передачи от порта MDI к порту MDI-X, пара 3-6 (RDP-RDN) используется для приёма портом MDI от порта MDI-X. Эти пары требуются всегда. Пары 4-5 и 7-8 применяются в зависимости от потребности (например, при использовании кабеля категории 3 в спецификации 100Base-T4) и обычно двунаправленные.

Использование кабеля, обжатого не по стандарту, может привести (в зависимости от длины кабеля) к тому, что кабель не будет работать совсем или будет очень большой процент потерь передаваемых пакетов.

Для проверки правильности обжатия кабеля, помимо визуального контроля, используют специальные устройства — кабельные тестеры. Такое устройство состоит из передатчика и приёмника. Передатчик поочерёдно подаёт сигнал на каждую из восьми жил кабеля, дублируя эту передачу зажиганием одного из восьми светодиодов, а на приёмнике, подсоединённому к другому концу линии, соответственно загорается один из восьми светодиодов. Если на передаче и на приёме светодиоды загораются подряд, значит, кабель обжат без ошибки. Более дорогие модели кабельных тестеров могут иметь встроенное переговорное устройство, индикатор обрыва с указанием расстояния до обрыва и пр.

Указанная выше схема обжима подходит как для 100-мегабитного соединения, так и для гигабитного. При использовании 100-мегабитного соединения используются только две из четырёх пар, а именно оранжевая (1-2 TDP-TDN) и зелёная (3-6 RDP-RDN) пары. Синяя и коричневая пары могут остаться незадействованными, либо могут быть использованы для передачи питания в некоторых вариантах Power over Ethernet (PoE). Для обеспечения гигабитного соединения используются все четыре пары проводников стандартного кабеля.

Также существуют ограничения на выбор схемы перекрёстного соединения пар, накладываемые стандартом PoE. При прямом соединении пар в кабеле («один к одному»), этот стандарт будет работать автоматически.

Выбор кабеля

Провод выбирается, исходя из условий эксплуатации и применяемой технологии. Стоит выбирать провод категории Cat.5e. Если прокладка будет происходить внутри помещения, то можно выбрать кабель для Интернета – витую пару без экрана U/UTP. Если на кабель возможно воздействие различных наводок, то в зависимости от их силы нужно подбирать экранирование. Для сухого и теплого помещения, где на кабель не будет воздействовать прямой солнечный свет, стоит выбирать оболочку PVC. Для более агрессивных сред и для кабелей, которые будут нести важную функцию, стоит выбирать внешнюю оболочку попрочнее. Для прокладки в грунте нужно выбирать кабель в броне B, а для подвеса C.

Выбор провода и стандарты

В прошлом разделе упомянул про категории витой пары, здесь рассмотрим этот момент чуть подробнее. Ведь от категории тоже зависит и анатомия, и скорость передачи на шнуре.

Я вам порекомендовал брать категорию 5, но подойдет и 6я (CAT5, CAT6). Все варианты показаны в следующей таблице:

Важно здесь будет подобрать кабель для нужной скорости. А это еще и зависит от количества проводов внутри

Обычно бывает так:

• 2 пары (4 провода) – до 100 Мбит/с
• 4 пары (8 проводов) – от 100 Мбит/с

Обычно технология провайдера ограничивает вас скоростью в 100 Мбит/с для интернета. Но уже скоро этот порог будет пройден. Я к чему – обычно на интернетном кабеле будет именно 2 пары, а вот на домашних (от маршрутизатора до компьютера) уже 4 пары.

4 пары, или 8 проводов

Виды кабелей

Продукцию этой категории различают по следующим параметрам:

• числу жил;
• защищенности от внешних воздействий разной природы;
• особенностям экранирования.

Число жил

Что такое электрическое сопротивление

Одна проволока обеспечивает минимальное волновое сопротивление, не создает дополнительные искажения при прохождении высокочастотных сигналов. Однако такие изделия обладают ограниченной стойкостью к изгибам. Их применяют для создания стационарных трасс. Тщательно соблюдают рекомендации производителей по допустимым изгибам.

Многожильные модификации сохраняют целостность в сложных условиях эксплуатации. Такие изделия применяют для подключения манипуляторов, иного перемещающегося оборудования. Они подходят для соединения сетевых коммутаторов с розетками.

Защита

Материал внешней оболочки выбирают с учетом условий реальной эксплуатации. При размещении на открытом воздухе значение имеет стойкость к УФ излучению, повышенной влажности. В производственных помещениях может понадобится улучшенная защита от воздействия агрессивных химических соединений. Термические повреждения предотвращают слоем из тефлона.

Экранирование

Кроме оплетки из тонких проводников, применяют сплошную защиту из металлизированной пленки, фольги. Соответствующие дополнения устанавливают на отдельные проводники или группы. Иногда соединяют с центральным проводом, который подключают к заземлению.

К сведению. Компоненты экранирования значительно увеличивают прочность кабеля, повышают стойкость к ударам и другим механическим воздействиям.

Что такое витая пара?

Сегодня, в мире высоких скоростей интернета, чтобы по-максимуму использовать весь потенциал роутера и других сетевых девайсов, крайне важно, чтобы сетевой кабель в виде витой пары соответствовал самому высокому классу защиты. Технология, при которой передача информации по проводам в виде электрических импульсов, сильно подвержена влиянию окружающего электромагнитного поля

• Самые дешевые сетевые кабели (UTP) имеют тонкую оплетку, внутри которой без какого-либо дополнительного содержимого проложены витые пары проводов. Такой кабель я бы не рекомендовал использовать даже для самого банального подключения компьютера к маршрутизатору.
• Но чаще попадаются кабели Ethernet с экранированием — проложенной под оплеткой дополнительной защитой в виде некого подобия фольги для защиты от посторонних наводок. Такая категория витой пары вполне подходит для решения большинства повседневных задач для подключения к роутеру.
• Если расстояние между устройствами большое, то прокладка витой пары проходит через много помещений с различным электромагнитным фоном. Например, когда нужно соединить кабелем локальной сети IP камеру видеонаблюдения, расположенную далеко на улице. В этом случае необходимо использовать максимально защищенный коаксиальный кабель для уменьшения потерь в передачи данных.

Коннекторы

Или по-другому телекоммуникационный разъем, куда вставляют пары, обжимают и далее подключают сетевое оборудование: маршрутизаторы, компьютеры, принтеры, сервера, коммутаторы и т.д. Есть несколько видов:

RJ-9 (4P4C) – используется для подключения телефонной трубки к телефону.

RJ-11 (6P2C) – для одной пары двухконтактного телефонного разъёма.

RJ-12 (6P6C) – 6 контактов. Также является телефонным. Есть также аналоги RJ-25 (6P6C).

RJ-14 (6P4C) – 4 разъёма для подключения телефона. Отличается от RJ-9 тем, что RJ-14 нужно для подключения телефона к сети, а RJ-9 необходима только для подключения проводной трубки к главному аппарату или телефону.

RJ-45 (8P8C) – разъём для подключения к сети и интернету, который имеет 8 контактов, как раз для каждого из наших 4 пар. Для определённого вида кабеля и передачи информации требуется обжимка или подключение коннектора к проводу. Об этом я писать не буду, так как есть отдельная статья – прошу к прочтению.

Стандартные схемы обжима

Распиновка RJ 45 и последующая процедура обжима витой пары делается по международному стандарту EIA/TIA-568. Именно эти требования используются при монтаже сетей внутри помещений. Схема обжимки витой пары выбирается под параметры сети и самого кабеля.

Известно, что каждый коннектор находится в прозрачном пластиковом корпусе, наглядно демонстрирующем порядок разложенных жил. При несоблюдении этой последовательности, соединения не произойдет, и коммутация окажется нарушенной. Подключение витой пары, независимо от числа проводников, может производится разными методами. Основные – прямой или перекрестный, схемы А или В.

Вариант – 1: Прямой 8 проводниковый кабель

Данный способ незаменим при непосредственном соединении компьютеров, ноутбуков и другой техники к роутеру или свитчу. Здесь обжим на каждом конце будет одинаковым, отсюда и название этого способа.

Соединение может выполняться по типу А или В. В Российской Федерации принято использовать тип В, где распиновка витой пары начинается с оранжево-белого провода и заканчивается коричневым.

В Европе и США в сетях пользуются типом А, в котором также 8 проводов, только оранжево-белая и оранжевая жилы меняются местами с бело-зеленой и зеленой жилами.

Эти два способа полностью работоспособные, от них не зависит качество передаваемой информации. В каждом случае, самое главное – соблюдение очередности цветных проводков.

Вариант – 2: 8 проводниковый кроссовер

Кроссовер представляет собой форму перекрестного сжатия витой пары RJ. Способ применяется при подключении друг к другу двух компьютеров. Точно так же подключаются ХАБы, представляющие собой обычные концентраторные устройства, коммутирующие оборудование.

Кроссоверный способ постепенно выходит из употребления. Все современные устройства могут автоматически определить тип сетевого кабеля и, в зависимости от цоколевки, самостоятельно изменить подаваемый сигнал. Такая технология получила название авто-MDIX. Многие устройства в домашних условиях продолжают действовать по этой схеме, и перекрестное сжатие еще не потеряло своей актуальности.

Перекрестная распайка также выполняется по вариантам А и В. На рисунке 1 отображается порядок обжима проводников в высокоскоростных сетях. Слева расположена схема В, где сигнал идет в обоих направлениях по всем 8-ми жилкам. Справа отображен тип А, в котором бело-оранжевый и оранжевый провода поменялись местами с бело-зеленой и зеленой жилами.

На рисунке 2 – схема подключения для низкой скорости. При варианте В скрутки бело-голубого и голубого, а также бело-коричневого и коричневого цветов соединяются без перекрещивания, напрямую. Тип А зеркально копирует схему В.

Вариант – 3: Прямой 4 проводниковый кабель

Если распиновка Ethernet с высокой скоростью выполняется исключительно 8-ми жильным кабелем, то для низкоскоростных сетей допускается обжимка кабеля RJ 45 с 4-мя проводниками.

Для подключения используются наиболее привычные пары: жилы бело-оранжевого и оранжевого цвета и жилы бело-зеленого и зеленого цвета (Вариант – слева). Если основные проводники не работают, можно воспользоваться двумя другими парами (Вариант – справа). С этой целью разъем rj 45 отрезается и на его место устанавливается новый, с жилами других цветов.

Вариант – 4: 4 проводниковый кроссовер

Перекрестная схема обжима витой пары из 4-х жил допускает использование скруток любых цветов. Чаще всего используются разновидности зеленых и оранжевых проводников. Данный способ применяется очень редко, в основном для соединения старых компьютеров в домашних сетях.

Классификация

Что такое кабель витая пара и для чего она нужна — вопрос, ответ на который зависит от типа и категории провода. Чтобы разобраться с этим вопросом, потребуется рассмотреть классификацию ВП.

#1 Количество жил

В зависимости от условий эксплуатации и монтажа используют:

1. Монолитный (одножильный). Каждый провод — это одна медная проволока, довольно толстая (0,3-0,6 мм), но хрупкая. Их используют для монтажа внутри стен, коробов и за панелями, чтобы затем коммутировать к розеткам.
2. Многожильный. Пучок нескольких тонких жил объединён в один провод, такое решение улучшает гибкость, однако из-за сильного затухания сигнала не рекомендуется использовать многожильные провода длиной более 100 метров. Именно такая ВП используется в домах и офисах для прокладки локальной сети от роутера к компьютеру.

#2 Количество скруток

Как правило, используются двух- и четырехпарные ВП, однако существует стандарт и для одной скрутки, но он считается устаревшим, и иногда используется для подключения модемного интернета.

Среди типичного примера использования четырёхпарного провода — задача, как к розетке подключить витую пару (подсоединить сеть). В таких ситуациях лучше использовать одножильный кабель, состоящий из 4 скруток.

#4 Поперечный срез

ВП бывает круглого и плоского среза. Круглые ВП универсальны, в то время как плоские ВП предназначены для прокладки под коврами или обоями.

#4 Способ экранирования

Экранирование используется для защиты ВП от электромагнитного воздействия:

• UTP (U/UTP) — без защиты.
• FTP (F/UTP) — общий для всех скруток экран из фольги.
• STP (S/UTP) — общая для всех скруток оболочка из металлической оплётки.
• U/FTP — фольгированы только скрутки.
• F/FTP — фольгированы и отдельные скрутки, и весь кабель.
• S/FTP — скрутки фольгированы, а весь кабель защищён оплёткой.
• SF/FTP — скрутки экранированы фольгой, а весь кабель защищён и фольгой, и оплёткой.

#5 Цвет оболочки

Цвет оболочки указывает на область применения:

• чёрный цвет говорит о дополнительном слое полиэтилена, поэтому такие ВП применяют вне жилых помещений;
• оранжевый (маркировка LSZH) провод покрыт оболочкой, устойчивой к огню и предназначен для пожароопасных условий;
• серый кабель не имеет дополнительной защиты и используется в офисах и жилых помещениях.

Сравнение проводов Ethernet

Cat5e и Cat6 — это два разных кабеля Ethernet, классифицированных по стандартным категориям. «Cat» относится к «Категории кабеля», а термины «5e» и «6» относятся к разным стандартам.

Кабель Cat5e является улучшенной версией Cat5 с повышенной пропускной способностью витой пары 5е. Унаследовав конструкцию и полосу пропускания 100 МГц своего предшественника, Cat5e повышает производительность, вводя оптимизированные спецификации скорости передачи данных и защиты от перекрестных помех. Он передает данные в 10 раз быстрее, чем кабель Cat5, до 1000 Мбит/с. Он поддерживает Gigabit Ethernet и часто используется в домашней сети с различной длиной и исходной проводкой.

Кабель Cat5e и Cat6 совместно используют общие разъемы кабеля RJ45 и особенность конструкции медных проводов витой пары. Они представляют собой совершенно разные стандарты кабеля Ethernet. Кабель Cat5e RJ45 имеет более низкий уровень производительности передачи, а Cat6 (кабель) RJ45 оптимизирован с полосой пропускания 250 МГц, более высокой скоростью передачи данных и более устойчивой к перекрестным помехам и шуму. Следующий отрывок будет посвящен иллюстрации их функциональных различий.

Оба Cat5e и Cat6 состоят из 4 медных проводов витой пары с продольным разделителем для их изоляции. Эта конструкция может уменьшить электромагнитный интерфейс между различными проводами. По сравнению с Cat5e, обеспечивая равные перекрестные помехи на дальнем конце (FEXT), возвратные потери и вносимые потери, Cat6 имеет более низкие перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT). Проще говоря, кабель Cat6 имеет высокое SNR (коэффициент шума сигнала), который обеспечивает меньше шума, меньше ошибок и более высокую скорость и максимальная пропускная способность витой пары при передаче сигнала.

Рейтинг производителей витой пары

Разобраться и запомнить всё разнообразие стандартов и характеристик витой пары довольно сложно, особенно для неподготовленного пользователя. Поэтому вопрос, как и какую витую пару выбрать для дома, многими решается на основании мнений о производителе. Мы составили небольшой рейтинг, который поможет определить качество и его соответствие стоимости кабеля для интернета в зависимости от бренда.

Витая пара премиального уровня

Лучший кабель «витая пара» самый дорогой, стоимость 1 метра находится в пределах 20–25 рублей. Но за эти деньги вы получаете кабель самого высокого качества, который может прослужить десятилетиями. Продукция премиального уровня характерна для брендов Hyperline, SkyNet, Nikolan.

Как правило, для квартирного интернета такая продукция не используется – его прокладывают в правительственные учреждения, банки, другие компании с высокими требованиями к качеству сети.

Кабель среднего уровня

Если сравнивать с топовым уровнем, то витая пара категории 5 стоит намного дешевле, порядка 15 рублей/метр, и характеризуется вполне достойным качеством и скоростью. В России самым популярным производителем кабельной продукции такого качества считается бренд NetLan. Сфера применения витой пары среднего ценового сегмента – крупные предприятия, офисы, но её можно увидеть и в частном секторе.

Бюджетная витая пара

При выборе кабеля UTP для домашней сети большинство пользователей ориентируется на стоимость. В этом нет ничего предосудительного – продукция таких китайских брендов, как CabLAN или Ripo, стоит порядка 5 рублей/метр. Это в подавляющем большинстве случаев кабель с омеднёнными жилами соответствующего качества, вполне пригодного для построения малобюджетных сетей.

Определение и устройство

Так что такое витая пара и почему она собственно витая? Дело в том, что этот кабель состоит из скрученных между собой пар проводников. От выбора материала проводника, количества витков, изоляции и наличия экрана зависит пропускная способность, дальность действия и условия эксплуатации шнура. Интернет кабель применяется для соединения устройств и передачи информации по технологии Ethernet.

Основное отличие  от остальных кабелей – это то, что один проводник обвивает другой, поэтому кабель и носит такое название. Сигнал подаётся сразу на оба проводника пары, но по одному из них он идёт в противофазе. Получая сигнал по паре проводов, полезный сигнал суммируется (потому что он идёт в противофазе), а помехи вычитаются (они идут в одной фазе). Тем самым можно избавиться от большого количества помех для сигнала. Дополнительно жилы скручивают друг с другом для уменьшения наводок.

Конструкция витопарного кабеля.

* Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±15 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Причиной проблем с передачей данных, а так же больших потерь сигнала, может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Маркировка витого кабеля

При покупке пользователь может увидеть на проводе полосу из букв и цифр — это маркировка. Как правило, производитель последовательно указывает:

• индивидуальный код производителя;
• марка;
• температура (максимальная) для эксплуатации (например, 75оС);
• кодировка, указывающая тип экранирования;
• число скруток (например, 2PR или 4PR);
• диаметр отдельного проводника (в AWG или миллиметрах);
• категория;
• сертификат соответствия;
• длина (в метрах или футах);
• дата изготовления (не обязательно).

Также не стоит забывать, что цвет провода указывает на рекомендуемые условия эксплуатации.

Похожие записи:

В чём разница t568a vs t568b: прямой кабель и перекрестный кабель? Обжим витой пары в домашних условиях от а до я Обжимаем rj-45 и проводим сетевой кабель на 4 / 8 жил Как обжать витую пару 4 жилы Разница между стандартов cat 5, cat 5e и cat 6 Кабель для интернета: разновидности, устройство + на что смотреть при покупке провода для интернета