Как работает витая пара (Технические характеристики)

Прежде чем приступить к обжиму – установке на витую пару коннекторов RJ-45, разберемся, а что такое – витая пара?

Это кабель, который состоит из одной либо нескольких пар медных проводников в цветной изоляции, свитых между собой. Весь пучок проводов также скручен вокруг центральной оси и покрыт полимерной оболочкой, иногда – с элементами защиты: металлической оплеткой, напылением из тефлона или полиэтилена.

Пучок витой пары

Скручивание проводников – это дополнительная защита от электромагнитных помех, а также способ усиления связи между жилами, передающими общие дифференциальные сигналы.

Для улучшения качества сигнала и снижения взаимных наводок количество витков в разных жилах делают неодинаковым.

Виды, устройство и способы экранирования витой пары

Разобравшись, что такое витая пара, перейдем к изучению ее видов и устройства.

Виды кабеля по числу медных жил:

• Одножильный
  (монолитный) – каждый провод состоит из одной цельной проволоки, толщиной 0,3-0,6 мм или 20-26 AWG. Такие шнуры легко ломаются, поэтому пригодны только для прокладки внутри стенных панелей и монтажных коробов.
• Многожильный
  – провода состоят из пучков тончайших жил. Такой шнур не ломается при сгибании и скручивании, и используется для подвижных соединений между устройствами. Имеет более высокий уровень затухания сигнала, чем одножильный, поэтому его максимальная длина не должна превышать 100 м.

Многожильная витая пара

По способу экранирования – наличия защиты от э/м наводок:

• UTP (U/UTP)
  – витая пара неэкранированная (без защиты).
• FTP (F/UTP)
  – витая пара фольгированная – имеет одну общую оболочку из фольги.
• STP (S/UTP)
  – витая пара экранированная – один общий экран в виде металлической оплетки.
• S/FTP (SF/UTP)
  – фольгированный кабель с добавочным экраном из оплетки.
• U/FTP
  – кабель с индивидуальным экранированием каждой скрутки оболочкой из фольги.
• S/FTP
  – отдельное экранирование каждой скрутки плюс металлическая оплетка.
• F/FTP
  – отдельное экранирование каждой скрутки плюс общий для всех жил экран из фольги
• SF/FTP
  – отдельное экранирование каждой скрутки плюс общий экран из оплетки и фольги.

Витая пара SF/FTP

Чтобы было понятнее, приведем расшифровку буквенного кода экранирования:

• U
  – экрана нет;
• F
  – фольга;
• S
  – оплетка.

По цветам оболочки и области применения:

• • Черный
    – для монтажа вне помещений (снаружи такой шнур покрыт слоем полиэтилена для устойчивости к коррозии);

внешняя витая пара со стальным тросом

• • Серый
    – для монтажа в помещениях;

Внутренняя витая пара

• • Оранжевый с маркировкой “LSZH”
    – негорючий шнур для монтажа в пожароопасных зонах.

Витая пара для пожароопасных зон

По форме поперечного среза:

• Круглый
  – универсальный;
• Плоский
  – для монтажа под обоями или ковролином, такие шнуры более подвержены помехам, чем круглые.

Категории витой пары

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

Разновидности витой пары

Сегодня насчитывается 7 категорий этого типа кабеля и еще одна – восьмая, находится пока в разработке. В отдельных категориях -5, 6 и 7, выделяют подкатегории, поэтому общее их число равно 10. Для удобства сравнения мы отобразили их в таблице.

Маркировка витой пары

Единого стандарта маркировки витой пары не существует – каждый производитель указывает на ней то, что считает нужным. Часть этих данных не имеет практического значения, а на что важно обращать внимание, вы узнаете чуть позже.

Вот один из примеров маркировки стандартного кабеля:

Маркировка на кабеле UTP

В начале обычно указан код производителя и марка. Далее – максимальная температура, при которой возможна эксплуатация. Следом идут тип экранирования, количество пар, диаметр одного проводника, категория, сертификаты соответствия, длина и год выпуска.

В нашем примере:

• Оболочка серого цвета, соответственно, кабель предназначен для эксплуатации в помещениях.
• Цифробуквенное обозначение, которое начинается на “HTO-KEY E191267” – это шифр производителя.
• 75oC – температурный максимум.
• UTP – данный кабель неэкранированный.
• 4PR – 4 пары проводников.
• 24 AWG – диаметр сечения одного провода (также может быть указан в миллиметрах).
• ELT Verified – проверен и соответствует стандарту категории.
• CAT5E – категория 5е.
• EIA/TIA-568-В.2 – соответствует одноименному стандарту.
• Последние цифры – общая длина кабеля в футах и метрах.
• Дата производства не указана.

Порядок обозначений может быть различным, но на любом кабеле всегда указана его категория, тип экранирования и количество пар. Эти данные и являются важными при покупке, остальное – просто для справки.

Заключение

Прочитав эту статью, вы научились разбираться в типах и устройстве витой пары. Теперь вам не составит труда выбрать ее самостоятельно. Дальше вы узнаете много полезного об инструментарии и технике обжима.

Так как сайт у нас о Wi-Fi роутерах, и прочему сетевому оборудованию, то я просто должен был подготовить статью о витой паре – кабеле, которым соединяется сетевое оборудование между собой. С помощью которого подключаются компьютеры и другие устройства к маршрутизаторам и модемам. А еще, кабелем который называется витая пара, скорее всего у вас подключен интернет от оборудования провайдера до вашего маршрутизатора, или напрямую к компьютеру. Так же, практически все производители роутеров, кладут в комплект со своими устройствами сетевой кабель небольшой длины. Он нужен для подключения к маршрутизатору разных устройств (ПК, ноутбук, телевизор, игровая приставка и т. д.)
.

В современном мире развитие технологий передачи данных происходит по-настоящему высочайшими темпами. Вполне можно сказать «со скоростью света», ведь никого уже не удивишь передачей информационных потоков при помощи оптического волокна. Но при всех положительных функциональных характеристиках подобных кабелей связи у них есть несколько серьезных недостатков. Ключевыми из них являются дороговизна и хрупкость.

На данный момент необходимо очень сильно постараться, чтобы найти человека, который абсолютно не представляет, что такое Интернет или никогда им не пользовался. У огромного количества людей стоит дома персональный компьютер с доступом ко «всемирной паутине». Но чтобы «подвести» Интернет к домашнему ПК необходимо использовать удобный, надежный, а главное крепкий кабель. Вот тут на выручку уже много лет приходит кабель, получивший непонятное, на первый взгляд, название – витая пара.

Что такое витая пара?

Витая пара – это особый вид сетевого кабеля. Его основу составляют одна или несколько пар изолированных, а также скрученных между собой проводников (от их количества зависит категория кабеля)
. Количество витков на определенную единицу длины минимальное, но достаточное для того, чтобы значительно уменьшить взаимные наведения при передаче сигнала. Сверху витая пара, как правило, покрыта защитной пластиковой оболочкой.

В последнее время этот вид кабеля связи стал самым распространенным при создании локальных и структурированных кабельных сетей. Это произошло благодаря его дешевизне и легкости прокладки.

Основным недостатком витой пары является значительное затухание сигнала (до уровня не распознаваемости)
на расстояниях свыше 100 метров. Но этот недостаток легко ликвидируется с помощью повторителей.

Виды

В зависимости от того, есть защита или нет, а также ее качества, различают несколько видов кабелей созданных по этой технологии:

• неэкранированная витая пара (UTP) – не используется никаких дополнительных защитных приспособлений;
• экранированная витая пара (STP) – используется медная сетка;
• фольгированная витая пара (FTP) — используется алюминиевая фольга;
• экранированная фольгированная витая пара (SFTP) — используется медная сетка и алюминиевая фольга.

При этом в некоторых видах экранированного кабеля могут использовать защиту вокруг каждой пары. Такой вид экранирования обеспечивает значительно лучшую защиту от различного рода наведений, как внутренних, так и внешних.

Категории кабеля «витая пара»

Всего на данный момент существует около 15 категорий витой пары. Они нумеруются от САТ 1 до САТ 8.2. В большинстве случаев категория имеет прямую зависимость от количества используемых пар для передачи информации, а также от количества витков, которые используются на единицу длины. Категории кабеля четко описаны в Американском стандарте проводки в коммерческих строениях.

Опишем кратко каждую из категорий:

• САТ 1 – всем известный телефонный кабель. В нем используется только одна пара. Применим исключительно для передачи голоса и создания подключений с помощью модема.
• САТ 2 – устаревший тип кабеля, состоящий из 2-х пар проводников. Он поддерживал передачу данных на скоростях менее 4 Мбит/сек. Часто использовали его в сетях token ring. Сейчас редко используется в некоторых телефонных сетях.
• САТ 3 – улучшенная версия предыдущего 2-х парного кабеля. Создана для обеспечения передачи данных на скоростях до 10 Мбит/сек. Сейчас очень часто продолжает встречаться в телефонных сетях.
• САТ 4 – еще один неиспользуемый на сегодня вид кабеля. Состоит из 4-х пар, имеет скорость передачи до 16 Мбит/сек.
• САТ 5 – именно кабели этой категории чаще всего и называют «витая пара» в классическом ее понимании. Состоит из 4-х пар. Скорость передачи варьируется от 100 Мбит/сек (используются 2 пары) до 1000 Мбит/сек (используются 4 пары).
• САТ 5е – улучшенная версия обычной 5 категории. Также состоит из 4-х пар. Кабель имеет те же скоростные характеристики, что и витая пара предыдущей категории. Сейчас эта категория является самой распространенной.
• САТ 6 – для передачи используется 4 пары, которые позволяют повысить скорость передачи до 10000 Мбит/сек.
• САТ 6а — для передачи используется 4 пары, которые позволяют повысить скорость передачи до 10 Гбит/сек.
• САТ 7 — для передачи используется 4 пары, которые позволяют повысить скорость передачи до 10 Гбит/сек. Кабель этой категории должен быть экранированным.
• САТ 8 – находится на данный момент в разработке. Предположительно позволит передавать информационный поток со скоростью до 40 Гбит/сек. Должен иметь общий экран или экран для каждой пары.

Количество пар в одном кабеле может доходить до 100 штук! Посмотрите, как могут выглядеть разные виды (UTP, F/UTP, S/FTP, SF/UTP, U/FTP) и категории (от Cat.3 до Cat.7A) в телекоммуникационном каталоге LAN-ART.

Там же опубликованы фотографии бухт, на которые наматывается провод, можно узнать цену и характеристики товаров.

Способы и схемы обжима витой пары

Очевидно, что для присоединения кабеля к различной компьютерной технике или же к коммутаторам и маршрутизаторам, витая пара должна оканчиваться удобными и стандартизированными разъемами. В данном виде кабеля связи используется разъем RJ-45 (правильное название 8Р8С, но мы будем использовать привычное)
.

Для того, чтобы сеть, построенная на витой паре, работала правильно, необходимо в соответствующем порядке соединить контакты в коннекторах RJ-45. Сделать это необходимо, как с одного, так и с другого конца кабеля. Для удобства обжима все провода помечены стандартизированными цветами. Естественно, что обжимать кабель, при наличии достаточных знаний, можно и на собственное усмотрение, но для того, чтобы не было путаницы при объединении сетей лучше воспользоваться стандартными схемами обжима. Их существует всего две: прямой порядок обжима и кроссовый порядок обжим (перекрещенный).

1. Первая схема обжима (прямой) используется при соединении разнотипного оборудования, например, сетевая карта ноутбука и коммутатор.
2. Вторая схема обжима (кроссовый, или перекрестный) используется при соединении однотипного оборудования, например, двух ноутбуков (иногда для соединения компьютера с некоторыми старыми видами коммутаторов и хабов)
   .

Для обжима кабеля используют специальное приспособление – кримпер (щипцы). Об этом я писал в статье: как обжать витую пару в RJ-45? Сетевой кабель своими руками.

А теперь непосредственно о порядке обжима. Рассмотрим схемы обжима витой пары категории 5, как самой распространенной на данный момент.

Схема обжима прямого кабеля

Такой кабель самый распространенный. Он подходит для подключения компьютеров, ноутбуков, телевизоров и т. д., к роутерам и другим сетевым устройствам.

• Первый вариант (тип Т586A): одна сторона имеет следующий порядок контактов (от 1 до 8) – бело-зеленый, зеленый, бело-оранжевый, синий, бело-синий, оранжевый, бело-коричневый, коричневый. Другая сторона имеет такой же порядок контактов. Лучше всего использовать это вариант.
• Второй вариант (тип Т568B). Одна сторона имеет следующий порядок контактов (от 1 до 8) – бело-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый, синий, бело-синий, зеленый, бело-коричневый, коричневый. Другая сторона имеет такой же порядок контактов.

Кроссовый кабель: схема обжима

• Одна сторона имеет следующий порядок контактов (от 1 до 8) – бело-зеленый, зеленый, бело-оранжевый, синий, бело-синий, оранжевый, бело-коричневый, коричневый.
• Другая сторона имеет следующий порядок контактов (от 1 до 8) — бело-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый, синий, бело-синий, зеленый, бело-коричневый, коричневый.

Для изготовления гигабитного кроссового кабеля (с поддержкой скорости до 1 Гбит/с)
, нужно использовать немного другую схему:

• Один конец кабеля: бело-оранжевый, оранжевый, бело-зеленый, синий, бело-синий, зеленый, бело-коричневый, коричневый.
• Другой конец кабеля: бело-зеленый, зеленый, бело-оранжевый, бело-коричневый, коричневый, оранжевый, синий, бело-синий.

Развитие технологий передачи данных не стоит на месте. Теоретически возможно, что скоро витая пара станет устаревшим типом кабеля, но на данный момент – это самый используемый, надежный и дешевый вид сетевого кабеля.

17

Даже те, кто далек от темы сетевого оборудования, знакомы с видами проводных линий, предназначенных для передачи данных – это коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель. Сегодня мы рассмотрим витую пару и разберемся, каким же образом она работает.

Витая пара 
представляет собой несколько проводов, который составляют связку. Провода скручены в жгут и снабжены изоляционным покрытием. Как правило, в витом кабеле может содержаться несколько пар – чаще все 2 или 4. Скрутка необходимо для того, чтобы каждый провод кабеля находился в равных условиях с точки зрения помех. На провода одной пары подается разное напряжение, в разнице которого и заключается информационный сигнал.

Различают несколько типов витых пар

• Кабель UTP или Unscreened Twisted Pair – витой кабель без экранирования
• FTP или Foiled Twisted Pai – витуха, снабженная одним внешним фольгированным экраном
• SFTP или Shielded Foiled Twisted Pair — фольгированная пара с двумя внешними экранами
• STP или Shielded Twisted Pair – провод, где каждая пара защищена отдельным экраном
• S/STP или Screened Shielded Twisted Pair – провод, с экраном на каждую пару, и еще одним дополнительным внешним
• U/STP или Unshielded Screened twisted pair – каждая пара снабжена экраном, но весь кабель общего экрана не имеет
• SF/UTP, SFTP или Screened Foiled Unshielded twisted pair – витая пара с двумя внешними экранами, где один изготовлен из фольги, а второй – из медной сетки. Между экранами расположен дренажный провод.

Экранированный витой кабель хорош тем, что защищен от внешнего и внутреннего электромагнитного воздействия, а значит способен гарантировать более высокое качество передаваемой информации.

Категории витой пары

Различают несколько категорий витого кабеля, отличающиеся скоростью передачи информации и частотой работы.

• CAT1 с частотностью 0,1 МГц. Это стандартный телефонный кабель, транслирующий только голос или цифровую информацию при помощи модема. Для современных систем не годится.
• CAT2 с частотностью 1 МГц. Имеет две пары, но в качестве готового решения давно вышел из обихода, так как обладает низкой скоростью передачи данных – до 4 Мбит/с.
• CAT3 с частотностью 16 МГц. Бывает как 2-х, так и 4-х парный, может использоваться для сетей на базе 10BASE-T и обеспечивает скорость передачи информации от 10 до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4.
• CAT4 с частотностью 20 МГц. Может обеспечивать скорость до 16 Мбит/с. В наше время не применяется.
• CAT5 с частотностью 100 МГц МГц. Этот кабель использовался для телефонных линий и сетей 100BASE-TX и в Ethernet, обеспечивая скорость до 100 Мбит/с.
• CAT5e с частотностью 125 МГц. Более совершенный витой кабель категории 5, при наличии 4-х пар поддерживает скорость до 1000 Мбит/с и может участвовать в построении локальной сети. Эта категория витухи является весьма распространенной.
• CAT6 с частотностью 250 МГц. Очень распространенная категория витого кабеля, применяемая в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Имеет 4 пары провоов. И обеспечивает скорость до 10 Гбит/с
• CAT6a с частотностью 500 МГц. Усовершенствованный вариант категории 6. Также состоит из 4-х пар проводников и используется в Gigabit Ethernet. Обеспечивает скорость передачи данных до 10 Гбит/с.
• CAT7 с частотностью 600 – 700 МГц. Также поддерживает скорость до 10 Гбит/с., однако имеет общую внешнюю защиту и фольгированный экран каждой пары.
• CAT7a с частотностью 1000 -1200 МГц. Самая «быстрая» категория витухи – скорость достигает 40-100 Гбит/с в зависимости от протяженности кабеля.

Категории неэкранированного витого кабеля утверждены в американском стандарте EIA/TIA 568 и в международном стандарте ISO 11801

Необходимо знать, что под видом витухи на рынке может встречаться подмена – омедненный алюминиевый кабель или CCA (Copper-clad aluminium). Алюминиевые жилы такого кабеля крайне не стойки к изломам, а потому быстро выходят из строя. Кроме того, CCA-кабели отличаются высоким показателем затухания сигнала, вследствие чего совершенно не отвечают стандартам качества.

Еще о характеристиках витой пары

Витой интернет провод имеет основной цвет: синий, оранжевый, коричневый, зеленый. В каждой паре можно найти провод сплошного цвета и двухцветный, где вторым является белый. Для передачи данных необходимо обязательно соблюдать пары – провода одной пары не должны контактировать с проводами другой.

Кабель UTP

В качестве соединительного узла витого кабеля используются коннекторы RJ-45. Разъем представляет собой пластиковый блок, где слева направо располагаются пронумерованные контакты. Во второй и третьей парах контакты размещены не по порядку так как имеют разные функции, на который мы остановимся чуть подробнее. Последовательность идет в таком порядке:

• Контакты 4 и 5. Эта пара применяется для телефонной линии, где контакты располагаются посередине. Эти два провода могут работать с коннекторами RJ-45 или RJ-11.
• Контакты 1 и 2. Эта пара отвечает за передачу данных и имеет обозначение Tx.
• Контакты 3 и 6. Пара отвечает за прием информации и имеет обозначение Rx.
• Контакты 7 и 8. Вместе с парой контактов 4 и 5 может применяться для PoE.

Кабель FTP

Как видим из описанной последовательности, первая и четвертая пары не принимают участие в приеме и передаче информации вовсе. Однако тут возможны вариации, поскольку данная последовательность актуальна для конечных рабочих машин, серверов и маршрутизаторов (DTE устройств), где используется такого Ethernet-порт с обозначением MDI или Medium Dependent Interface. Существует также MDI-X или Medium Dependent Interface with Crossover, где Tx – это третья пара, а Rx – вторая. Такой тип Ethernet-портов используются свитчи, коммутаторы и хабы (DCE устройства).

Как работает интернет кабель: описание процесса

Когда из одной точки в другую передается информация – это называется входящими данными. Они должны отправляться с пары Tx, а приниматься, соответственно, на пару Rx. Тут существует понятие прямого кабеля, когда между собой соединены соответствующие контакты портов MDI и MDI-X, и данные отправляются с Tx и приходят на Rx в точке приема (а мы помним, что в в MDI-X порте пары Tx и Rx поменяны местами). Таким образом, в прямом кабеле объединены контакты с одними и теми же номерами. Другой тип – перекрестный кабель, где первый контакт в одной точке соединен с третьим контактом во второй точке, второй – с шестым, третий – с первым, шестой – со вторым, соответственно. Таким образом, видим, что в перекрестном кабеле меняются местами пары Rx и Tx.

Чтобы определить, какой из типов кабеля нужно использовать в каждом конкретном случае, необходимо понимать, какие именно устройства будут использоваться в системе DCE или DTE. Если планируется эксплуатировать устройства одного типа – их следует связывать перекрестным кабелем, если разных типов – прямым.

В итоге добавим, что описанные последовательности и схема работы витой пары актуальна для стандартов 10 и 100Mbit Ethernet. Если для приема и передачи данных задействованы все 4 пары – картина будет меняться. Для большего понимания процесса работы витой пары приведем схему цветов в вариантах разводки:

Разводка EIA/TIA-568A

• Бело-зеленый
• Зеленый
• Бело-оранжевый
• Синий
• Бело-синий
• Оранжевый
• Бело-коричневый
• Коричневый

Разводка EIA/TIA-568B

• Бело-оранжевый
• Оранжевый
• Бело-зеленый
• Синий
• Бело-синий
• Зеленый
• Бело-коричневый
• Коричневый