Витая пара: что это? Схемы и способы обжима витой пары

Конструкция оптического кабеля

Данный тип кабелей используется не только для передачи цифрового Ethernet-сигнала. Он также встречается в аналоговых телефонных сетях, но их мы касаться не будем — поговорим лучше про LAN-кабели.

Вступление

Проводные локальные сети (LAN, ЛВС), крупные компьютерные сети CAN (между зданиями), MAN (в городской среде), WAN (глобальная компьютерная сеть) пока не могут обойтись без кабельного соединения, то есть без специальных сетевых кабелей локальных сетей.

Принцип построения LAN сети в оборудовании каждого рабочего места телекоммуникационным разъемом, который соединяется специальным сетевым кабелем с этажным распределительным пунктом. Расстояние от каждого компьютера до телекоммуникационного разъема не более десяти метров. Расстояния от разъема до распределительного пункта не более 90 метров.

Все телекоммуникационное оборудование монтируется в специальные шкафы, называемыми телекоммуникационные шкафы. Они могут быть настенными или напольными. Кстати, приобрести шкаф телекоммуникационные от производителя вы можете в компании ООО «ВИОНЕТ».

Кабель для роутера

Вы наверняка слышали слова «витая пара», «патч-корд», «сетевой кабель». Так называют кабель для роутера. А ещё шнур для интернета, интернет-кабель, LAN-кабель. Являются ли все эти названия синонимами? И какое из них правильное?

В принципе, все эти слова подразумевают одно и то же – специальный кабель, предназначенный для соединения между собой различных сетевых устройств.

Внутри этого кабеля находятся восемь медных жил, сплетённых (свитых) попарно. Отсюда название – витая пара.

Витая пара это общее название для проводов, используемых для монтажа сетей. А вот кабель, предназначенный для подключения к роутеру компьютеров и других устройств правильней будет называть патч-корд.

Кабели для структурированных систем связи

Виды жил кабелей витая пара

Жилы витых пар в lan кабелях бывают двух видов, из одиночного проводника и многожильные. Диаметр жил в одножильных витых парах составляет 0,51 мм. Кабели с одножильными проводниками применяют для монтажа сетей в коробах, кабель – каналах и по стенам. К тому же его легче монтировать в коммуникационных приборах.

С многожильными проводниками кабель применяют только там, где он может подвергаться частым изгибам, например, соединять компьютер с розеткой стандарта RJ, их еще называют патч-кордами. Затухание сигнала в кабеле из многожильных витых пар больше, чем у кабеля, сделанного из одножильных проводников. Для обжатия многожильных витых пар нужны специальные коннекторы 8P8C стандарта RJ. Они отличаются тем, что зубцы в ламелях разведены в стороны, как у пилы.

Зачем нужно скручивание?

Витая пара (компьютерный провод в локальной сети) пользуется популярность благодаря устойчивости к электромагнитным помехам. Это становится возможным благодаря двум факторам:

• скручивание проводников с определённым шагом;
• подача сигнала по одному кабелю пары в противофазе по отношению к другому.

Таким образом, помехи равномерно влияют на проводники в скрутке, а также снижаются взаимные наводки в процессе передачи сигнала.

Категории витой пары

Основной характеристикой любых коммуникаций является скорость передачи данных. Применительно к витой паре эта характеристика в довольно незначительной степени зависит от таких параметров, как материал изготовления кабеля или его внутренняя топология. Но они влияют на другие характеристики сети – её долговечность, надёжность, максимально допустимое расстояние передачи сигнала и т. д.

Наиболее общей характеристикой принято считать категорию ВП, в настоящее время все производители кабеля витая пара придерживаются этой классификации. Как мы уже отмечали, определяющим параметром компьютерных сетей является скорость передачи информации. Она зависит, прежде всего, от частоты колебаний тока, которая и является аналоговым способом передачи единицы данных. По этой причине при разбиении кабелей на категории одной из главных характеристик является частотный диапазон, в котором способна работать витая пара. Все остальные параметры являются второстепенными, направленными на поддержание заданной частоты колебаний.

Категории витой пары:

1. CAT1 характеризуется частотой пропускания до 10000 Гц, такой кабель ранее называли «лапшой». В настоящее время используется разве что для прокладки телефонного кабеля в квартиру от установленного на лестничной площадке щитка.
2. CAT2 имеет полосу частот до 1 МГц, что для чётырёхжильного кабеля соответствует скорости 4 Мб/сек. Используется такой провод для соединения телефона с квартирной коробкой.
3. CAT3 – работает на частоте 16 МГц (10 Мб/сек на большие расстояния, 100 Мб/сек до 100 метров).
4. CAT4 – 20-мегагерцовый кабель, практически не используется.
5. CAT5 способен работать на частотах порядка 100–125 МГц (100 Мб/сек для двух пар, 1000 Мб/сек для четырёх пар). В настоящее время самая распространённая категория для компьютерной витой пары.
6. CAT6 имеет полосу рабочих частот порядка 250 МГц (1 Гб/сек), у разновидности CAT6a рабочая частота составляет 500 МГц, что соответствует скорости 10 Гб/сек.
7. CAT7 – кабель, способный работать на частоте до 700 МГц, на сегодня заявлен и утверждён только стандартом ISO

Ethernet на помощь!

Естественно, если у вас есть проводная сеть и очень быстрый широкополосный интернет, вы не хотите использовать соединение 100 Мбит/с (Fast Ethernet) между вашим компьютером и модемом вашего провайдера. Это было бы глупо! Вам нужен гигабитный интернет.

Все, что вам нужно, это подключить все ваши домашние устройства с помощью недорогих Ethernet кабелей Cat 6, а также использовать дешевые гигабитные коммутаторы в качестве «узлов» для соединения ваших устройств.

Моя домашняя сеть выглядит следующим образом:

Довольно просто, не правда ли?

Оранжевая линия — кабель Ethernet Cat 6. Вы просто подключаете компьютеры, роутеры, ноутбуки с помощью этих кабелей, и все «просто работает».

Тем не менее, вам стоит обратить внимание, что некоторые ноутбуки поставляются с дешевыми встроенными адаптерами Fast Ethernet, которые предлагают скорость соединения не выше 100 Мбит/с. Если у вас произошла такая ситуация с компьютером, купите гигабитный USB-ethernet адаптер.

Физические различия

Итак, какие же физические параметры кабеля помогают устранить помехи и увеличить скорость передачи данных? Все дело в изоляции и том том факте, что проводники кабеля попарно свиты. Свивание проводников было изобретено Грэхемом Беллом в 1881 году, именно он впервые применил эту технику к телефонным проводам, пролегающим вдоль линий электропередач. Он обнаружил, что при свивании кабеля через каждые 3-4 столба, значительно уменьшаются помехи, а дальность передачи сигнала возрастает. Витая пара стала основой для всех Ethernet-кабелей, это позволило сократить влияние внутренних перекрестных помех и перекрестных наводок от внешних источников.

Два главных физических различия между кабелями Cat-5 и Cat-6 – это количество витков витой пары на единицу длины и толщина оплетки.

Длина витка нестандартизирована, но обычно у категории Cat-5(e) 1.5-2 витка на сантиметр, а у категории Cat-6 количество витков больше 2. Внутри одного кабеля, каждая цветная пара также обладает различной длиной витка, основанной на простых числах. Длины витков подобраны таким образом, чтобы два различных витка никогда не совпадали. Количество витков на каждую цветную пару обычно уникально для каждого производителя. Как можно видеть на картинке выше, на 1 дюйм у каждой цветной пары приходится разное количество витков.

Во многих кабелях категории Cat-6 имеется нейлоновая нить, которая упрощает разделку кабеля и увеличивает прочность кабеля. Хотя нить является необязательной в Cat-5, но некоторые производители все равно добавляют ее. В кабеле Cat-6 нить также необязательна до тех пор, пока кабель проходит тесты стандарта. На картинке выше только кабель Cat-5e содержит нейлоновую нить.

В то время как нейлоновая нить увеличивает прочность кабеля, более толстая оплетка защищает от близких наводок и внешних перекрестных наводок, влияние которых увеличивается с увеличением частоты. На картинке кабель Cat-5e обладает оплеткой, тоньше чем у других, и только лишь у него имеется нейлоновая нить.

Кабель для интернета: разновидности, устройство + на что смотреть при покупке провода для интернета

Как для подключения компьютера, так и для создания сети необходим кабель для интернета. Это хоть и пассивная составляющая, но не менее важная, чем остальные элементы.

Чтобы неправильно подобранный проводник не вывел из строя оборудование, нужно ознакомиться с видами кабелей, их особенностями и предназначением. Обо всем этом мы детально поговорим в нашей статье. Также приведем перечень характеристик, на которые следует в первую очередь смотреть при выборе подходящего кабеля.

Какие бывают жилы

Существует два основных вида жил: омедненные и полностью медные.

Омедненный

Такой вид провода состоит из композитного материала, который обладает сниженной проводимостью. Сердцевина изготавливается из металла со сниженной проводимостью, а внешнее покрытие из меди.

Количество жил

Витая пара для интернета может включать 4 или 8 жил в зависимости от назначения. Провод выбирается исходя из требований к сети и её функционального назначения.

Симметричные кабели дальней и зоновой связи

Кабели этой группы предназначены для передачи низкочастотных (до 10 кГц) и высокочастотных (до 250 кГц) сигналов. Высокочастотные кабели связи предназначены для организации междугородней связи и используются для прокладки линий протяженностью до 12,5 тыс. км. Низкочастотные кабели используются для подключения телефонных и телеграфных узлов связи, устройствах кабельного ввода, соединительных линиях между телефонными станциями разного уровня. 

Конструктивно симметричные кабели состоят из проводников, соединенных попарно или в четверки. Различные кабели этой группы отличаются особенностями конструкции, диаметром, количеством проводников и типами защитных покрытий в зависимости от предназначения и условий эксплуатации. 

К достоинствам кабелей данного типа можно отнести надежность, высокую ремонтопригодность, простоту монтажа. 

Медь или кабель частично омедненный

При выборе провода учитывается протяженность сети, количество подключаемых объектов. На небольших расстояниях разница в изделиях из меди либо омедненных незначительна. При проведении сетей протяженностью более 50 метров в омедненных проводах возникают сбои в передаче сигнала. Проводимость алюминиевого сплава и стали ниже меди.

Изделия из медных сплавов предназначены для построения масштабных локальных систем с расстоянием между объектами до 10-20 метров. Изделия не создают помех при переводе сигнала. Для соединения компьютера с тройниками, розетками, коммутационным оборудованием достаточно жил с комбинированным составом (омедненных).

На видео ниже наглядно показаны отличия медной FTP жилы витого кабеля и покрытого медью алюминиевого UTP.

Стандарты, сертификация

При выборе типа витой пары нужно понимать, для каких целей должен использоваться кабель. Стандарт Ethernet является наиболее распространённым, витую пару иногда называют этим термином. Стандарт определяет ряд характеристик кабельной сети: скорость передачи данных, максимальное расстояние, возможное без использования усилителей сигнала, способ модуляции и т. д. Впрочем, к этому же стандарту относится и оптоволокно.

Существуют также отдельные стандарты, применимые при прокладке СКС, причём для структурированных кабельных систем требования намного жёстче.

Стандартов Ethernet разработано свыше десятка, большинство из них устарело (например, 10BASE5, или IEEE 802.3, часто называемый «толстым Ethernet»).

Разновидность стандарта IEEE 802.3ba, разработанная в 2009 году, позволяет передавать данные на скорости до 40 Гб/сек, существует и 100-гигабитный стандарт, ожидается появление терабитного.

В сфере СКС действует три популярных стандарта:

• американский вариант – EIA/TIA-568С;
• стандарт, используемый в Европе – CENELEC EN 50173;
• международная версия стандарта – ISO/IEC IS11801-2002.

Мнение эксперта.

Эксперт LAN-ART по витой паре — Березкин Евгений Николаевич.

Все стандарты, касающиеся построения структурированных кабельных систем на витой паре, гарантируют её работоспособность на протяжении 10 лет и более.

Процесс обжимания витой пары

Ну что, пора узнать как правильно можно обжать витую пару. Приступаем к этому этапу прямо сейчас. Делаем замер кабеля, отрезаем с запасом 0.5 метра. Чтобы не повредить внутренние жилы делайте следующим образом: выполните небольшой надрез на защитной оболочке, а потом просто в этом месте сгибайте. На месте надреза оболочка лопнет, провода откусите кусачками.

1. Замеряем от края 20 мм и удаляем изоляцию провода.
2. Все жилы раскручиваем, рассортировываем по схеме (с которой вы определились).
3. Зажимаем плотно пальцами все жилы, выложенные по цветам схемы и кусачками ровно откусываем.
4. Берем штекер RG 45, переворачиваем его, чтобы защелка смотрела вниз и не спеша засовываем все провода в коннектор. Они должны равномерно войти в желобки. Не получается с первого раза? Не беда, пробуем ещё раз.
5. Без фанатизма, продвигаем провода равномерно до конца, пока не почувствуете, что они уперлись. Посмотрите визуально все ли жилы дошли до конца. Защитная оболочка должна также войти в штекер, при обжиме её должно зажать.
6. Придерживая коннектор с вставленной витой парой, не спеша вставляем в клещи для зажима (кримпер). Сжимаем рукой. Все готово, у вас все замечательно получилось.

Выполняем обжимку без инструментов

Процесс отличаться будет, отсутствием специального инструмента, для обжима. Вам не придется делать ненужные затраты, покупать клещи, ради того чтобы пару раз обжать кабель с rj 45. Заключается метод в том, что функцию кримпера у нас выполнит отвертка или обычный нож. После того как все жилы будут вставлены, берем отвертку и прикладываем его к металлическим контактам на коннекторе, слегка придавливаем. Так нужно будет сделать с каждым контактом.

Обжимаем безынструментальный коннектор

Существуют коннекторы для которых клещи не нужны. Здесь необходимо просто пальцами хорошо нажать и все. Правда, цена на такой штекер совсем не маленькая. Поэтому стоим задуматься, стоит ли оно того. Принцип обжатия прост, каждую жилу заводим сверху в пазы, после того как все провода уложите, закройте плотно обе половинки корпуса. Производит такие коннекторы фирма «Nikomax», а в России «СУПР».

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.

Схемы обжима

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).

Прямой кабель (straight through cable)

Вариант по стандарту TIA/EIA-568A

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

В случае, если нужен кабель MDI с внешним кроссированием, так называемый «прямой» кабель для подключения компьютер на хаб/свитч используются следующие схемы:

При соединении EIA/TIA-568B, AT&T 258A1: Бело-оранжевый2: Оранжевый3: Бело-зелёный4: Синий5: Бело-синий6: Зелёный7: Бело-коричневый8: Коричневый

Старые цвета витой пары:1: синий2: оранжевый3: чёрный4: красный5: зелёный6: жёлтый7: коричневый8: серый

При соединении EIA/TIA-568A1: Бело-зеленый2: Зелёный3: Бело-оранжевый4: Синий5: Бело-синий6: Оранжевый7: Бело-коричневый8: Коричневый

По одной из этих схем обжимаются разъёмы с обеих сторон.

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

Если нужен кабель MDI-X с внутренним кроссированием («crossover» кабель) для соединения, например, «компьютер-компьютер» (со скоростью до 100 Мбит/с), то с одной стороны кабеля применяется схема EIA/TIA-568B, с другой EIA/TIA-568А

Вариант для скорости 1000 Мбит/с

Для соединений на скоростях до 1000 Мбит/с при изготовлении «crossover» кабеля одну сторону надо обжать по стандарту EIA/TIA-568B, а вторую так:

1: Бело-зелёный2: Зелёный3: Бело-оранжевый4: Бело-коричневый5: Коричневый6: Оранжевый7: Синий8: Бело-синий

Устройства стандарта 1000BASE-T сами определяют верную раскладку кабеля благодаря технологии Auto-MDIX (её реализация требуется стандартом 1000BASE-T)[7].

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

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.

№	Обозначение	Описание
1	TX+ (TXP)	Прямой сигнал передачи
2	TX- (TXN)	Инверсный сигнал передачи
3	RX+ (RXP)	Прямой сигнал приема
4
5
6	RX- (RXN)	Инверсный сигнал приема
7
8

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[8].

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.

Экранирование

Существует несколько основных способов экранирования сетевых элементов:

• FTP – защитное экранирование осуществляется фольгой.
• F2TP – двойной экран из фольги.
• S/FTP – каждый из проводников покрыт фольгой.
• STP – каждая из жил и весь кабель покрыты фольгой.
• U/STP – каждая из жил по отдельности покрыта фольгой.
• SF/UTP – кабель покрыт двумя слоями защитного покрытия – оплетку и фольгу.

Наиболее защищенным является SF/UTP. Однако его использование целесообразно только в местах, существенно подверженных электромагнитным колебаниям. Например, если рядом проходят уличные, высоковольтные линии. Маркировка об экранировании по стандарту наносится на пластиковый защитный слой. На обозначении это первые два символа перед знаком дроби.

Конструкция витопарного кабеля.

Витопарный кабель состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,4—0,6 мм. Кроме метрической, применяется американская система AWG, в которой эти величины составляют 26-22AWG. В стандартных 4-х парных кабелях в основном используются проводники диаметром 0,51 мм (24AWG). Толщина изоляции проводника — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории — полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно высококачественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур. Также внутри кабеля иногда встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая 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. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию. Внешняя оболочка 4-парных кабелей имеет толщину 0,5—0,9 мм в зависимости от категории кабеля и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Для изготовления оболочки могут использоваться полимеры, которые не распространяют горения при групповой прокладке и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются как LSZH — Low Smoke Zero Halogen, российская маркировка: нг(A)-HF, нг(B)-HF, нг(C)-HF, нг(D)-HF). Кабели, не поддерживающие горение и не выделяющие дым, по европейским стандартам разрешается прокладывать и использовать в закрытых областях, где могут проходить воздушные потоки системы кондиционирования и вентиляции (так называемых пленум-областях). Кабели для внешней прокладки поверх поливинилхлоридной оболочки имеют оболочку из полиэтилена для защиты от солнечного излучения. Эти кабели распространяют горение даже при одиночной прокладке. Открытая прокладка таких кабелей в зданиях и сооружениях запрещена. В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании. Самый распространённый цвет оболочки кабелей — серый. У внешних кабелей внешняя оболочка чёрного цвета. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки. Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки. Форма внешней оболочки кабеля витая пара может быть различной. Чаще других применяется круглая форма. Для прокладки под ковровым покрытием может использоваться плоский кабель. Кабели для наружной прокладки обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты или стальной проволоки.

* 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.

Важно! При осуществлении обжима не соблюдая требования стандартов при подключении к сети, может возникнуть ошибка. Это выразится потерей передаваемых данных или в неработоспособности проводника (данный показатель может напрямую зависеть от длины кабеля).