Разговоры в кулуарах о витой паре: самые страшные секреты

Для начала, давайте разберёмся, что такое витая пара по определению? Это структура скрученных медных проводов в едином кабельном канале, и каждая подструктура идёт по паре, находящейся в изоляции. Оплётка идёт из ПВХ материала. Более простым языком – это скрученные провода сначала в пару, а потом из этих пар скручивается более сложная основа.

Витую пару используют для прямого подключения компьютеров, ноутбуков к коммутационной аппаратуре. С помощью них строят сети, а по ним идёт передача пакетов данных. На конце витой пары идёт так называемый коннектор RJ45 или 8P8C.

Этот стандарт подключения имеет несколько преимуществ:

• Дешевизна при большой области подключения.
• Совместимость со всеми сетевыми оборудованиями.
• Большой выбор классов: от внутреннего использования без экранирования до более защищённых проводов с оплёткой.

ПОМОЩЬ! Если у вас возникнут вопросы при прочтении статьи, то вы можете смело задавать их в комментариях в самом низу. Также смогу помочь с выбором вида и класса витой пары для вашего помещения.

Причины скрутки

Зачем скручивают по парам? В первую очередь это увеличивает надёжность структуры внутри первичной оплётки. При этом не будет опасности, что провода внутри распадутся, что может привести к поломке при монтаже. Кто хоть раз прокладывал кабель знает, что это важно при протаскивании нескольких кабелей в небольшое отверстие в стене. Если внутри пары были бы не скручены, то это привело бы к большему числу внутренних надломов. А выявить это после прокладки длинного кабеля очень сложно.

Второй причиной является улучшение качества передачи. Электромагнитное и магнитное воздействие извне влияет не на всю площадь кабеля, а поочередно из-за скрутки, тем самым увеличивается длина передачи данных.

Информация же идёт одинаково по парам. И если на пути встречается помеха, то приёмник принимает оба сигнала и просто вычитает помеху. То есть второй дополнительный провод нужен для проверки правильности передаваемых сигналов.

Скручивание так и действует – при ближнем расположении первого провода на него идёт максимальное воздействие окружающей среды. На втором парном проводе воздействие минимальное, так как он прячется за первый. А в конце сигналы складываются.

ПРИМЕЧАНИЕ! Внутри провода маркируются парно по цветам: оранжевый, бело-оранжевый, зелёный, бело-зелёный, синий, бело-синий, коричневый, бело-коричневый.

Сейчас многие наверное подумали – так ведь если использовать для пропуска информации все 8 жил, то скорость увеличится в 2 раза. Да, вы совершенно правы. Но тут встаёт вопрос об уменьшении или полной защите от электромагнитного воздействия, дабы уменьшить шанс возникновения шумов при передаче информации.

Для этого есть высококлассные провода с функцией экранирования. Тогда электромагнитное воздействие почти не будет влиять на сигнал, шумов почти не будет и можно будет использовать все 4 пары жил. Про оплётку будет рассказано чуть ниже.

Характеристики, разновидности, отличие

Если грубо, то есть два вида:

• Внутренние ВП – внешняя оплётка сделана из поливинилхлорида, который является дешёвым изоляционным материалом. Есть правда и более дорогие материалы – олипропилен, полиэтилен. Толщина обмотки не превышает 0,3 мм.
• Уличные ВП – такие провода имеют более толстую оплётку, чтобы защитить жилы от влаги, пыли, высокой и низкой температуры. Дополнительно может стоять экран сеточной и фальгированной основы. Встроенный пластиковый или металличесий трос не даёт ломаться проводам при протяжке. Толщина оплетки в 2-3 раза толще чем у внутреннего кабеля.

Внутри почти у всех моделей есть капроновая нить, которая защищает провод при прокладке от натяжения и разрыва. Но на внутренних кабелях нитка есть не везде. На уличных и более дорогих офисных LAN проводах имеется экранированный слой. Он защищает как от воздействия электромагнитных волн со стороны, так и не даёт никаких волн в окружающую среду. Это нужно при прокладке большого количество кабелей.

По внешним признакам различают:

• Серый – простой для офисного и домашнего использования.
• Черный – более толстый для улицы.
• Оранжевый – имеет маркировку LSZH и сделан из негорючего материала. Прокладка идёт в пожароопасной зоне. В скобках идёт категория пожарной безопасности в помещении, где прокладывается кабель:
  • нг(A)-HF – повышенная взрывопожароопасность;
  • нг(B)-HF – умеренная взрывопожароопасность;
  • нг(C)-HF – пожароопасная;
  • нг(D)-HF – пониженная пожароопасность.

По форме:

• Круглый или овальный – самый популярный.
• Плоский – для прокладки в стенах под плоской основой.

Количество жил:

• Одна жила – по-другому называют монолитной. Внутри есть медная проволочная линия с толщиной от 0,2 до 0,6 мм. Такой шнур очень ломкий и прокладывается обычно в местах с малым изгибом.
• Много жил – многожильные провода имеют скрученные тонкие проволоки внутри. Поэтому такие кабели более устойчивы к магнитному воздействию. Также по дальности затухания сигнала они имеют диапазон от 85 до 95 метров. Угол сгибания выше.

Многожильные провода чаще используют для соединения цифрового и коммутационного оборудования: серверов, ПК, принтеров, коммутаторов, роутеров, камер видео наблюдения и т.д.

Экранирование – это уменьшение воздействия на кабель электромагнитного воздействия, что уменьшает потери информационных пакетов и увеличивает дальность передачи без повторителя.

Давайте разберёмся с этим поподробнее. Вот представим себе, что у нас протянута витая пара от компьютера к маршрутизатору, который выстраивает управляемую локальную сеть. Устройства сети постоянно взаимодействуют и передают информацию: сообщения, картинки, видео, документы и т.д. Каждый провод при отправке пакета вызывает небольшое электромагнитное излучение.

А теперь сюда добавим:

• Сотовые телефоны у сотрудников или жильцов одной квартиры.
• Wi-Fi излучение от точки доступа.
• Телевизионная антенна.
• Радиочастотное воздействие.
• Микроволновая печь.

Да, при малом помещении такие воздействия не будут иметь серьёзных последствий. Но если проводов будет много, а передавать информацию надо будет на большое расстояние, то пакеты будут теряться. В результате упадет скорость, так как пакет надо будет отправлять повторно. Поэтому витую пару ещё разделяют по виду внутреннего экранирования.

Маркировка экранирования

• U (unshielded) – без экранирования и защиты.
• S (braided screening) – экранирование идёт только во внешней структуре. То есть под главной оплёткой.
• F (foil) – материал экранирования оболочки из фольги.
• TP (twisted pair) – наша любимая витая пара.
• TQ – есть дополнительное экранирование из фольги каждой пары медных проводов.

Категории

По-другому ещё можно назвать класс, который маркируется тремя буками CAT – это классификация витой пары для обозначения примерного предела скорости передачи импульса сигнала и расстояния затухания. С историей возникновения витой пары технология постоянно улучшалась, а с ней также росла и частота. Рассмотрим все витые пары.

CAT1

Имеет частоту канала от 0,1 до 0,4 МГц. Самый древний, можно сказать допотопный стандарт, который может передавать только голос из одной пещеры в другую. Когда-то в 90-е годы это был единственный способ выйти в интернет, используя модем.

• Скорость: 256 Кбит/с.
• Частота: 0,1 до 0,4 МГц.

CAT2

Раньше использовалась для телефонных сетей. Имеет две пары. Максимальная скорость передачи данных 4 Мбит в секунду. Частота от 1 до 4 МГц. Также устаревший стандарт, иногда используется для построения сетевого потока Token Ring и Arcnet. Когда-то пользовался спросом для выстраивания старых терминальных станций IBM 3270.

• Скорость передачи данных: 4 Мбит/с.
• Частота: 1млн. до 4 млн. Гц.

CAT3 (класс С)

Не распространенный формат для построения локальных сетей (10BASE-T и token ring) и для передачи данных на небольшое расстояние. Поддержка скорости от 10 до 100 Мбит в секунду. Максимальное расстояние 100 метров. Поддерживает стандарт передачи пакетных данных – IEEE 802.3. Частота 16 МГц.

• Пропускная способность: 10 – 100 Мбит /с.
• Частотность: 16 МГц.
• Максимальное расстояние: 0,1 км.

CAT4

По одной паре идёт максимальная скорость до 16 Мбит в секунду. Частота повышается из-за интенсивной скрутки. Количество пар – 4. Этот стандарт не используется в Token Ring.

• Скорость отправки и приёма: 10 – 100 Мбит /с.
• Частотность: 20 млн. Гц
• Максимальное расстояние: 0,1 км.

CAT5 (класс D)

Распространённый формат для построения и передачи цифровой информации на базе сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T. Сейчас используется для увеличения скорости до Fast Ethernet и  Gigabit Ethernet. Можно использовать как две пары, так и 4.

• Скорость отправки и приёма: 100 – 1000 Мбит /с.
• Частота: 100 МГц
• Расстояние: 0,1 км.

CAT5e

По сути это тот же сетевой кабель как и CAT5, но его преимущество в более тонкой основе. То есть проводки на порядок меньше в диаметре, что понижает стоимость, но при этом по характеристикам он такой же.

CAT6 (класс E)

Был официально добавлен в 2002 году. Имеет всего 4 пары, но скорость передачи увеличилась до 10 Гбит в секунду. Используется для построения сетей по стандарту 10GBASE-T по 10 Gigabit Ethernet. Кабель не экранированный и имеет класс UTP. Используется для передачи на короткие расстояние больших объёмов данных. Например, для межсерверного соединения.

• Скорость отправки и приёма: 10 Гбит /с.
• Частотность: 250 МГц
• Длина затухание сигнала: 0,55 км.

CAT6a

Отличием от класса CAT6, является наличие экрана на общей оплетки (F/UTP) и у каждой пары (U/FTP). За счёт этого поднимается частотность передачи данных до 500 МГц.

• Скорость отправки и приёма: 10 Гбит /с.
• Частотность: 500 МГц
• Длина затухание сигнала: 0,55 км.

CAT7 (класс F)

Всё тот же CAT6a, но частотность выросла до 600 МГц за счёт оплетки типа F/FTP или S/FTP. Чуть позже вышла модификация по стандарту ISO 11801, в результате чего частота выросла до 1000 МГц.

• Скорость отправки и приёма: 10 Гбит /с.
• Частотность: 600 – 1000 МГц
• Расстояние: 0,55 км.

CAT8-8.1

Стандарт был создан в построении 100 Gigabit Ethernet в США. Скорость выросла до 40 ГБит в секунду. Экранировка как на 7 классе. Частота подросла до 1600МГц, но позже технологию усовершенствовали, и теперь она передаёт данные с 2000 МГц. Совместим со стандартом коннекторов RJ45. Имеет 6А категорию кабеля с сетчатой оплеткой, фольгой на внешней оболочке и двойную оболочку для каждой пары.

• Скорость: 40 Гбит /с.
• Частота: 1600 – 2000 МГц
• Расстояние: 80 метров.

CAT8.2

Этот класс пока находится в разработке и будет иметь совместимость как с коннекторами GG45/ARJ45 и TERA, так и со стандартным RJ45.

AWG или сечение

AWG (American Wire Gauge System) – это американский стандарт калибра проводов. Её используют для определения качества кабеля. В нашем случае разные AWG берут информацию с разной скоростью и частотой. Также от значения AWG зависит максимальное расстояние, но не значительно.

AWG простым языком обозначает площадь поперечного сечения проводящего кабеля. Но тут надо учитывать несколько аспектов. Если кабель одножильный, то есть имеет одну проволоку – то AWG будет использоваться для измерения диаметра одной жили.

Тут классификация калибровки идёт в обратном направлении. Например, толстый кабель AWG6 имеет диаметр 4 мм, а вот AWG2 уже толще и имеет диаметр 6мм. Это влияет на сопротивление, и мы можем передавать куда больше тока.

Но нас интересуют многожильные провода – в частности с 4 и более пар. Тут значение AWG обозначает площадь проводящей линии на один провод. То есть проводимость увеличивается как за счёт скрутки, так и за счёт толщины проводов и их количества. Но принцип такой же – чем больше значение, тем меньше пропускная способность в нашем случае.

Если говорить проще, то если сильнее скручены провода внутри главной оплётки и чем они толще, тем лучше для передачи информации. Чаще всего используется AWG 24, 23 и 22.

ПРИМЕЧАНИЕ! Стандарты для одножильных и многожильных кабелей разные – это нужно учитывать.

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:

ПРИМЕЧАНИЕ! В скобках будет обозначена маркировка. Её обычно наносят на сам провод для подтверждения совместимости.

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.

Обозначение маркировки на оплётке

Если вы достанете кабель, то увидите ряд цифирных и буквенных обозначений, которые говорят об экранировании, стандарте, классе, а также метраже на данном участке. Эта информация очень полезна как для инженеров, так и для системных администраторов, чтобы правильно выстроить сетевое подключение.

Расскажу на примере своего кабеля, который идёт от роутера до обычного стационарного компьютера.

1. INSTALL GROUP OF COMPANIES – это название компании или марки, которая выпустила данный провод. Название может и отсутствовать.
2. 2018 – месяц и год выпуска.
3. UTP (Unshielded twisted pair) – витая пара без экрана и защиты. Для внутренней прокладки.
4. CAT5E – класс. Поддерживает скорость до 1 Гбит в секунду при использовании и обжиме 4 пар. При двупарном использовании скорость падает до 100 Мбит в секунду. Частота передачи – 100 МГц. Максимальное расстояние – 100 метров.
5. data cable – кабель предназначен для передачи данных.
6. 4PR – 4 пары или 8 проводков.
7. 24AWG – стандарт калибра.
8. PVC – Поливинилхлорид или ПВХ из которого сделана изоляция.
9. ISO/IEC 11801 – стандарт ля построения сетей в средних или мелких офисных зданиях до 1 квадратного КМ.
10. ANSI/TIA/EIA 568B – стандарт для обозначения перекрестной обжимки для подключения компьютеров и сетевого оборудования.
11. 169 м – это обозначение метража в бухте. Очень полезная вещь. Когда вы берете бухту то маркировка по метражу начинается с конца, и вы всегда знаете сколько в бухте осталось кабеля. В моём случае я его обрезал, когда в бухте оставалось 169 метров.

Информация может отличаться от производителя, класса и вида кабеля. Иногда также указывают материал жилы, из которой сделаны сами проводки. Искать информацию по вашей витой паре стоит в интернете, так как разновидностей маркировок – очень много.