Кабели на основе витой пары

Кабель из витой (скрученной пары) пары является на сегодняшний день стандартом для ЛВС. Самым большим преимуществом витой пары является то, что она уже используется бесчисленным количеством телефонных систем по всему миру. Это означает, что огромное число подрядчиков хорошо знакомы с процедурой монтажа такой проводки, и в новых зданиях разводка кабеля для ЛВС может осуществлятья одновременно с прокладкой телефонного кабеля.

В отличие от коаксиального кабеля, который имеет только один проводник, переносящий сигнал, и "землю", кабели на основе витой пары (TP, twisted pair), применяемые в структурированных кабельных сетях, имеют до четырех пар изолированных медных проводов в одной металлической оплетке или без нее (различают неэкранированный [UTP] и экранированный [STP] кабели). Каждая пара проводов для защиты от переходного затухания, вызванного электромагнитными помехами от соседних пар и внешних источников, скручивается с различным шагом - количеством витков на дюйм.

Также каждая витая пара имеет свою расцветку. Используемое для каждой жилы цвета определены в стандарте TIA/EIA-T568-A:

• пара 1 - синий/белый с синей полосой;
• пара 2 - оранжевый/белый с оранжевой полосой;
• пара 3 - зеленый/белый с зеленой полосой;
• пара 4 - коричневый/белый с коричневой полосой.

Неэкранированная витая пара (UTP)

Внешняя оболочка кабеля "витая пара" может быть либо сравнительно тонкой, как у неэкранированной витой пары (UTP, unshielded twisted-pair), либо толстой, как у экранированной витой паре (STP, shielded twisted-pair). Из этих двух типов кабеля более часто используется UTP. Большинство офисных сетей Ethernet построены на UTP. Кабель UTP использует медные проводники диаметром 22 или 24 по шкале AWG с характеристическим импедансом 100 Ом. Оболочка может быть пленумной и непленумной.

Помимо основных спецификаций, стандарт TIA/EIA-T568-A определяет уровни производительности для кабеля UTP, согласно которым кабель разделяется на пять категорий. Чем выше категория кабеля, тем более эффективно он может передавать данные. Основное отличие между категориями кабеля заключается в количестве витков каждой пары проводов. В таблице 1 перечислены категории, определенные в стандарте Т568-А, их скоростные характеристики и области применения.

Таблица 1. TIA/EIA по категории кабеля UTP

Хотя деление на категории TIA/EIA относится в основном только к кабелю, другие сетевые компоненты, относящиеся к сетевой среде передачи данных, также разбиваются на категории. Для создания кабельной системы, полностью совместимой с категорией 5, требуется, чтобы все коннекторы, настенные розетки, коммутационные панели и другие компоненты также соответствовали категории 5.

Схема расположения контактов коннекторов

Кабель "витая пара" завершается на обоих концах коннекторами RJ-45 (рисунок 1). RJ-45 (RJ - акроним для Registered Jack, стандартный штеккер) - это 8-контактная версия 4-контактного коннектора RJ-11 для стандартного телефонного кабеля.

Схема расположения контактов для коннекторов, которая также определяется в стандарте TIA/EIA-T568-A, приведена на рисунке 2.

В 1995 году опбликован новый стандарт в качестве приложения к TIA/EIA-T568-A. онполучил название T568B. Как можно видеть на рисунке 3, схемы расположения контактов 568А и 568В одинаковы, за исключением переставленных местами зеленой и оранжевой витых пар.

В большинстве случаев кабель из витой пары монтируется прямолинейно, то есть так, чтобы каждый контакт одного коннектора соединялся с соответсвующим ему контактом другого коннектора. Тем не менее, в типичной сети компьютерыи спользуют разные пары проводов для передачи и приема данных. При связи двух машин передаваемый сигнал, генерируемый каждым компьютером, должен быть подан на принимающие контакты другого компьютера. Это означает, что передающая и принимающая пары проводов должны быть перекрещены. Кабели монтируются прямолинейно из-за того, что скрещивание может выполняться концентратором.Однако, если необходимо соединить два компьютера непосредственно, без помощи концентратора, то для этого используется кросс-кабель (crossover cable), иначе называемый перекрестным или разнонаправленным, в котором соответствующие пары проводов перекрещены.

Благодаря тому, что каждый контакт в прямом кабеле соединен с соответствующим ему контактом на другом конце, цвет провода не имеет значения. В силу этого обстоятельства, когда приобретается готовый кабель, схемы расположения контактов 568А и 568В будут функционировать одинаково. Применение кабеля из бухты является тем случаем, когда имеет значение какой из стандартов взят за основу. Одинаковые цвета на разных концах кабеля надо соединять с одинаковыми контактами, - так будет получено прямонаправленное соединение. Выбор какого-либо одного стандарта и следование ему позволит избежать путаницы, которая может привести к неработающим соединениям.

Присоединение коннекторов к кабелю требует наличия обжимных инструментов, подобных используемым для коаксиального кабеля. За исключением того, что они более сложны, так как имеют дело с восемью проводниками вместо двух. Тем не менее, готовый фабричный кабель из витой пары встречается намного чаще, чем готовый кабель "тонкий Ethernet". Администратор сети, не имеющий навыка работы с обжимными клещами, может легко приобрести кабель типа "витая пара" с заранее присоединенными коннекторами из широкого диапазона марок, длин и расцветок.

Экранированная витая пара (STP)

STP - это кабель с сопротивлением переменному электрическому току 150 Ом, поддерживающий дополнительное экранирование, которое защищает сигналы от электромагнитных помех (EMI), вызываемых электрическими двигателями, электропроводкой и другими источниками. Изначально применяемый в сетях Token Ring, STP также предназначен для прокладки в тех местах, где кабель UTP не может обеспечить достаточной помехозащищенности.

Экранирование в кабеле STP - не просто дополнительный слой изоляции. Напротив, провода внутри кабеля заключены в металлическую оплетку, которая имеет такую проводимость, как и медные провода. Когда эта оплетка правильно заземлена, она, как антенна, преобразуетокружающие шумы в электрический ток. Этот ток наводит равные по значению и обратные по направлению токи в витых парах. Противоположно направленные токи нейтрализуют друг друга, в результате помехи не воздействуют на сигнал, передаваемый по проводам.

Баланс между противоположно направленными токами очень важен. Если токи не совпадают полностью, то суммарный ток может быть интерпретирован как шум и сможет повлиять на качество сигнала, передаваемого по кабелю. Чтобы токи были сбалансированы, соединение, взятое в целом, должно быть экранировано и правильно заземлено. Это условие означает, что все компоненты, вовлеченные в соединение, такие как коннекторы и настенные розетки, должны быть также экранированы. Также жизненно важно, чтобы кабель был проложен правильно, то есть как следует заземлен, и экранирование было без разрывов и повреждений

Защита от электромагнитных помех в кабеле STP может осуществляться экранами двух типов: фольгой или металлической сеткой. металлическая сетка - более эффективный экран, но она увеличивает вес, диаметр и стоимость кабеля. Кабель, экранированный фольгой, иногда называется загороженной витой парой (ScTP, screened twisted-pair) или фольгированной витой парой (FTP, foil twisted-pair). он тоньше, легче и дешевле, но вместе с тем менее эффективен, его легче повредить. В обоих случаях процесс монтажа STP сложнее по сравнению с UTP, так как надо стараться не перегнуть кабель слишком сильно, чтобы избежать повреждения экрана. Кабель также может быть подвержен повышенному затуханию и другим проблемам из-за того, что эффективность экранирования сильно зависит от множества факторов, включая материал и толщину экрана, тип и местоположение источника EMI, способ заземления.