Сфера применения витой пары для наружной прокладки

Антон Богданов

Инженер-проектировщик сетей связи

Несмотря на то, что оптические кабельные линии связи постепенно становятся доступнее, появляется больше устройств, поддерживающих работу с ними, и в целом работа с этим материалом становится проще, кабели типа витая пара, как и раньше, остаются самым доступным и удобным способом для подключения Интернета.

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.

Способы определения качества кабеля витая пара

Чтобы определить, какой кабель витая пара лучше для интернета, специалисты советуют обращать внимание на наименование торговой марки. Из европейских производителей стоит отметить Reichle De-Massari (Швейцария), неплохой кабель у компании Mollex (США). Остальные бренды, встречающиеся в России – в основном родом из Китая (или Тайваня), хотя маркировка может быть иной, если того пожелает заказчик.

Второй критерий, на который обращаем внимание – материал изготовления жил. Медь – стандарт для витой пары, но в последнее время часто можно встретить биметаллические жилы, которые по качеству уступают медным. Они представляют собой стальной (CCS) или алюминиевый (CCA) провод, покрытый методом плакирования тонким слоем меди.

Состав кабеля витая пара

Такие изделия более доступны по стоимости, но обладают рядом недостатков, не характерных для чисто медных жил:

• такие жилы недостаточно надёжно фиксируются в разъёмах, образуя так называемый «плавающий» контакт;
• существует ограничение по длине участков биметаллической витой пары (до 25 метров при 100 метрах для классического медного кабеля);
• во время заделки витой пары в разъём возможны значительные колебания волнового сопротивления, что сказывается на стабильности передачи сигнала конечному устройству;
• при повреждении или возникновении необходимости перекладки кабеля рассчитывать на сохранение прежних характеристик не приходится;
• у кабелей со стальным сердечником максимальная скорость передачи информации будет лежать в пределах 10 Мб/сек, для жил с алюминиевым сердечником – до 100 Мб/сек.

Убедиться в том, что перед вами омеднённая жила, довольно просто. Достаточно ножом попытать соскоблить верхний слой. Если под медью покажется серебристый металл – можете не сомневаться, что это витая пара из биметаллических жил. Кстати, омеднённый кабель запаять обычным паяльником не получится. Тем не менее, большинство провайдеров интернет-услуг при прокладке кабеля от щитка до конечного пользователя использует именно этот, более дешёвый тип изделий.

Наконец, о качестве витой пары можно судить по такой характеристике, как толщина жил. Чем больше диаметр, тем качественнее кабель, у известных производителей он составляет от 0.51 мм. Толщина жилы в промежутке 0.4–0.5 мм говорит о некачественной продукции.

Чаще всего более тонкие жилы можно наблюдать на паре коричневого и синего цветов, поскольку для 100-мегабитных сетей они не используются.

И последний критерий проверки качества – наличие сертификата. Крупные производители сертифицируют свою продукцию, мелкие – нет, поскольку это накладно.

Преимущества применения

Преимущества использования перед другими типами кабелей:

• Доступность;
• Простота монтажа благодаря небольшой толщине и гибкости кабеля;
• Удобство работы с кабелем, поскольку для этого не требуется дорогого оборудования;
• Прочность и долговечность.

Виды

Существует много видов витой пары. Она может отличаться по количеству жил, наличием или отсутствием экранирования и типом оболочки. Каждый из этих видов подходит для определённой технологии и условий эксплуатации.

Число жил

Провод состоит из жил. Количество этих жил должно быть кратно 2. На данный момент существуют кабели с одной парой – 2 жилы, с двумя парами – 4 жилы и четырьмя парами – 8 жил.

Экранирование

Кабель бывает экранированный и неэкранированный. Для использования дома вполне пригоден без экранирования. Тип экрана выбирается, исходя из внешних условий и возможных наводок на провод.

• U/UTP – без экрана, применяется в домах и офисах, где нет сильных наводок;
• FTP (F/UTP) – с экраном, сделанным из фольги;
• STP (S/UTP) – экранирование происходит за счёт медной оплетки поверх всех пар;
• S/FTP, SF/UTP – фольга на каждой паре и все пары поверх экранированы медной оплёткой;
• U/FTP – каждая пара экранирована фольгой;
• F/FTP – фольга на каждой из пар и общий фольгированный слой;
• SF/FTP – этот вид кабеля имеет три экрана. Каждая пара экранирована фольгой, дополнительно фольгой экранированы все пары вместе и поверх экранированы медной оплёткой.

Слой из фольги предохраняет от окружающей среды и окислов. Медная оплётка предназначена для защиты кабеля от электромагнитных наводок.

Оболочка

В зависимости от места использования кабеля, используется несколько разновидностей оболочки.

• PVC – пластиковая оболочка, используется для прокладки внутри помещений;
• PE – слой из полиэтилена. Более прочная, чем оболочка из пластика, может использоваться для прокладки на улице;
• PP – полипропиленовый слой, устойчивый к внешней среде и температуре до 140 градусов Цельсия;
• FR – защита, способна находится в открытом огне до 180 минут;
• LS – при горении кабеля выделяется минимум дыма;
• ZH – не токсична при горении;
• B – броня, применяется при прокладке кабеля в грунте;
• С – провод с силовым элементом, используется при подвесе кабеля.

Материал оболочки

Категории

Самое широкое распространение получила категория 5e. Именно этим ethernet кабелем соединяется оборудование провайдера и квартирного роутера. Этим же кабелем происходит подключение к маршрутизатору различных устройств, таких как персональный компьютер, телевизор, игровая консоль и т.д. Но категорий на самом деле гораздо больше. Одни уже не используются из-за недостаточной пропускной способности, другие же, наоборот, не применяются в повседневной жизни из-за слишком высокой пропускной способности и, следовательно, дороговизны.

Провод делится на категории, исходя из количества жил, количества витков и используемого частотного диапазона. От этих параметров будет зависеть скорость передачи данных витой пары и то, на какое максимальное расстояние она сможет их передать без потери сигнала.

• Cat.1 – 1 пара работающая на частоте от 0,1 до 0,4 МГц. Применяется для аналоговой телефонной линии и доступа в интернет через модем;
• Cat.2 – 2 пары работающие на частоте от 1 до 4 МГц;
• Cat.3 – 4 пары работающие на частоте 16 МГц. Применяются для Ethernet стандарта 10BASE-T (скорость 10 Мбит/с) и 100BASE-T4 (100 Мбит/с). Указанная скорость гарантируется при длине кабеля до 100 метров;
• Cat.4 – 4 пары на частоте 20 МГц. Применяется для технологии Token ring и 10BASE-T, 100BASE. Скорость по такой устаревшей технологии не может быть выше 16 Мбит/с. Сейчас уже не применяется;
• Cat.5 – 4 пары на частоте 100 МГц. Применяется в стандарте 100BASE-TX, 100 Мбит/с. Максимальная длина – 100 метров;
• Cat.5e – 4 пары, работающие на 100 МГц по стандарту 1000BASE-T, обеспечивает скорость до 1000 Мбит/с. Максимальная длина витой пары категории 5e для поддержания указанной скорости – не более 100 метров;
• Cat.6 – 4 пары. Частота 250 МГц. Применяется в технологиях Fast Ethernet и Gigabite Ethernet (10GBASE-T). Способен обеспечивать передачу данных до 10 Гбит/с на расстоянии до 55 метров;
• Cat.6e – 4 пары на частоте 500 МГц. применяется в технологии (10GBASE-T) и обеспечивает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров;
• Cat.7 – 4 пары, рабочая частота составляет 600 МГц. Используется в технологии (10GBASE-T). Скорость 10 Гбит/с при длине кабеля до 100 метров. Относится не к UTP, а к S/FTP. В нём применяется не только общий экран, но и экран для каждой пары;
• Cat.7a – 4 пары, рабочая частота 1200 МГц. Применяется в Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE) 40 Гбит/с до 100 метров, и 100 Гбит/с до 15 метров.

Стандарты TIA/EIA-568A, TIA/EIA-568B

На данный момент есть два стандарта обжима «витой пары» для 8-контактных разъемов RJ-45: TIA/EIA-568A и TIA/EIA-568B, отличающиеся положением 4 из 8 жил. Так вот, выбор здесь достаточно простой.

СтандартTIA/EIA-568A

Образец обжатия ашки.

Стандарт TIA/EIA-568B

Ну, а это соответственно, бэшка.

Перекрёстный кабель (crossover cable), перевернутый/обратный патч-корд.

Если локальная сеть состоит только из двух устройств (компьютер соединен с компьютером, или компьютер подключен к принтеру или к сканеру), соединение между ними, то с одной стороны ставим TIA/EIA-568A (ашку), а с другой TIA/EIA-568B (бэшку). Его еще раньше называли кросс-овер, (не машина), или обратный/перевернутый патч-корд.

Соединение через коммутатор

Когда все компьютеры в офисе или дома воткнуты в роутер, маршрутизатор, или свитч (выберите, что понравилось), то лучше выбрать один из двух на обоих хвостовиках. Мнений будет масса, но чаще всего ставят бэшку, исключение в том случае, если до вас кто то уже развел сеть на А, тогда чтобы не городить огород лучше остальное сделать так же. Хотя современные свитчи научились определять сигнал самостоятельно.

Максимальная длина пятой категории для локальной сети

Мнения, что стандарты для разных длин кабеля, кроме как заблуждениями, прокомментировать сложно — технически одно и тоже. По спецификации на 5 категорию, на дистанции около 100 метров можно запустить 100 мегабит, а если хорошим кабелем, типа такого, как кабель AMP 57535-5 UTP Cat.5e Box 305m 5YW, то удалось завесить на 117 метрах, ну и свитч, соответственно подороже D-Link.

Организация Electronic Industries Alliance (EIA) рекомендует, стандартизирующую сеть на витой паре использовать стандарт TIA/EIA-568A, а вариант TIA/EIA-568B предусматривает для совместимости с некоторыми типами оборудования.

Между тем, на практике большинство компаний использует стандарт TIA/EIA-568B, поскольку он совпадает с широко распространенным ранее стандартом AT&T 258A. Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают.

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.

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.

Продукция с медными жилами из Поднебесной предлагается по цене порядка 10 рублей/метр, и это наиболее подходящий вариант для прокладки интернета в жилые дома.

Маркировка

Характеристики, которые должны поддерживать сетевые кабели связи, и в каких условиях, описаны в стандарте iso 11801 (редакция 3). Но для обычного пользователя, и даже для монтажника кабельных сетей эти знания избыточны. Для построения качественной локальной сети достаточно описанных здесь параметров.

Чтобы понять, какая маркировка для витой пары используется в настоящий момент, можно просто взять кусок кабеля и посмотреть, что же на нём написано.

Из изображения видно, что на кабеле указана следующая информация:

• U/UTP – это информация об используемом экране, здесь его нет;
• Cat 5e – категория кабеля. Эта витая пара поддерживает максимальную скорость в 1Гбит/с на расстоянии до 100 метров;
• PVC – используется пластиковая оболочка для прокладки внутри помещений;
• 4x2x0,48 – кабель состоит из четырех пар. Диаметр жилы составляет 0,48 мм. Может быть использована другая маркировка, где вместо диаметра указывается значение AWG, например, 4x2x24AWG;
• SOLID – каждая жила состоит из одного проводника;
• Verified to ISO/IEC 11801 – соответствие указанному стандарту;
• 07/16 – дата выпуска;
• 284m – оставшийся или израсходованный метраж кабеля.

В чем отличие

В частности, медная пара отличается только по классу оплётки. Есть так называемые уличные кабели, они имеют более толстую оплётку и экранированный слой, который дополнительно защищает провод от электромагнитного воздействия. Витая пара не зря имеет такой вид и название. По каждой паре идёт один и тот же сигнал, который на выходе складывается. В результате можно избежать ошибок в передаче данных.

А эти ошибки появляются как раз из-за воздействия внешней среды. Для внутренней прокладки чаще используют именно UTP кабеля. Давайте для начала разберёмся с названием. Две последние буквы TP – это сокращённое название Twisted Pair или витая пара. А вот первая буква и указывает на класс. Далее в каждой главе мы будем понемногу раскрывать тайны маркировки витой пары.

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.

Для максимального качества передачи должен применяться одножильный кабель, сделанный из меди. Если высоких скоростей и больших длин кабеля не предусматривается, то можно сэкономить, выбрав алюминиевый или омеднённый тип исполнения.

Что собой представляет кабель «витая пара»

Переплетение проводов попарно – изобретение, которому более 150 лет. Первоначально такой способ организации связи использовали для телеграфной связи, затем на длительное время витая пара стала стандартом для аналоговой телефонии. Скручивание жил оказалось эффективной мерой противодействия внешним электромагнитным помехам, одновременно защищая от внутренних наводок.

В настоящее время термин «витая пара» применяется преимущественно в отношении компьютерных сетей, трансформировавшись из двухпарного в четырёхпарный.

Строение кабеля витой пары

Схема обжима

Для обжима кабеля используются коннекторы RJ-45.

Так их прозвали в народе, правильное название этих разъёмов 8P8C.

Обжим витой пары подробно расписан в другой статье, он происходит по прямой или обратной схеме. В основном используется первый вариант. Эти стандарты обозначены на схеме.

Иногда может потребоваться перекрёстный обжим (кросс), он применяется для соединения одинаковой техники, например, компьютер-компьютер, роутер-роутер и тд.

Обжатие патч-кордов 5 категории

Процесс зажатия кусачками розетки на проводе называется обжимом, раньше назывался распайкой. В крайних случаях, вместо кусачек, можно взяв плоскую (шлицевую отвертку), которую придется установить шлицем на впадину и ударив молотком, при должной сноровки можно получить тот же результат, что и при использование кусачек (кримпер).

Обжимной инструмент (кримпер)

Ну и как выглядит обжимной инструмент «кримпер» — он же кусачки или обжимник.

Забивка в 110 тип — Krone

Так же, если кабель разводится под розетки то его забивают инструментом типа такого: сенсорный инструмент Krone LSA-PLUS 6417 2 055-01 то, тогда забивается аналогично, только на две стороны, и по разметке модуля.

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.

Видовые характеристики UTP/FTP

Кабеля такого вида различаются между собой наличием дополнительной защиты и без неё. Информация о виде изделия размещается на специальных маркировках-жгутах и непосредственно на упаковке.

Основные виды:

• UTP — не используют защитный экран;
• FTP-кабель — один защитный фольгированный экран;
• STP — улучшенный вид с защитой каждого кабеля и всей пары с помощью внешнего экрана;
• U/STP-кабель — внешняя защита отсутствует, но каждая пара максимально защищена;
• SF/UTP — максимальная защита по средствам двойного экрана из меди и фольги.

Провод, разъем и кримпер

Интернет-кабель содержит в себе 8 медных жил, которые скручены попарно между собой. Именно поэтому и назван подобный провод витой парой. Сдвоенные жилы имеют похожий цвет. К примеру, в паре может быть синий и сине-белый либо коричневый и коричнево-белый цвета.

На прилавках имеются провода двух видов — это экранированный (STP) и неэкранированный (UTP). Но, в конечном счете, эти виды кабеля выполняют одну и ту же работу, а потому нет смысла переплачивать за экран. Поэтому наилучшим будет второй вариант, как более доступный для подсоединения. К тому же он имеет разные категории, среди которых и стоит выбирать.

По категориям кабели UTP можно разделить на 3, 5, 6 и 7 (самые распространенные). Необходимо понимать, что чем ниже категория, тем ниже качество и, как следствие, цена. На сегодняшний день можно выделить 5-ю категорию, которая неплохо зарекомендовала себя в эксплуатации и при этом имеет вполне приемлемую стоимость. Она является на данный момент самой распространенной.

Что касается коннектора, то в наше время практически во всех устройствах используется Rj-45. Его стоимость невысока, а потому стоит покупать эти детали коммутации с запасом, т.к. есть риск испортить их при работе по причине неопытности.

Также для работы может понадобиться инструмент, называемый кримпером, т.е. специальные клещи для обжима вилки. Хотя можно обойтись и без них при условии, что нужно обжать только один-два провода — в таком случае на него тратиться не стоит.

Порядок действий при обжиме при помощи кримпера

Сначала необходимо зачистить внешний слой изоляции примерно на 2,5–3 см. Для подобной манипуляции на кримпере имеются специальные углубления. При этом нужно быть очень внимательным, чтобы не повредить изоляцию проводов витой пары.

После необходимо аккуратно расправить жилы, расположив их в нужной последовательности, и обрезать так, чтобы получился ровный перпендикулярный край. Далее, по находящимся внутри вилки канавкам, завести жилы внутрь таким образом, чтобы они вошли в контакты штекера. Внешняя изоляция провода при этом также должна войти внутрь. В противном случае, после нескольких перегибов разъем не выдержит и жилы сломаются.

После уже можно обжать провод и второе крепежное место кримпером, на котором имеется специальный паз для сетевого провода 8Р. Если обжима достаточно, то контакты прокалывают изоляцию жил. Подобное действие несет в себе две функции — создается прочный контакт и дополнительная фиксация.

При условии точного соблюдения инструкций разъем витой пары будет работать так, как это и было задумано. Если же что-то пошло не так, были перепутаны цвета жил и т.п., именно на такой случай и необходим запас штекеров, о котором упоминалось выше.