Физические процессы в кабеле и характеристики витой пары

Витая пара

Общие сведения

Витая пара категории 6 (между парами виден разделительный корд), у каждой пары свой шаг скрутки

Вита́я па́ра (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных медных проводников, перевитых вокруг друг друга (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем (СКС). Она используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым решением для построения локальных сетей.

Данная технология позволяет передавать б о льшие информационные потоки, чем сети, построенные на основе коаксиального кабеля. Вместе с тем "витая пара" остается более экономичным решением в финансовом плане, нежели оптоволоконные сети. Это очень тонкая технология, и для ее качественной реализации необходимо понимать происходящие в кабеле физические процессы.

Кабели данного типа зачастую сильно отличаются по качеству и возможностям передачи информации. Соответствия характеристик кабелей определенному классу или категории определяют общеизвестные стандарты (ISO 11801 и TIA-568). Сами характеристики напрямую зависят от структуры кабеля и применяемых в нем материалов, которые и определяют физические процессы, проходящие в кабеле при передаче сигнала.

Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары). Это приводит к последующему уменьшению электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C (зачастую ошибочно называемого RJ45 или RJ-45). Этот соединитель имеет немного б о льшие размеры, чем телефонный соединитель RJ11.

Технология витой пары имеет несколько разновидностей в зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар:

· незащищенная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) - какие-либо защита или экранирование отсутствуют;

· фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair также известна как S/UTP) —присутствует один общий внешний экран;

· защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствует экран для каждой пары;

· фольгированная экранированная витая пара (S/FTP — Shielded Foiled twisted pair) — отличается от FTP наличием дополнительного внешнего экрана из медной оплетки;

· защищенная экранированная витая пара (S/STP — Screened shielded twisted pair) — отличается от STP наличием дополнительного общего внешнего экрана.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних. В зависимости от структуры проводников применяется одно- и многожильный кабель. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы, а во втором — из нескольких.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т.д. с последующим оконечиванием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъемы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.

В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но хорошо ведет себя при изгибах и скручиваниях. Кроме того, многожильный провод обладает б о льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления небольших по длине проводов, соединяющих периферию с розетками.

Физические процессы в кабеле и характеристики витой пары

Сбалансированность пары

Сбалансированность пары является фактически определяющей характеристикой качества кабеля, поскольку влияет на большинство других его свойств. Дело в том, что электромагнитное (Electro Magnetic - EM) поле наводит электрический ток в проводниках и образуется вокруг проводника при протекании по нему электрического тока. Взаимодействие между EM-полями и токонесущими проводниками может оказывать отрицательное воздействие на качество передачи сигнала. В обоих же проводниках сбалансированной пары электромагнитные помехи (em1 и em2) наводят одинаковые по амплитуде сигналы, (S1 и S2) находящиеся в противофазе. За счет этого суммарное излучение "идеальной пары" стремится к нулю.

 

Если в кабеле присутствует более одной пары, то для исключения взаимных наводок пар, которые могли бы нарушить электромагнитный баланс, отдельные пары скручивают с различным шагом.