ACR (Attenuation Crosstalk Ratio)

Одной из самых важных характеристик кабеля, отражающих его качество, является разность между погонным и переходным затуханиями, выражаемая в децибелах. Чем меньше погонное затухание, тем большую амплитуду имеет полезный сигнал на конце линии. С другой стороны, чем больше переходное затухание, тем меньше взаимные наводки пар. Таким образом, разность этих двух величин отображает реальную возможность выделения полезного сигнала принимающим устройством на фоне помех. Для уверенного приема сигнала необходимо чтобы Attenuation Crosstalk Ratio был не меньше заданного значения, определяемого стандартами для соответствующей категории кабеля. При равенстве погонного и переходного затухания выделить полезный сигнал становится теоретически невозможно.

Так как характеристика не измеряется, а является результатом вычислений на основе измерений затуханий, которые в свою очередь зависят от используемой частоты, ACR должен вычисляться для всего диапазона применяемых частот.

 

Приведенное переходное затухание ELFEXT (Equal Far End Crosstalk)

Эта характеристика вычисляется на основании измерений переходного затухания на дальнем конце (FEXT) и погонного затухания (Attenuation) наводимой пары. Фактически ELFEXT - это ACR на дальнем конце кабельного линка, т.е. разница между параметрами FEXT первой пары и Attenuation второй. ELFEXT как и все семейство характеристик переходного затухания, вычисляется для всего диапазона используемых частот и выражается в децибелах.

Суммарное приведенное переходное затухание PS-ELFEXT (Power Sum Equal Far End Crosstalk)

Эта характеристика вычисляется для каждой отдельной пары простым суммированием значений ее параметров ELFEXT относительно всех остальных пар.

Return Loss (RL)

При передаче сигнала, возникает так называемый эффект отражения сигнала в обратном направлении. Величина отражения сигнала Return Loss или "обратное затухание" пропорциональна затуханию отраженного сигнала. Характеристика особенно важна при построении сетей с поддержкой протокола Gigabit Ethernet, использующего передачу сигналов по витой паре в обе стороны (полнодуплексная передача). Достаточно большой по амплитуде отраженный сигнал может искажать передачу информации в обратном направлении. Return Loss выражается в виде отношения мощности прямого сигнала к мощности отраженного.

Категории кабеля

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях).

· CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США кабель этой категории использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

· CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях token ring и ARCNet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

· CAT3 (полоса частот 16 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 МБит/с по технологии 100BASE-T4. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Также до сих пор встречается в телефонных сетях.

· CAT4 (полоса частот 20 МГц) — кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.

· САТ5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e, это и есть то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2 пар, и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. Ограничение на длину кабеля между устройствами (компьютер-свитч, свитч-компьютер, свитч-свитч) - 100 м. Ограничение хаб-хаб - 5 м.

· CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6a, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500 МГц. По данным IEEE, 70 % установленных сетей в 2004 году, использовали кабель категории CAT6.

· CAT7 — этот тип кабеля уже предлагается производителями,

скорость передачи данных до 100 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600—700 МГц. Кабель этой категории экранирован. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair).

SFTP Category 7 Belden 1885 ENH

Кабель 7 Категории 4 витых пары 23 AWG c двойным экраном- FSTP (ISTP) соответствует требованиям стандартов EN 50173, ISO/IEC 11801

Внутренний проводник:	23 AWG монолитный медный	Диаметр 0.57мм
Внутренняя изоляция:	Вспененный полиолефин	Диаметр 1.45мм+0,05мм
Экран 1:	Алюминиевая/полиэстерная фольга+луженый медный проводник	Для каждой пары
Экран 2:	Медная оплетка +луженый медный заземляющий провод	общий
Оболочка:	FRNC- полимерного состава безгалогеновая, пожаростойкая, серого цвета.	Диаметр 8.0мм+0,3мм
Общий вес:	60 кг/км	стандартная бухта 500м

Электрические характеристики:

Сопротивление (постоянный ток)(DCR): 75 Ом/км макс

Частота	Собственное затухание дБ/100м	Затухание на ближнем конце (Next) дБ/100м	Защищенность (ACR) дБ/100м
MHz
1.0	1.9	100.0
4.0	3.5	100.0
10.0	5.4	100.0
16.0	6.9	100.0
20.0	7.6	100.0
31.2	9.6	100.0
62.5	13.6	100.0
100.0	17.4	95.0
155.0	21.7	95.0
200.0	24.7	95.0
300.0	30.5	90.0
600.0	44.6	90.0

 

Емкость на 1 кГц:	48 пФ/км
Номинальная скорость распространения (NNP):	0.75 с
Перекос фаз (SKEW):	< 15 нс./100 м @100MHz
Минимальный радиус изгиба стационарно:	60 мм
Минимальный радиус изгиба подвижно:	30 мм
Волновое сопротивление (Impedance):	100 ± 15 % @ 1 - 100 MHz
100 ± 22 % @ 100 - 250 MHz
100 ± 25 % @ 250 - 600 MHz
Рабочий диапазон температур:	От -20 до +60oС
Диапазон температур хранения:	От 0 до +50oС

 

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление равное 120 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет необратимо искажена и передача данных станет невозможной. Причиной этого может быть не только некачественный кабель, но также наличие "скруток" в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Конструкция кабеля

Базовая структурная единица кабеля - пара взаимно скрученных проводников, при этом в каждой паре различают главный и дополнительный провода. Кабель обычно состоит из четырёх пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5—0,65 мм. Толщина изоляции — 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 высокий рабочий диапазон температур.

Иногда внутри кабеля 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 имеет толщину 0,5—0,6 мм и обычно изготавливается из привычного поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента.

Самый распространенный цвет оболочки — серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки, который позволяет прокладывать линии в закрытых областях. 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.

Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки (1 фут = 12 дюймов = 1/7 сажени = 1/660 фурлонга = 30,48 сантиметров).

Форма внешней оболочки также может быть различна. Чаще других применяется самая простая — круглая. Только для прокладки под половым покрытием, по очевидной причине, используется 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.

При формировании кабеля медные пары дополнительно скручивают между собой и получившийся свиток помещают в изоляционную оболочку. Для идентификации и безошибочного выделения пар внутри кабеля используют цветовую маркировку. Так первые четыре пары имеют соответственно базовые цвета: Синий, Оранжевый, Белый и Коричневый. Чаще всего основной провод в паре целиком окрашивается в базовый цвет, а дополнительный провод имеет белую изоляционную оболочку с добавлением полосок базового цвета. В случае, когда количество пар в кабеле больше четырех (это так называемые многопарные кабели), может применяться вариант комбинированной цветовой маркировки. В этом случае пара идентифицируется не единственным цветом базового провода, а на основе цветов изоляций и базового и дополнительного проводов. Например, Зеленый-Желтый, Зеленый-Красный и т.д. Это существенно увеличивает количество вариантов цветовых идентификаторов, что особенно важно в многопарных кабелях.

В технической документации кроме цветовой идентификации может применяться численно-буквенное обозначение пар. При такой системе основной провод именуется как " Ring ", а дополнительный как " Tip ". Соответствие определенной паре реализуется с помощью добавления к этим названиям номера пары. Так дополнительный провод 30-ой пары схематично обозначается как "Tip30".

Для описания самой проводящей части (медный сердечник) в настоящее время пользуются системой AWG (American Wire Gauge). Система описывает соответствие предопределенных числовых идентификаторов диаметрам проводников и их физическим характеристикам.

6.5. Разъемы, применяемые совместно с кабелем "Витая пара"

В подавляющем большинстве случаев для подключения кабеля используется разъем (коннектор) 8P8C, однако на данный момент существует четыре основных типа разъемов, совместно с которыми используется кабель "Витая пара". Два из них (см. рис.4.1) имеют по 8 контактов, и часто именуются как RJ45, что не совсем верно. Остальные разъемы имеют по 6 контактов, именуемые как RJ11 или RJ12 в зависимости от количества активных контактов.

Рис.4.1

Использование подобной терминологии может приводить к противоречиям, поскольку аббревиатура RJ используется для идентификации кабельной разводки, закрепленной USOC (Universal Service Ordering Codes). Само сокращение RJ расшифровывается как Registered Jack.

Каждый из приведенных выше разъемов может использоваться для различных конфигураций разводки. Так, к примеру, 6-ти пиновый разъем может быть сконфигурирован под однопарную схему разводки RJ11C, двупарную RJ14C, или трехпарную схему RJ25C. В свою очередь 8-ми пиновый разъем поддерживает конфигурацию RJ61C (4 пары) и RJ48C. Модифицированный 8-ми пиновый разъем с ключом с легкостью используется для схем RJ45S, RJ46S, RJ47S.

Последний из представленных разъемов разработан корпорацией DEC (Digital Equipment Corporation). Разъем требует использования модифицированного коннектора, тем самым, предотвращая возможность подключения информационного линка к телефонным линиям.

Схемы обжимки

Данные схемы обжимки витой пары приведены для кабеля категории 5 (4 пары проводников).

Существует 2 схемы обжимки кабеля: прямой кабель и перекрёстный (кросс-овер) кабель. Первая схема используется для соединения компьютера со свитчем/хабом, вторая для соединения 2 компьютеров напрямую и для соединения некоторых старых моделей хабов/свитчей (uplink порт).

 

6.6.1. Стандартные разводки кабеля "Витая пара"

В настоящее время наиболее популярны две схемы - T568A и T568B. Они идентичны (см. рис.4.2) в случае, если не используются вторая и третья

пары. Предпочтительна первая схема, поскольку она совместима с однопарной и двупарной конфигурацией системы USOC. Однако обе схемы могут использоваться для линий ISDN (Integrated Servises Digital Network), а также в высокоскоростных сетях. Дело в том, что схемы разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму взаимные наводки в парах. А это необходимое условие для категорий 3, 4, 5, 5e и 6. Поэтому при реализации высокоскоростных сетей используют именно эти конфигурации.

T568A PIN#                 Пара, ID T1 R1 T2 R2 T3 R3 T4 R4 T568B PIN#                 Пара, ID T1 R1 T2 R2 T3 R3 T4 R4

Рис.4.2

1 зелёно-белый	1 оранжево-белый
2 зелёный	2 оранжевый
3 оранжево-белый	3 зелёно-белый
4 синий	4 синий
5 сине-белый	5 сине-белый
6 оранжевый	6 зелёный
7 коричнево-белый	7 коричнево-белый
8 коричневый	8 коричневый

 

Есть и другой принцип разводки - USOC. Эта разводка (см. рис.4.3) подходит для одно, двух, трех и четырехпарной кабельной системы. Как и в системах T568, первая пара располагается на центральных пинах, вторая же пара, подобно разводке T568A, занимает пины 3 и 6. Таким образом, если кабельная система использует только первые две пары, то схемы T568A и USOC - идентичны. Пара 3 занимает следующие внешние пины 2 и 7. И, наконец, последняя пара располагается на контактах 1 и 8. Преимущество схемы USOC состоит в возможности использовать одно, двух и трехпарные системы при 8-ми пиновой USOC-разводке. Однако это достоинство не идет ни в какое сравнение с огромным недостатком - слабой стойкости к наводкам, создаваемых в парах. Вследствие этого USOC не используется при создании скоростных сетей.

 

 

 

 

USOC 4 пары PIN#                 Пара, ID T1 R1 T2 R2 T3 R3 T4 R4 USOC 1,2,3 пары PIN#                 Пара, ID T1 R1 T2 R2 T3 R3

Рис.4.3