Проводник интернет провода

Четыре или Две? Вот в чем вопрос!

Рассмотрим проблему выбора 2-х и 4-х парного кабеля витая пара. Сейчас эти типы кабеля все чаще применяются для прокладки локальных офисных сетей, подключения домов и квартир к интернету. Любое проводное подключение конечного пользователя делается одним из этих двух типов кабеля.

Витье очень важный процесс для получения качественного кабеля, так как от него сильно зависят характеристики передачи сигнала. Неравномерно или плохо свитый кабель не сможет передавать сигнал на заданное расстояние из-за больших наводок. Чем больше пар, тем сложнее процесс витья и тем качественнее нужен процесс для получения нужного результата.

Старый добрый стандарт Ethernet диктует использовать в проводных сетях связи конкретно 4-х парный кабель. В стандартах Структурированных Кабельных Систем (СКС) по которым строятся все корпоративные сети также говорится только о 4-х парном кабеле для компьютерных сетей.

Ага! Так ответ уже есть? Кабель должен быть только 4-х парным?
Самый простой ответ в этом случае да, но жизнь диктует и другие варианты.

Так откуда взялся двухпарный кабель в компьютерных сетях? Тут надо поговорить о скоростях передачи данных. Стандарт Ethernet предлагает сейчас скорости: 10Мбит, 100Мбит, 1Гбит и 10Гбит.

10Мбит мы уже почти забыли, как стандарт подключения к активности оборудованию. Сейчас самое простое устройство стоимостью меньше 10$ имеет порты 100Мбит. В случае когда мы говорим о подключении к интернет, редкий провайдер может обеспечить реальную скорость подключения к интернет на скорости 100Мбит. Часто эта скорость не превышает и 10Мбит. При этом подключение к внутренней сети провайдера происходит именно на скорости 100Мбит.

Дело в том, что и 10 и 100Мбит стандарты Ethernet из 4-х пар используют всего 2! Таким образом 2 пары оказываются неиспользуемыми. Зачем же их предусмотрели? Для развития стандарта и для того, чтобы после прокладки кабеля его не нужно было перекладывать если нужно будет перейти на большую скорость.

Например, въехав в новую квартиру или только что отремонтиров старую, вы делаете разводку внутренней сети или подключаетесь к провайдеру интернет. Вам надо установить точки подключения внутри квартиры причем на постоянной основе, чтобы все было красиво. Вы закладываете кабель в стену или пускаете его под плинтусом или аккуратного его прокладываете по нему. Ставите розетки. Все красиво. Какой кабель для этого вы выберете?

Я бы взял точно 4-х парный кабель. Даже если сейчас мне провели интернет и там 100Мбит, то так как я планирую жить в этой квартире не 1-3 года а вероятно не менее 5-10, то будьте уверены, что Гбит хотя бы внутри квартиры к вам уже придет точно. И желания вскрывать стены или даже плинтус, чтобы переложить кабель у меня точно не будет. Это будут большие затраты, намного больше чем разница в цене кабеля. Не говоря о трудозатратах и потери эстетики. Оно мне надо?

Сколько я выиграю если возьму 2-х парный кабель? Метр 2-х парки стоит примерно 5руб., а метр 4-х парки 8,5руб. Допустим я на квартиру потратил 100м кабеля 3,5 на 100 это 350руб. Даже если больше кабеля или вы его дороже купили, ну 1000рублей. Сколько будет стоить переложить? Да и покупать его все равно нужно будет.

Другое дело, когда провайдер тянет кабель вам до квартиры или этажа. Если он действительно не планирует предоставлять услугу на большей скорости, то это может быть оправданной экономией, тем более, что кабель нужно прокладывать в узких стояках и проходах и его воруют.

Также, может иметь смысл экономия, если вы делаете временную прокладку в арендованном помещении на небольшой срок и со скоростью 100Мбит. Тогда после окончания, кабель часто выбрасывают так как использовать его заново бывает не всегда возможно. Цена кабеля реально дешевле, чем стоимость работы с ним.

Если вы современный человек и вы сразу планируете использовать Гбитные технологии, то 2-х парный кабель вы даже не рассматриваете. Он не будет работать, так как Гбит использует все 4 пары. На 2-х парном кабеле оборудование работать не будет или перейдет автоматически на скорость 100Мбит. Это режим чаще всего также поддерживается из соображений совместимости.

Выводы и рекомендации:

Если это ваш дом, квартира или ваш офис, то всегда используйте 4-х парный кабель. Если к вам тянет кабель провайдер, то внутри квартиры или офиса лучше сделать так, чтобы кабель шел именно 4-х парный. Менять кабель будет намного дороже, чем сразу положить его правильно. Когда вы договариваетесь на монтаж, то проверьте какой кабель заявлен. Вы покупаете услугу, но жить потом с этим кабелем и с этой системой вам.

Если вы провайдер и хотите экономии используя 2-х парный кабель, то нужно подумать о сроках перехода на технологию Гбит хотя бы внутри сети. Если этот срок в течении до 5 лет, то серьезно подумайте используя 2-х парный кабель. Даже делая свою сеть а продажу, скорее всего инфраструктура кабельная, которая требует более дорогой и сложной перекладки, сразу построенная под Гбит, будет легче и дороже продаваться. Лучше рассмотреть вариант прокладки 4-х парного кабеля и использования их пополам на двух пользователей. Это по крайней мере не будет требовать перекладки половины кабельной системы.

2-х парный кабель можно рекомендовать применять во временных системах, где после использования кабель предполагается утилизировать. При этом скорость передачи данных не будет превышать 100Мбит.

Как на самом деле передаются биты по сетевому кабелю?

Наличие-отсутствие сигнала в проводе было во времена телеграфных аппаратов, т.е. примерно лет двести назад. С тех пор много чего изменилось. В современном сетевом кабеле (возьмем для примера только медь), по кабелю передаются импульсы с частотой 100, 250, 500 и более МГц, причем, не по одной, а по 2, 4 или даже 6 парам. (Вообще-то, там все несколько сложнее, но для понимания сути вполне достаточно считать пары параллельными линиями передачи.) Принято говорить о парах проводов, т.к. не бывает уровня (потенциала), самого по себе; уровень — он всегда относительно чего-то другого, например, в одном проводе относительно другого провода. Отсюда пары, а почему они называются витыми — гуглить самостоятельно. Передаваемый сигнал промодулирован т.н. Импульсно-Амплитудной модуляцией (PAM), т.е. передающая и принимающая стороны различают 3, 5 или даже 16 разных уровней сигнала, которыми, грубо говоря, и закодированы соотв. биты.

Таким образом можно передавать по кабелю несколько «разных бит» одновременно. Ну, а ситуация, когда в один и тот же момент времени в одном месте проводника один потенциал, а в другом — другой, вообще, должна быть привычна даже для школьной физики. так работает любая антенна и, вообще, любой проводник с переменным током. Если отвечать на вопрос буквально, то в «одном месте» каждой пары в любой момент времени «находится» только один передаваемый импульс, но это может означать много разных бит.

Теперь о скорости и расстоянии. Скорость распространения сигнала в проводнике на уровне школьной физики (если там, конечно, сейчас об этом вообще рассказывают) принято считать равной скорости света в вакууме, около 3m за 1 ns, но на практике она меньше, т.к. проводник не идеален и, как правило, находится не в вакууме, а в изоляции из диэлектрика. Привносимая диэлектриком паразитная емкость снижает скорость распространения сигнала в проводнике (не путать со скоростью распространения поля!) Но те, кто не прогуливал физику с математикой, вполне могут прикинуть порядок цифр для проводника длиной 1000км, как для поезда, идущего из А в Б или даже «расстояние» между двумя соседними битами, передаваемыми по одной паре 🙂

Правда, полученые таким нехитрым рассчетом результаты (пусть даже с учетом волновых характеристик кабеля) все еще далеки от реальности для расстояний в тысячи км, т.к. даже в самом лучшем кабеле такой длины вся энергия сигнала передающей стороны превратилась бы в тепло и излучение, и принимающей стороне осталась бы только дырка от бублика. Длина реального сетевого кабеля между двумя устройствами (витая пара!), грубо говоря, не может превышать 100м. Дальше сигнал попадает в другое устройство, которое вносит свои задержки, и т.д. и т.п. от Таганрога, и до самого Ютюба. Конечно, не все эти устройства соединены медью, но мы не станем вдаваться в тонкости распространения света в разных оптических средах, и радиоволн в ионосфере, чтоб у среднестатистической аудитории Тостера ненароком не снесло крышу. Тут важно только то, что на практике мы имеем уже не ns, а десятки, сотни и более ms задержки.

Это было даже не введение, а популярно-упрощенная шпаргалка на тему того, «как биты идут по проводам», или, выражаясь проще, что происходит в сети на уровне 1 семиуровневой модели ISO/OSI. Пакеты, а также фреймы, датаграммы и пр. абстрактные договоренности о том, как именно считать биты — это уже из другой оперы, точнее, на других уровнях, причем, на каждом свои, и одни в других. Учитывая то, что внутри процессора и памяти (где мы имеем дело с данными из этих пакетов) происходит все то же самое, что и в кабеле, на любом уровне модели вполне корректно считать, что пакет этого уровня доставляется «единомоментно».

Urukhayy: Для начала неплохо бы понять что такое напряжение.
Это разность потенциалов между двумя точками.
Например между двумя проводниками.
Поэтому берем два проводника создаем между ними разность потенциалов (напряжение) и эта разность появляется на других концах этих проводников.
Можно менять разность потенциалов раз в секунду — тогда грубо говоря вы будете передавать 1бит в секунду.
Можно менять разность потенциалов сто раз в секунду — будете передавать 100бит в секунду.
Можно менять разность потенциалов миллион раз в секунду — будете передавать миллион бит в секунду.

Это если просто.
А на практике сигнал модулируется по амплитуде, поэтому за одно изменение передается не один бит, а намного больше.

И вообще по медному кабелю никто ваш сигнал до ютуба не передает.
Все исключительно по оптике.

Смотрите так же:  Ввод провода к счетчику

Urukhayy: Ваши рассуждения странным образом напоминают апории Зенона. Те самые гонки Ахиллеса с черепахой, неподвижные стрелы.
А еще вспоминаются стихи, не помню за чьим авторством:

— Движенья нет — сказал мудрец.
Другой смолчал, но стал пред ним ходить
И лучше он не смог бы возразить.

Urukhayy: Прежде всего, не нужно отождествлять бит (количество информации) с электрическим потенциалом, например, фронтом импульса, распространяюшегося в проводнике. Это разные вещи. Импульс — это вагон, а бит — это один пассажир в вагоне. Но в вагоне может быть и больше пассажиров. может быть пол-пассажира (один бит информации «едет» в двух разных вагонах). а может и вообще не быть: вагон едет, но в нем пусто! Это в канале связи называется несущей (carrier), т.е. импульсами/колебаниями, не промодулированными никакой информацией.

Как в вагоне может одновременно поместиться больше одного пассажира? Да очень просто! За это отвечает протокол, т.е. изначальная договоренность сторон о том, какой смысл придается тому или иному вагону.

Сам по себе импульс, точно так же, как и бит, никакого смысла не имеет — смысл возникает, когда импульс приходит или не приходит, причем, в простейшем случае, не только из этого импульса, но также из пришедших или не пришедших ранее. Это вариант протокола с логической компрессией данных. Так, упрощенно говоря, один бит передаваемого черно-белого растрового изображения может означать один единственный черный пиксель на картинке, а может — если последовательность бит закодирована, например, RLE(run-length encoding) — целую область черного цвета. Бит пришел один, но с т.з. принимающей стороны, как только он «пришел», на экране отобразилась целая область из многих пикселей. Сколько он «принес» информации? Правильно, много!

Именно по этому в протоколах принято говорить не об отдельных передаваемых битах/импульсах и т.д., а об их цепочках, называемых пакетами. Развивая аналогию, пакет — это состав вагонов. Пакеты бывают разной длины и определяются протоколами разных уровней, а на первом уровне (на уровне физического носителя в виде медного провода) они кодируются импульсами, причем, совсем не обязательно, один бит — одним импульсом!

Но это все, так сказать, ИТ-шная верхушка айсберга 🙂 Еще по крайней мере столько же, если не больше вариантов уплотнения информации существует на самом физическом уровне передачи информации по проводу с помощью электромагнитных колебаний. В ISO/OSI модели они называются обобщенно протоколами первого уровня. В основном речь идет о разных видах модуляции, уровнях, несущих частотах и т.д. Никого же не смущает тот факт, что каждая точка антенны радиоприемника в определенный момент времени имеет один потенциал, а разных радиостанций в этот момент можно слушать много? В проводе происходит все то же самое! По одному проводу можно передавать одновременно сигнал множества совершенно разных логических каналов.

Про один единственный импульс, распространяющийся в проводе, нельзя сказать, сколько он несет бит информации, если не знать при этом ВСЕХ протоколов (как «логических», так и «физических»), поучавствовавших в том, что вот он тут сейчас есть и распространяется 🙂 А их очень много (целый стек!) и все они, в принципе, направлены на максимальное уплотнение передаваемой информации.

Как на самом деле передаются биты по сетевому кабелю? В честь первого апреля открою вам страшную тайну, а в случае нашествия апологетов ISO/OSI («на физическом уровне биты, потому что так написано в стандарте/Олифере») скажу, что это шутка.

Биты по кабелю не передаются. Их вообще в компьютере нет. Их нет на экране — там пиксели, их нет на жестком диске — там намагниченность поверхности, их нет в оперативной памяти — там заряд конденсатора. Биты (байты) — это абстракция, упрощающая разработку протоколов взаимодействия устройств. Вместо того, чтобы требовать «при падении интенсивности излучения менее такого-то порога подать на выход такое-то напряжение», оперируют битами и байтами (хотя люди, разрабатывающие трансиверы/PHY, этой роскоши лишены).

Итак, биты по кабелю не передаются, по кабелю (точнее, в среде) передаются сигналы. Каждому типу среды — свой сигнал. В электрическом кабеле сигнал представляет собой изменение тока или напряжения во времени. В оптоволоконном — изменение интенсивности излучения во времени. При передаче при помощи радиоволн — изменение напряженности электрического и магнитного полей или же наведенного в антенне тока во времени.

Далее, при помощи различных видов модуляции (modulation, keying) можно поставить в соответствие группу бит (абстрактных двоичных циферок, придуманных для удобства) некоему «кусочку» (иногда используют термин «чип», «chip») сигнала определенной формы. Допустим, биты 00 представляются как напряжение +5 вольт в течение установленного периода, 01 — +2.5 вольт, 10 — -2.5 вольт, 11 — -5 вольт. Если при этом в этот же период на кабель наведена внешняя помеха или другой трансивер передает по этой же линии, то напряжения просто-напросто сложатся (например, будет +5.1 вольт вместо +5). Тогда перед принимающим трансивером встает задача — из наблюдаемого сигнала сложной формы извлечь и обработать установленный паттерн. Это к вопросу «как один и тот же проводник одновременно может иметь напряжение и не иметь?». Более того, некоторые трансиверы отправляют сигналы по тому же каналу и в то же время, что и принимают (1000BASE-T, по-моему), то есть в кабеле наблюдается «каша» из двух передаваемых сигналов одновременно, что решается путем применения различных DSP-алгоритмов. Именно поэтому, если не ошибаюсь, нет внятного способа снять дамп трафика с гигабитной Ethernet-линии на витой паре при помощи пассивного устройства.

Если что-то непонятно объяснил или остались еще вопросы, готов пояснить.

Интернет — это целый мир. Этот мир состоит из миллиардов узлов, соединенных между собой линиями связи — это и есть сеть. Некоторые линии связи тонкие, они соединяют несколько узлов, например несколько компьютеров в здании, или несколько зданий в локальную сеть, некоторые средние — они соединяют одни подсети с другими подсетями, например несколько локальных сетей в пределах города, некоторые — очень толстые, магистрали, они соединяют целые сегменты сети, города, страны, и даже целые материки.
Для того, чтобы разобраться во всех этих миллиардах связей, чтобы понять, кому и что отправлять, давно, еще за тысячи лет до интернета, придумали такую вещь, как маршрутизация.

Что такое маршрутизация?
Маршрутизация — это принцип, определяющий кому передать то или иное сообщение. Он довольно прост: если ты видишь получателя — передай сообщение ему, если не видишь, но знаешь того, кто видит — передай сообщение ему, если не видишь и не знаешь того, кто видит — передай сообщение узлу уровнем выше, дефолтному шлюзу, может быть он сумеет найти получателя.
Таблица маршрутизации — список узлов, которые ты видишь, а также узлов, известных тебе, которые видят кого-то еще. Также в таблицу маршрутизации входит адрес вышестоящего узла — шлюза по умолчанию, на случай если ты не будешь знать, кому еще передать сообщение.
Сообщений на узлах скапливается много, поэтому их упаковывают в контейнеры, и отправляют сразу по много штук. В сети такие контейнеры — протоколы, пакеты же — мельчайшие единицы информации, атомы, с которыми эти протоколы работают. В реале — это транспортные контейнеры размером с трейлер, а пакеты — мешки с письмами.
Узел — любое устройство, подключенное к сети, имеющее заполненную таблицу маршрутизации, т.е. имеющее возможность участвовать в пересылке сообщений. Это не только серверы, аппаратные маршрутизаторы, но и даже твой компьютер.
Отправители и адресаты же — конкретные приложения, работающие на твоем и других компьютерах, за которыми закреплены определенные номера портов. Именно по номерам портов и идет идентификация отправителей и получателей, номера портов — это адреса отправителей и получателей

Представь, что тебе надо отправить письмо в другую страну. Письмо — это сообщение.
Ты пишешь его, опускаешь в почтовый ящик, его забирает почтальон, доставляет на почту. На почту поступают письма от всех жителей района, все они сваливаются в одну большую кучу, и разбираются сортировщиками. Сортировщики — те, кто проверяет письма по таблице маршрутизации.
Сортировщики, ориентируясь на индекс, разбирают кучу на две части: локальные сообщения и внешние.
Локальные — предназначенные жителям того же района, почтовое отделение знает, где находятся получатели. Это так называемый localhost. Позже эти сообщения еще раз разбираются по домам: каждый дом обслуживает свой почтальон, он просто берет пачку писем для своих домов и разносит по адресам.
Внешние — почтовое отделение не знает, где находятся получатели, поэтому отправляется эти сообщения машиной на дефолтный шлюз почтового отделения, городской почтовый узел, где они точно также все складываются в одну кучу, которую точно такие же сортировщики разбирают на те же две кучи: локальные сообщения и внешние.
Локальные сообщения позже делят на несколько кучек — по одной на каждое почтовое отделение города, их заберут машины этих почтовых отделений, когда доставят новую порцию исходящих писем. Несколько локальных кучек — городской почтовый узел знает тех, кто знает, где находятся получатели — другие городские почтовые отделения.
Внешние — на две больших группы: сообщения для тех городов, с которыми у этого города налажено регулярное почтовое сообщение — эти сообщения отправляются непосредственно в город, где живет получатель. Все остальные сообщения — их неизвестно куда отправить, поэтому они отправляются на дефолтный шлюз городского почтового отделения — в главпочтамп, в Москву.
В Москве — центральный сортировочный узел, который имеет связь не только с другими городами и областями, но и с другими странами. Поэтому там письма сортируются на гораздо большее количество кучек, и каждая отправляется в свою сторону.
Москва также — пограничный шлюз, шлюз между двумя разными сетями, например локальной сетью и городской, или между медью и оптикой, или между городами или материками, в реале — между разными странами.
На пограничных шлюзах, помимо маршрутизации, осуществляется также конвертация сообщений — преобразование их из одного вида в другой, например из электричества в свет, или меняется адресация подсети, сам формат адресов или же просто смена номера подсети, в реале — проставляется международный штемпель. Также на пограничных шлюзах может идти перепаковка сообщений из одного контейнера в другой, например вместо автомобилей — погрузка на поезд, корабль, или самолет.
Таким вот образом сообщение попадает на другой пограничный шлюз — центральное почтовое отделение страны назначения, откуда, сверяясь по индексам на конверте, отправляется в городское отделение города назначения, откуда переправляется в отделение с указанным индексом (читай — на компьютер получателя), откуда уже почтальон доставляет его непосредственно получателю — передается в конкретный порт, который слушает приложение, которому предназначено это сообщение.

Смотрите так же:  Заземление дома зачем

Для чего кабелю экран?

Ответ на поставленный в заголовке вопрос вроде бы ясен: для защиты от помех.

Проблема применения экранированных кабелей все еще не имеет однозначного решения.

Но тщательный анализ показывает, что этот ответ — неоднозначный. От внешних помех или от переходных помех внутри кабеля? А как защищает экран от помех, излучаемых самим кабелем? Есть ли другие, эффективные и недорогие приемы защиты от помех? Как связаны параметры кабеля с присутствием экрана? Некоторые из поставленных вопросов мы и рассмотрим.

В одних стандартах на кабельные системы экранированные кабели поддерживаются, в других они служат альтернативой неэкранированным. Самая общая рекомендация такая: сначала выжать максимум из неэкранированных кабелей, а уж если это окажется недостаточным, то тогда применять более дорогие и сложные экранированные системы.

Известны две стадии защиты кабеля от помех:

а. симметрирование и подбор шагов скрутки;
б. экранирование, внешнее и внутреннее.

Симметрирование

В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются (см. Рисунок 1). На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду (см. Рисунок 1).

В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.

Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется следующее:

  1. прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
  2. скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
  3. математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.

Рассмотрим эти условия более детально.

Прецизионное изготовление проводов пары. На стабильность элементарной ячейки (шага скрутки) пары влияет точность, с которой выполнены провода, входящие в пару. Так как размеры провода по длине (в основном — диаметр изоляции) меняются, на такую же мизерную величину изменяются и размеры элементарной ячейки. Поскольку таких ячеек очень много, то суммарная помеха оказывается весьма существенной. Следовательно, нужно точно выдерживать диаметр и эксцентриситет изоляции провода, ее диэлектрические характеристики при изготовлении.

Точно выдерживаемый шаг скрутки. Здесь — то же самое: нестабильный шаг приводит к разбросу размеров элементарной ячейки по длине. Данный фактор также крайне слабый, но интегральный эффект от огромного числа шагов существенен. Поэтому важно использовать такой метод скрутки проводов, который дает наибольшую точность шага скрутки, даже ценой уменьшения производительности технологического оборудования.

Оптимальное соотношение шагов скрутки. В многопарном кабеле степень влияния между парами зависит еще и от выбора соотношения шагов скрутки соседних пар. Этой проблемой в кабельной технике занимались самые светлые головы; результатами их работы мы и пользуемся. Здесь не место обсуждать соответствующие труды, но замечу, что существует математически рассчитанное соотношение шагов скрутки соседних пар многопарного кабеля. Исследования этого вопроса ведутся до сих пор, так что процесс еще не завершен. На практике, во-первых, точно выдержать это соотношение невозможно — не бывает такого технологического оборудования; во-вторых, реальные размеры проводов и пар не точно соответствуют заложенным в расчет. Приходится шаги скрутки пар подбирать опытным путем, экспериментируя с большим количеством образцов кабеля. Результатом является то, что у различных изготовителей шаги скрутки пар разные.

Экранирование

Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля. Об этом несколько раз приходилось уже писать (впервые — в LAN, сентябрь 1996 г., с. 46-49), но до сих пор нет однозначности в определениях и обозначениях конструкций кабелей.

Компании-изготовители вносят немалую путаницу, используя для одних и тех же конструкций разные аббревиатуры. Поэтому стоит вернуться к обозначениям и ввести последовательную классификацию четырехпарных (и не только) кабелей, в зависимости от количества и состава экранов. Более или менее стройная система изложена в Таблице 1, а соответствующие конструкции показаны на Рисунке 2.

Надо заметить, что рассмотренная классификация не представляет ничего нового для кабельной промышленности. Тем не менее понадобилось несколько лет, чтобы она стала достоянием смежной отрасли — структурированных кабельных систем. При заказе кабеля следует в тексте применять термин «экранированный», чтобы избежать ошибки, так как существует путаница с терминами Screened и Shielded. Предлагается термин Shielded использовать только для тех случаев, когда экран имеет сложную конструкцию (фольга + оплетка).

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. В первом случае экрану часто присваивают букву F (Foiled), во втором — S (Shielded). Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или с продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.

Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.

Экран, наложенный на витую пару, уменьшает ее волновое сопротивление (impedance). По этой причине изоляция (диэлектрическое покрытие) проводов витой пары делается или более толстой, или пористой. Это нужно для того, чтобы довести импеданс до 100 Ом — стандартного значения для компьютерной проводки. Оба фактора (и экран, и утолщение изоляции) увеличивают диаметр кабеля, что нежелательно: число кабелей, которое можно проложить в монтажном коробе или желобе, уменьшается. Использование пористой изоляции также нежелательно: требуется специализированное оборудование для изготовления таких кабелей, из-за чего производство их удорожается. Кроме того, пористая изоляция неустойчива, легко сминается и плохо держит форму. Из-за указанных недостатков пористая изоляция применяется намного реже, чем сплошная.

Промышленные образцы

В Таблицах 2 и 3 приведены результаты разборки имеющихся у автора образцов экранированных кабелей, предназначенных для локальных компьютерных сетей (LAN-кабелей). Образцы делятся на две группы: кабели с некранированными витыми парами и общим экраном (см. Таблицу 2) и дважды экранированные кабели — с общим экраном и витыми парами, экранированными фольгой (см. Таблицу 3).

Данные, приведенные в Таблицах 2 и 3, списаны с оболочек кабелей. Обращает на себя внимание (см. Таблицу 2), что проверка технических характеристик кабелей выполнялась различными испытательными лабораториями, как американскими (UL, ETL), так и европейскими (EC DELTA). Некоторые изделия не имеют отметок о проверке, но содержат ссылки на соответствие стандартам (EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; CSA PCC FT1). Экран чаще всего обозначен словом SHIELDED, но иногда указывают и тип экрана (FTP).

В Таблице 3 следует обратить внимание на разницу в конструкции экранов отдельных пар: обмотка фольгированной пленкой — у европейских отделений компаний Siemens и AMP, а продольно наложенная фольгированная пленка (с нахлестом) — у израильской компании Teldor.

Какой кабель выбрать?

В литературе очень мало сопоставлений экранированных и неэкранированных кабелей. Опубликованные материалы касаются по отдельности тех и других, а сравнения двух видов кабелей, как правило, не содержат. Авторы статей как будто сговорились не помещать в одной и той же публикации результаты по экранированным и неэкранированным кабелям. По существу, не удается найти и практических рекомендаций, хотя они так необходимы. Все сказанное очень странно: дискуссии о том, какие кабели следует применять, идут в России во множестве и непрерывно.

Более того — и распространенность обоих типов кабеля в различных странах Европы также вызывает недоумение (см. Таблицу 4). Например, в Германии и Франции большинство проложенных кабелей — экранированные (в Германии больше STP, во Франции — FTP). В Великобритании же намного больше проложено неэкранированных кабелей (86%!). Как следует из опубликованных данных, подобная картина и в США. Возникает мысль, что использование тех или иных кабелей зависит не от их технических характеристик, а от решений государственных органов. Для России, насколько известно, такие решения только готовятся.

В связи с последним замечанием надо сказать следующее. К настоящему времени, на мой взгляд, совершенно недостаточно накопленных научных и технических знаний, чтобы сделать соответствующий выбор. Более семи лет мне приходилось отвечать на вопросы о кабелях для компьютерных сетей. Много раз меня спрашивали: какой выбрать кабель — экранированный или нет? Но ни разу не была поставлена задача о критериях такого выбора, о научном подходе. Вместе с тем есть возможность относительно небольшими усилиями внести ясность в эту проблему, проведя соответствующие исследования, например, в ОКБ кабельной промышленности или МТУСИ. Задуманная ассоциация поставщиков структурированных кабельных систем могла бы взять это дело под свое покровительство. Хотелось бы надеяться, что важность поставленной проблемы ни у кого не вызывает сомнений.

Смотрите так же:  Пуэ время срабатывания узо

Давид Яковлевич Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ КП, доцент МТУСИ. С ним можно связаться по тел.: (095) 583-5472.

Кабель RJ-45 — чем различаются категории кабеля

Что такое витая пара?

Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения 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. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым решением для построения локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C (зачастую ошибочно называемого RJ45 или RJ-45), немного большим, чем телефонный соединитель RJ11 .

Виды кабеля, который применяется в сетях

В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

  • 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, и т.д. Экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля. В зависимости от структуры проводников кабель применяется одно- и многожильный. 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 замечательно ведет себя при изгибах и скручиваниях. Кроме того, многожильный провод обладает большим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord), соединяющих периферию с розетками .

Конструкция кабеля RJ-45

Кабель обычно состоит из четырёх пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,5-0,65 мм. Кроме метрической, применяется система AWG, в которой эти величины составляют 24 или 22 соответственно. Толщина изоляции — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (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.

Также 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. Кроме этого, начинают применяться так называемые «молодые полимеры», которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогенов (такие кабели маркируются как LSZH — Low Smoke Zero Halogen и обычно имеют яркую окраску внешней оболочки).

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.

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 .

Категории кабеля RJ-45

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 применялся кабель и вообще без скруток — «лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США 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 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% сетей, установленных в 2004 году, использовали кабель категории CAT6.

CAT7 — Спецификация на данный тип кабеля пока не утверждена, 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).

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 .

Схемы обжимки

Данные схемы обжимки витой пары приведены для кабеля категории 5 (4 пары проводников). Обжимается коннектором 8P8C.

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). Нумерация в разъеме 8P8C.

Похожие статьи:

  • Витая пара 8 и 4 провода Denis Peshkov's Notes Developers notes and not only. Thursday, 2 January 2014 100 Мбит/с витая пара (4 провода VS 8 проводов) При использовании витой пары для поддержки скорости в 100 Мб/с используется ЧЕТЫРЕ провода. По умолчанию […]
  • Подключение разъема м 12 Разъемы M12 для датчиков и промышленных сетевых интерфейсов с соединением QUICKON Экранированные разъемы M12 с технологией быстрого подключения QUICKON (IDC-соединение) предназначены для промышленных сетей Ethernet, PROFINET, PROFIBUS и […]
  • Реле контроля тока ркт-1 ac100-400в Реле тока РКТ-1 контроль токов до 1А или до 5А, АС100-400В Реле тока РКТ-1 выдаёт управляющий сигнал при обнаружении выхода значения тока в однофазных сетях выше или ниже установленного. Реле контроля тока служит для контроля : […]
  • Реле тока дзт-11 Реле тока дифференциальные с торможением ДЗТ-11 ТУ 16-523. 464 -74 Реле типов ДЗТ-11, ДЗТ-11/2, ДЗТ-11/3, ДЗТ-11/4 предназначены для дифференциальной защиты одной фазы силовых трансформаторов. Реле типа ДЗТ-11/5 предназначены для […]
  • Пример расчета заземление Пример расчета заземление Для выполнения расчета заземления и определения сезонных климатических коэффициентов для вертикальных и горизонтальных заземлителей в СНиП 23.01.99 Климатические условия Рисунок 1 таблица А1 можно найти […]
  • Затягивание провода в плинтусах Затягивание провода в плинтусах Затраты труда рабочих-монтажников Средний разряд работ Затраты труда машинистов Окончание таблицы 10 Машины и механизмы Автомобили бортовые, грузоподъемность до 3 т Краны на автомобильном ходу при работе […]