Витая пара для роутера что это

Современный компьютер обязан быть подключенным к интернету. Если раньше это было прихотью владельца, то сейчас некоторые игры и программы без него не работают. Тем не менее, владельцы чаще обращают внимание на скорость оперативной памяти или частоту монитора, а качество сетевого оборудования остается на втором плане. Тем не менее, простой провод от роутера к компьютеру имеет много характеристик, и они могут влиять на стабильность соединения. Что такое витая пара, почему она витая, и откуда в ней берется интернет — разбираемся в нашем материале.

Информация передается по проводам: длинным, коротким, медным и даже стеклянным. В мире так много проводов, что, если связать их в один, то можно провести интернет на Луну и обратно. Однако, даже если это осуществимо, такой интернет гарантированно не будет работать. Потому что, кроме самого провода, есть еще тонна условий, при которых работает витая пара. Это категория проводника, тип, материал провода, качество экранирования, помехоустойчивость и многое другое. Все это определяет качество работы сети и распространяется как на многокилометровые линии связи, так и на домашних коротышек.

А для тех, кто предпочитает использовать беспроводные сети, можно посмотреть, какую точку доступа подобрать и как это сделать правильно:

Как витая пара передает сигнал

Для кого-то будет открытием, что по кабелю передаются не биты и байты, хотя технику мы называем цифровой. На самом деле, в проводе нет никакой информации, а только напряжение. Один компьютер задает вопрос, другой отвечает, и все это происходит с помощью передачи вольтажа через витые пары.

Для передачи информации компьютер делит ее на биты. Затем они шифруются в двоичную систему и передаются по кабелю. В это время информация выглядит как простые электрические импульсы разной длительности (частоты) и с разным вольтажом. При этом, передаются два сигнала: один с положительным напряжением, другой — с отрицательным. Принимая сигнал, дешифратор складывает напряжения и в сумме получает ноль. Таким образом, зная вольтаж, длительность импульса и разницу напряжений, сетевая карта понимает, какой код ей посылает собеседница.

Для отправки кода «0 1» необходимо, условно, передать по проводу электрический импульс размером в 6 В и -6 В и длительностью 3 мс. За ним следуют другие коды, например, «1 1». Его компьютер зашифрует как импульс в 4 В и -4 В и 0.5 мс. Это можно представить в виде графика периодических сигналов:

С точки зрения простого человека без физико-математической корочки в кармане такое объяснение будет понятным и достаточным, чтобы представить, что творится в витой паре во время передачи сигнала. В информатике этот процесс называется манчестерским кодом и это находится на первом уровне OSI. Так называют 7 уровней движения информации от бита к понятному для человека изображению на экране. Движение электрических или световых сигналов это первый, «физический» уровень. Там и работает витая пара.

От советской лапши к современному UTP

Для передачи высокочастотного сигнала не всегда использовался провод с несколькими витыми парами. Не будем заглядывать в историю совсем далеко, а остановимся на времени, когда телефония уверенно поселилась в каждой квартире 80-х. Вполне реально, что у кого-то и до сих пор работает телефонный аппарат по старой DSL-линии. Он подключен таким проводом:

Это телефонный провод ТРП для прокладки сети в помещениях. В народе его называют лапшой из-за сходства с плоскими макаронами. Обычно используется для «доводки» сигнала к нужному месту. Сейчас таким проводом сигнальные линии не ведут, а используют современные UTP патч-корды.

Еще один способ передать высокочастотные данные на средние расстояния — коаксиальные провода. Сигнальный провод защищен от наводок экранированием:

Коаксиальный кабель используют и сейчас, например, в радио и спутниковой связи, а также в антеннах для приема цифрового или аналогового телевидения. Впрочем, его могут применять везде, где необходимо соединить между собой два чувствительных к помехам устройства.

Помимо «домашних» и всем известных проводов, в современных сетях есть и другие. Это многожильные провода-трассы с 25 парами, экранированные и усиленные, а также оптоволоконные проводники с разным количеством стеклянных жил, в том числе и витые пары.

Для чего так много разновидностей витой пары

С помощью витой пары соединяют не только роутер и компьютер. Есть более глобальные применения. Так, один проводник предназначен только для помещений, а другой способен работать на улице под прямыми лучами солнца. Первый растянется и испортится на больших расстояниях, а другой спокойно выдержит вытягивание на десятки метров. Где-то достаточно протянуть простой провод без экрана, а в другом месте будет много посторонних сигналов, поэтому и провод нужен соответствующий. Для этого предназначены разные типы витой пары.

UTP — самый простой и нежный кабель. Не защищен от внешних помех, а также не любит растягивание. Зато он мягкий и хорошо сгибается. Подходит для дома и офиса.

FTP — то же самое, но с дополнительным экранированием. То есть, все пары закутаны в фольгу. Имеет те же физические плюсы и минусы первого варианта, только более устойчив к помехам. Такие провода — минимум для использования в производственных помещениях с посторонними помехами.

STP — все то, что есть в предыдущих, плюс защитная металлическая оплетка.

SFTP — каждая пара завернута в собственную фольгу, а общий провод защищен металлической оплеткой.

U/FTP — каждая пара в фольге, остальное все как у UTP.

F/FTP — для каждой пары фольга, плюс общая для всего провода.

SF/FTP — каждая пара экранирована, плюс весь провод защищен металлической оплеткой, а для жесткости добавляют стальную проволоку. Это провод для построения длинных трасс.

Для домашнего интернета вполне хватает простого UTP. Максимум — FTP, если это многоквартирный дом и нужно защитить сигнал от микроволновок и роутеров с точками доступа 5 ГГц. Остальные используются для прокладки внешних линий между зданиями или на большое расстояние, где сигнал обязательно защищают от внешних помех и стремятся максимально сохранить качество.

Категории витой пары

Категории витой пары определяются основными характеристиками провода: максимальная частота сигнала и толщина проводника. Чем выше допустимая частота в проводе, тем лучше его качественные показатели и способность удерживать скорость на протяжении десятков метров. В основном используются «5e» и «6» категории, хотя всего их 10:

Между прочим, та самая «лапша» — это витая пара Cat. 1, и она до сих пор встречается в частных жилых секторах под ADSL. Остальные категории вышли из обихода (2, 3, 4) или еще не нашли широкого применения в домашних сетях (6a, 7, 7a). Тем не менее, это вопрос времени, так как соединения со скоростью более 1 Гбит/с уже существуют и предлагаются провайдерами.

Другие характеристики

С категорией витой пары определиться несложно, потому что в компьютерных магазинах пользователю вряд ли предложат что-то, кроме проводов Cat. 5e или Cat. 6. Гораздо важнее выбрать провод по другим параметрам.

Во-первых, учитываем материал, из которого сделаны жилы витой пары. Самый дешевый и доступный вариант — это алюминий. Проводит электричество в 1,7 раза хуже меди, любит окисляться при контакте с кислородом и не любит изгибы. Как основа для качественной сигнальной трассы сразу отметается, даже если это домашняя сеть со скоростью до 100 Мбит/с. Единственный плюс такого провода — дешевое производство.

Чуть лучше — омедненный алюминий. Все то же самое, только алюминий покрыт нанослоем меди для защиты от окисления. Проходим мимо.

Единственно верный путь — чистая медь. Это лучшая электропроводность, устойчивость к окислению, стойкость к изгибам и гарантия стабильности в месте соединения провода и клеммы. Разумеется, это самый дорогой провод из витых пар.

Однако наличие проводников из чистой меди составляет только половину дела. Медный провод производить дорого, поэтому и здесь есть нюансы. Следующий важный параметр, который указывает на качество проводника — это толщина медной жилы. Тут тоже есть свои стандарты:

Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление линии, а значит, выше скорость передачи информации на большие расстояния. В обычных сетях используют 23-24 AWG, и этого достаточно. Тем более, что фанатично искать провод с «толстыми» парами не стоит хотя бы из-за стандартов ISO. Они говорят, что 22-24 AWG — это разумные пределы для того, чтобы провод без проблем помещался в контактах коннекторов и розеток (до 0,64 мм). Впрочем, если говорить о домашних сетях, то AWG 24 — это разумный предел для любых систем и скоростей.

Витая пара бывает одножильная и многожильная. Провод с цельными жилами подходит для разводки сети по стенам, в кабель-каналах или для организации длинных трасс. Физические и электрические свойства цельного медного провода лучше, чем у многожилки. В основном это прочность и помехоустойчивость. Многожильный провод применяется для сборки заводских патч-кордов. Его свойств достаточно для передачи информации между устройствами на небольшом (до 5 м) расстоянии. Он хорошо принимает форму и устойчив к изломам.

Несмотря на стандарты в Cat. 5e, производители могут выпускать провода с двумя парами вместо четырех. Количество пар играет роль в сетях со скоростью выше 100 Мбит/с. Учитываем этот момент и берем полноценный кабель со всеми парами, чтобы потом спокойно переключиться на высокоскоростной тариф, подключить видеонаблюдение и смотреть фильмы в 4К без проблем с пропускной способностью.

Хорошему проводу — хорошая изоляция. Качественная витая пара должна защищаться толстой, но мягкой оболочкой. Тогда провод будет легче свернуть, направить в кабель-канале, а еще он не перетрется и будет уверенно держаться в клипсе сетевого разъема. Хорошая изоляция — это также защита от потери сигнала на больших расстояниях, где полимерное покрытие проводника работает как электромагнитный диэлектрик.

Коннекторы RJ-45

Registered Jack — стандартизированный разъем. Как и витая пара, коннектор имеет разные категории и уровни качества.

Для каждого типа витой пары применяется свой разъем. Для проводов Cat. 5 и 5e используют первый вариант (см. изображение выше). Он знаком каждому пользователю и способен переварить толщину проводников до 24 AWG. Более ничем не примечателен.

Для построения экранированных сетей используется джек Cat. 6. Он может зажимать провода до 23 AWG, а также имеет металлический корпус, который соединяется с фольгой в проводе и создает единый помехоустойчивый контур между устройствами.

Соответственно, для проводов высших категорий есть другие коннекторы. Но это серверный уровень и домашний пользователь вряд ли столкнется даже с коннекторами типа 6a.

Пригодность разъема для разного типа проводов диктуется не только размерами клипсы, что удерживает провод в разъеме, но и типами ножей, которые пробивают оболочку каждого провода в паре и соединяются с медью. А еще качеством позолоты контактов.

Почему пар несколько и за что они отвечают

Для приема и передачи данных в проводе используется два способа расположения витых пар в коннекторах. Это прямой и перекрестный обжим. Для современных сетевых устройств нет разницы в распиновке, потому что устройства умеют делать это автоматически на уровне разъема. Поэтому в основном используется прямой обжим и соответствующая ему распиновка пар:

В соединениях до 100 Мбит/с данные передаются только двумя парами: одна занимается отправкой сигнала (называют TX), другая приемом (RX). То есть, Transfer и Receive. Причем в каждой паре оба провода работают в одном направлении. Только по одному бежит положительное напряжение, а в другом — отрицательное. Это мы разобрали в начале статьи. Остальные пары задействуются под нужды PoE (подключение IP-камер), телевидения или телефонии. Для работы высокоскоростных линий задействуют все четыре пары.

Провода обозначают стандартными цветами, где каждая пара имеет свой основной цвет. Это сделано для удобства, так как прозванивать восемь одноликих проводов при каждом обжиме —занятие утомительное. Физической разницы между парами нет, главное, чтобы провод был обжат одинаково с обоих концов.

Почему пара «витая» и что такое экранирование

По проводу передаются электрические импульсы с высокой частотой. В самом начале эти импульсы сильные и отчетливые, а к концу провода их амплитуда снижается. Это называется затуханием сигнала или «вносимыми потерями». Отношение силы выходного сигнала в начале провода к силе входного сигнала в конце измеряют в децибелах. Чем выше разница, тем хуже качество сигнала. Обычно сигнал портится на больших расстояниях, если спецификации витой пары не соответствуют заявленным или нарушаются правила построения сетей. Немалую роль в качестве сигнала играет материал проводников, их правильный обжим в коннекторе, а также защита от собственных и внешних наводок.

Как сократить потери сигнала на длинных трассах:

• Использовать провод с медными парами большого диаметра (AWG 22-23);
• Подобрать провод с толстой оболочкой, которая обладает лучшими диэлектрическими свойствами;
• Использовать провода из серебра (да, такое тоже бывает);
• Включить в трассу усилитель сигнала.

То есть, если нужно передать сигнал на очень большое расстояние, то без репитера это не получится. Принцип работы такой же, как и у повторителя для WiFi: берется редуцированный сигнал, преобразуется в исходный по мощности и отправляется следующей станции или адресату. Для этого есть специальные устройства — экстендеры Ethernet. Или роутер (он же свитч). То есть, если сигнал тухнет через каждые 100 метров, то можно переподключать линию на свитчах и передавать сигнал дальше. Но это в теории.

На практике сигнал в витой паре перемешивается с различными помехами. Это сигналы сотовой сети, радиосигнал роутера, высокочастотные волны от микроволновой печи и даже низкочастотный шум от двигателя автомобиля. Помимо этих явлений есть и внутренние, когда одна пара вносит паразитные сигналы в другую пару и возникают перекрестные помехи.

От внешних воздействий на сигнал провод защищают алюминиевой фольгой. В зависимости от типа и категории провода, такая фольга может защищать каждую пару отдельно или весь провод целиком. Для защиты от сильных помех также используют металлическую оплетку.

Для снижения наводок между пар придумали другой способ — витые провода:

Из начальной физики мы знаем, что движение электричества в проводе создает электромагнитное поле. Это поле может влиять и взаимодействовать на поле и сигнал других проводов. От таких наводок нельзя избавиться, но ими можно управлять. Для этого все пары в проводе смещены относительно друг друга и имеют одинаковый шаг витка. Таким образом, влияние помех распределяется равномерно и становится предсказуемым для передатчиков.

Вместо тысячи слов

Если поднимать всю теорию о витой паре, возвращаемых сигналах, помехах и различных электромагнитных явлениях, можно написать диссертацию, магистерскую работу, а может и диплом для технического ВУЗа. Тем не менее, общее понимание работы витой пары мы рассмотрели. Этого должно быть достаточно, чтобы любой пользователь (особенно гуманитарий) мог прочитать статью и выбрать хороший провод для своей сети. И построить ее так, чтобы потом не пришлось все переделывать.

Пошаговая инструкция по выбору хорошего провода для дома:

• Не экономить на качестве. Выбирать только медные провода.
• Если это провод для разводки по плинтусам и стенам, то пусть это будут одножильные пары.
• Следить за диаметром меди: не менее AWG 24, а по-русски — 0,51 мм.
• Выбирать провод категории 5e.
• Желательно, чтобы оболочка была плотная, но мягкая, а пары в проводе не перемещались при сдавливании провода.
• Для полноценной сети нужны все полные пары — две под интернет, две под видеонаблюдение, телефонию. Или все четыре для гигабитной сети.
• Если это провод для дома, а рядом нет микроволновок или GSM-усилителей, то можно брать обычный UTP.
• Если нужно провести интернет по улице — выбираем жесткую оплетку и желательно с экранизацией. Учитываем, что для экранированного кабеля нужны специальные коннекторы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Витая пара – один из самых распространенных видов кабеля в сфере телекоммуникаций. Впрочем, за этим названием скрывается не одна конкретная разновидность целая группа кабелей, имеющих определенные различия в конструкции и предназначении. Об этом мы и расскажем подробнее.

Кабель витая пара – назначение

Чтобы лучше понимать, о чем идет речь, стоит начать с назначения. Витая пара – это тот самый провод в серой оплетке, с помощью которого производится подключение к интернету. Причем его используют не только для того, чтобы провести интернет в квартиру или офис, но и в качестве коммутационного шнура, патч-корда, служащего для подключения отдельных устройств. Самый простой пример: соединение стационарного ПК с роутером или монтаж видеонаблюдения.

Ее высокая популярность обусловлена:

• невысокой стоимостью,
• универсальностью,
• высокой стабильностью передачи сигнала.

Чтобы лучше понять, каким образом при невысокой цене достигается универсальность и поддерживается высокое качество сигнала, следует обратиться к строению кабеля.

Устройство и разновидности

Имеет кабель витая пара устройство следующего типа: внутри общей оболочки из ПВХ находится 4 или 8 медных проводов в индивидуальной изоляции, помеченной цветовой маркировкой. Жилы внутри идут не напрямую, а скручены попарно – этим и обусловлено название. Это необходимо для того, чтобы снизить негативное влияние электромагнитных помех от одного провода на другой. Более того, различные пары жил имеют разное количество и разный шаг витков, что также влияет на снижение уровня помех, но уже не в одной паре, а между ними.

Такое строение – наиболее распространенное, но некоторые разновидности витой пары имеют гораздо более сложное устройство и различаются по одному или нескольким аспектам. По ним же можно произвести и разделение их на виды.

По типу жил

• Одножильный – каждый провод состоит всего из одной медной жилы толщиной 0,3-0,6 мм. Главный недостаток – низкая износостойкость. При периодическом изгибании в одном и том же месте медные проводники быстро ломаются.
• Многожильный – каждая жила состоит из множества тончайших проволочек и не ломается при сгибании и скручивании, однако из-за небольшого сечения проводников сигнал в них затухает быстрее, поэтому общая длина кабеля не может быть больше 100 м.

По методу экранирования

Скручивание жил уменьшает наводки, но полностью не устраняет их, поэтому еще одно отличие кабеля витая пара заключается в наличии одного или нескольких металлических экранов. Об этом свидетельствует маркировка:

• UTP – самый простой и дешевый тип без дополнительного экранирования. Именно он, в основном, используется интернет-провайдерами при проведении интернета в квартиры.
• FTP (он же F/UTP) – кабель с общим экраном из фольги.
• STP (S/UTP) – с общим экраном из металлической оплетки.
• S/FTP – с двойным экраном из фольги и оплетки.
• U/FTP – с фольгированием каждой пары, но без общего экрана.
• S/FTP – с фольгированием каждой пары и общей оплеткой.
• F/FTP – с фольгированием пар и общим экраном из фольги.
• SF/FTP – с фольгированием пар и двойным общим экраном из фольги и оплетки.

Экранированные типы, в частности FTP, обычно используются для создания патч-кордов в локальных сетях с высокой пропускной способностью или монтаже линий с высокой плотностью кабелей.

По области применения

Различается цветом общей оболочки:

• Черная – для уличного монтажа. Имеет толстую общую оболочку из полиэтилена. Иногда включает дополнительную жилу из стального тросика для большей прочности или так называемую разрывную нить – капроновую нить, с помощью которой легко и без повреждения экрана вскрывается наружная оболочка.
• Серая – привычная для большинства витая пара для монтажа внутри помещений.
• Оранжевая – кабель, не поддерживающий горение. Применяется на пожароопасных объектах.

По форме сечения

• Круглый.
• Плоский – для прокладки под ковролином и другими покрытиями. Менее устойчив к помехам.

Категории витой пары

Помимо различных видов она также делится на категории с цифро-буквенной маркировкой. Всего их 10, и чем выше номер, тем выше надежность и пропускная способность.

• UTP Cat.1 – две жилы без скрутки и экранирования. Устарела, не используется.
• UTP Cat.2 – 4 жилы. Устарела из-за малой полосы пропускания.
• UTP Cat.3 – 8 жил, скрученных попарно. Обеспечивает пропускную способность до 100 Мбит/с. Максимальная длина линии – 100 м. Сейчас, в основном, применяется для прокладки телефонных линий.
• UTP Cat.4 – 8 жил. Пропускная способность – до 16 Мбит/с. Устарела, не используется.
• UTP Cat.5 – 4 скрутки. Максимальная скорость – до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1 Гбит/с – при 4.
• UTP Cat.5E – улучшенная «версия» предыдущей категории. Более тонкий и дешевый кабель, но не менее надежный. Самый популярный в настоящий момент.
• UTP Cat.6E – 4 скрутки без экрана. Пропускная способность – до 10 Гбит/с на линии длиной до 55 м. Вторая по популярности категория.
• UTP Cat.6А – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Пропускная способность та же, но допустимая длина увеличена до 100 м.
• UTP Cat.7 – аналог прошлой категории с измененной частотной полосой.
• UTP Cat.7A – 4 скрутки, S/FTP или F/FTP. Максимальная скорость – 40 Гбит/с по линии до 50 м и 100 Гбит/с – по линии до 15 м.

Также в настоящий момент идет разработка 8 категории, но в массовое использование она пока не запущена.

Какой кабель витая пара лучше?

Ответить на этот вопрос и просто и сложно одновременно. С одной стороны, можно однозначно сказать, что экранированный кабель лучше неэкранированного. С другой – вместе с ростом надежности и защищенности растет и цена за 1 м, при этом переплачивать за надежность стоит далеко не всегда.

Резюмируя, можно сказать, что для домашнего использования витой пары Cat.5e более чем достаточно. При профессиональном же монтаже следует руководствоваться спецификациями категории и общими условиями на объекте, где производится монтаж.

From Wikipedia, the free encyclopedia

This article is about the type of wiring. For the film, see Twisted Pair (film).

Twisted pair cabling is a type of communications cable in which two conductors of a single circuit are twisted together for the purposes of improving electromagnetic compatibility. Compared to a single conductor or an untwisted balanced pair, a twisted pair reduces electromagnetic radiation from the pair and crosstalk between neighbouring pairs and improves rejection of external electromagnetic interference. It was invented by Alexander Graham Bell.^[1]

For additional noise immunity, twisted-pair cabling may be shielded. Cable with shielding is known as shielded twisted pair (STP) and without as unshielded twisted pair (UTP).

Explanation[edit]

A twisted pair can be used as a balanced line, which as part of a balanced circuit can greatly reduce the effect of noise currents induced on the line by coupling of electric or magnetic fields. The idea is that the currents induced in each of the two wires are very nearly equal. The twisting ensures that the two wires are on average the same distance from the interfering source and are affected equally. The noise thus produces a common-mode signal which can be cancelled at the receiver by detecting the difference signal only, the latter being the wanted signal.

Common-mode rejection starts to fail on untwisted wires when the noise source is close to the signal wires; the closer wire will couple with the noise more strongly and the receiver will be unable to eliminate it. This problem is especially apparent in telecommunication cables where pairs in the same cable lie next to each other for many miles. Twisting the pairs counters this effect as on each half twist the wire nearest to the noise-source is exchanged. Provided the interfering source remains uniform, or nearly so, over the distance of a single twist, the induced noise will remain common-mode.

The twist rate (also called pitch of the twist, usually defined in twists per metre) makes up part of the specification for a given type of cable. When nearby pairs have equal twist rates, the same conductors of the different pairs may repeatedly lie next to each other, partially undoing the benefits of twisting. For this reason it is commonly specified that, at least for cables containing small numbers of pairs, the twist rates must differ.^[2]

In contrast to shielded or foiled twisted pair (typically S/FTP or F/UTP cable shielding), UTP cable is not surrounded by any shielding. UTP is the primary wire type for telephone usage and is very common for computer networking.

History[edit]

The earliest telephones used telegraph lines which were single-wire earth return circuits. In the 1880s electric trams were installed in many cities, which induced noise into these circuits. In some countries, the tram companies were held responsible for disruption to existing telegraph lines and had to pay for remedial work.^[a] For new installations, however, it was necessary to protect against existing trams from the outset. Interference on telephone lines is even more disruptive than it is on telegraph lines. Telephone companies converted to balanced circuits, which had the incidental benefit of reducing attenuation, hence increasing range.

As electrical power distribution became more commonplace, this measure proved inadequate. Two wires, strung on either side of cross bars on utility poles, shared the route with electrical power lines. Within a few years, the growing use of electricity again brought an increase of interference, so engineers devised a method called wire transposition, to cancel out the interference.

In wire transposition, the wires exchange position once every several poles. In this way, the two wires would receive similar EMI from power lines. This represented an early implementation of twisting, with a twist rate of about four twists per kilometre, or six per mile. Such open-wire balanced lines with periodic transpositions still survive today in some rural areas.

Twisted-pair cabling was invented by Alexander Graham Bell in 1881.^[4] By 1900, the entire American telephone network was either twisted pair or open wire with transposition to guard against interference. Today, most of the millions of kilometres of twisted pairs in the world are outdoor landlines, owned and maintained by telephone companies, used for voice service.

Unshielded twisted pair[edit]

Unshielded twisted pair (UTP) cables are found in many Ethernet networks and telephone systems. For indoor telephone applications, UTP is often grouped into sets of 25 pairs according to a standard 25-pair color code originally developed by AT&T Corporation. A typical subset of these colours (white/blue, blue/white, white/orange, orange/white) shows up in most UTP cables. The cables are typically made with copper wires measured at 22 or 24 American Wire Gauge (AWG),^[5] with the coloured insulation typically made from an insulator such as polyethylene or FEP and the total package covered in a polyethylene jacket.

For urban outdoor telephone cables containing hundreds or thousands of pairs, the cable is divided into small but identical bundles. Each bundle consists of twisted pairs that have different twist rates, as pairs having the same twist rate within the cable can still experience some degree of crosstalk. The bundles are in turn twisted together to make up the cable.

UTP is also the most common cable used in computer networking. Modern Ethernet, the most common data networking standard, can use UTP cables, with increasing data rates requiring higher specification variants of the UTP cable. Twisted-pair cabling is often used in data networks for short and medium-length connections because of its relatively lower costs compared to optical fibre and coaxial cable.

As UTP cable bandwidth has improved to match the baseband of television signals, UTP is now used in some video applications, primarily in security cameras.^[6] As UTP is a balanced transmission line, a balun is needed to connect to unbalanced equipment, for example any using BNC connectors and designed for coaxial cable.

Cable shielding[edit]

Twisted pair cables may incorporate shielding in an attempt to prevent electromagnetic interference. Shielding provides an electrically conductive barrier to attenuate electromagnetic waves external to the shield. The shield also provides a conduction path by which induced currents can be circulated and returned to the source via ground reference connection. Such shielding can be applied to individual pairs or to a collection of pairs. Shielding may be foil or braided wire.

When shielding is applied to a collection of pairs, it is usually referred to as screening, but usage among vendors and authors in applying such words as screening, shielding, and STP (shielded twisted pair) can be subject to variability.^[7][8]

ISO/IEC 11801:2002 (Annex E) attempts to internationally standardize the various shielding designations for twisted pair (TP) cables using an explicit two-part abbreviation in the form of x/xTP, where the first x indicates the shielding for the overall cable and the second x indicates the shielding for individual pairs or quads, where each x can be:

• U for unshielded,
• S for braided shielding (in outer layer only), and/or
• F for foil shielding.

Shielded Cat 5e, Cat 6/6A, and Cat 8/8.1 cables typically have F/UTP construction, while shielded Cat 7/7_A and Cat 8.2 cables use S/FTP construction.^[9]

Because the shielding is conductive, it may also serve as a path to ground. A foil-shielded, twisted pair cable may have an integrally incorporated grounding wire called a drain wire which makes electrical contact with the shield. The purpose of the drain wire is for easy connection to terminals which are usually designed for connection of round wires.

Common shield construction types include:

Individual shield (U/FTP)

Individual shielding with aluminium foil for each twisted pair or quad. Common names: pair in metal foil (PiMF), shielded twisted pair, screened twisted pair. This type of shielding helps prevent EMI from entering or exiting individual pairs and also protects neighbouring pairs from crosstalk.

Overall shield (F/UTP, S/UTP, and SF/UTP)

Overall foil, braided shield or braiding with foil across all of the pairs within the 100 ohm twisted pair cable. Common names: foiled twisted pair, shielded twisted pair, screened twisted pair. This type of shielding helps prevent EMI from entering or exiting the cable.

Individual and overall shield (F/FTP, S/FTP, and SF/FTP)

Individual shielding using foil between the twisted pair sets, and also an outer foil or braided shielding. Common names: fully shielded twisted pair, screened foiled twisted pair, shielded foiled twisted pair, screened shielded twisted pair, shielded screened twisted pair. This type of shielding helps prevent EMI from entering or exiting the cable and also protects neighbouring pairs from crosstalk.

An early example of shielded twisted-pair was IBM STP-A, which is a two-pair 150 ohm S/FTP cable defined in 1985 by the IBM Cabling System specifications, and used with Token Ring or FDDI networks.^[7][10]

Common industry nomenclature for cable construction types

Industry abbreviations	ISO/IEC 11801 designation[A]	Cable shielding	Pair shielding	Illustration
UTP, TP	U/UTP	None	None
FTP, STP, ScTP	F/UTP	Foil	None
STP, ScTP	S/UTP	Braiding	None
SFTP, S-FTP, STP	SF/UTP	Braiding and Foil	None
STP, ScTP, PiMF	U/FTP	None	Foil
FFTP, STP	F/FTP	Foil	Foil
SSTP, SFTP, STP, STP PiMF	S/FTP	Braiding	Foil
SSTP, SFTP, STP	SF/FTP	Braiding and Foil	Foil

Types[edit]

Analog telephone[edit]

Before digital communication and Ethernet became widespread there was no international standard for telephone cable. Standards were set at a national level. For instance, in the UK the General Post Office specified CW1293 and CW1308 cables. CW1308 was a similar specification to the earlier CW1293 but with an improved color code. CW1293 used mostly solid colours on the cores making it difficult to identify the pair it was twisted with without stripping back a large amount of sheath. To solve this problem. CW1308 has narrow rings of the paired color printed over the base colour. Both cables are a similar standard to category 3 cable.^[11][12]

Prior to the common use of polyethylene and other plastics for insulation, telephone twisted pair cable was insulated with waxed paper or cotton with a wax coating applied to the copper. The overall sheath of this type of cable was usually lead. This style of cable came into use in the late 19th century shortly after the invention of the telephone.^[13] The cable termination in termination boxes were sealed with molten wax or a resin to prevent the ingress of moisture which would seriously degrade the insulating properties of the paper insulation.^[14] However, such seals made future maintenance and changes more difficult. These cables are no longer made but are still occasionally encountered in old buildings and in various external areas, commonly rural villages.

Building infrastructure[edit]

Standard types of twisted pair cabling

Name	Typical construction	Bandwidth	Applications	Notes
Level 1		400 kHz	Telephone and modem lines	Not described in EIA/TIA recommendations. Unsuitable for modern systems.[15]
Level 2		4 MHz	Older terminal systems, e.g. IBM 3270	Not described in EIA/TIA recommendations. Unsuitable for modern systems.[15]
Cat 3	UTP[16]	16 MHz[16]	10BASE-T, 100BASE-T4[16]	Described in EIA/TIA-568. Unsuitable for speeds above 16 Mbit/s. Now mainly for telephone cables.[16]
Cat 4	UTP[16]	20 MHz[16]	16 Mbit/s Token Ring[16]	Not commonly used[16]
Cat 5	UTP[16]	100 MHz[16]	100BASE-TX, 1000BASE-T[16]	Common for current LANs. Superseded by Cat 5e, but most Cat 5 cables meet Cat 5e standards.[16] Limited to 100 m between equipment.
Cat 5e	UTP,[16] F/UTP, U/FTP[17]	100 MHz[16]	1000BASE-T, 2.5GBASE-T[16]	Enhanced Cat 5. Common for current LANs. Same construction as Cat 5, but with better testing standards.[16] Limited to 100m between equipment.
Cat 6	UTP,[16] F/UTP, U/FTP[18]	250 MHz[16]	5GBASE-T, 10GBASE-T	ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002), ANSI/TIA 568-B.2-1. Limited to 55 m distance at 10GBASE-T
Cat 6A	UTP, F/UTP, U/FTP, S/FTP	500 MHz	5GBASE-T, 10GBASE-T	Improved standards, tested to 500 MHz. Full 100 m distance at 10GBASE-T ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. 2. (2008), ANSI/TIA-568-C.1 (2009)
Cat 7	S/FTP, F/FTP	600 MHz	?	ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002). Only with GG45 or TERA connectors. It is not recognized by the EIA/TIA.
Cat 7A	S/FTP, F/FTP	1 GHz	?	ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. 2. (2008). Only with GG45 or TERA connectors. It is not recognized by the EIA/TIA.
Cat 8.1	F/UTP, U/FTP	2 GHz	25GBASE-T, 40GBASE-T	ANSI/TIA-568-C.2-1, ISO/IEC 11801-1:2017
Cat 8.2	S/FTP, F/FTP	2 GHz	25GBASE-T, 40GBASE-T	ISO/IEC 11801-1:2017

Loaded[edit]

A loaded twisted pair has intentionally added inductance and was formerly common practice on telecommunication lines. The added inductors are known as load coils and reduce attenuation for voiceband frequencies but increase it on higher frequencies. Load coils reduce distortion in voiceband on very long lines.^[19] In this context a line without load coils is referred to as an unloaded line.

Bonded[edit]

A bonded twisted pair is a construction variant in which the two wires of each pair are bonded together for the length of the cable. Pioneered by Belden, it is intended to help assure configuration consistency during and after installation. One key benefit is that the noise immunity performance of the cable can be protected despite potentially rough handling.^[20] The enhanced performance may be unnecessary and bonding reduces the flexibility of the cable and makes it prone to failure where it is flexed.^[21]

Twisted ribbon cable[edit]

A twisted ribbon cable is a variant of standard ribbon cable in which adjacent pairs of conductors are bonded and twisted together. The twisted pairs are then lightly bonded to each other in a ribbon format. Periodically along the ribbon, there are short sections with no twisting where connectors may be attached using the usual ribbon cable IDC techniques.^[22]

Solid-core vs. stranded cable[edit]

A solid-core cable uses one solid wire per conductor and in a four-pair cable there would be a total of eight solid wires.^[16] Stranded cable uses multiple wires wrapped around each other in each conductor and in a four-pair with seven strands per conductor cable, there would be a total of 56 wires (2 per pair × 4 pairs × 7 strands).^[16]

Solid core cable is intended for permanently installed runs (permanent link). It is less flexible than stranded cable and is more prone to failure if repeatedly flexed due to work hardening. Stranded cable is used at patch panels and for connections from wall-ports to end devices (patch cord or drop cable), as it resists cracking of the conductors.

Connectors are designed differently for solid core than for stranded. Use of a connector with the wrong cable type can lead to unreliable cabling. Plugs designed for solid and stranded core are readily available, and some vendors even offer plugs designed for use with both types. The punch-down blocks on patch-panel and wall-port jacks are designed for use with solid core cable. These work via the insulation-displacement method, whereby the device pierces the sides of the insulation and «bites» into the copper conductor to form a connection. Punchdown blocks are used as patch panels or as break-out boxes, for twisted pair cable.

Properties[edit]

Twisted pair has the following useful attributes:^[23]

• Electrical noise going into or coming from the cable can be prevented.
• Crosstalk is minimized.
• Cheapest form of cable available for networking purposes.
• Easy to handle and install.

Twisted pair has the following limitations:

• Deformation: twisted pair’s susceptibility to electromagnetic interference greatly depends on the pair twisting schemes staying intact during the installation. As a result, twisted pair cables usually have stringent requirements for maximum pulling tension as well as minimum bend radius. This fragility of twisted-pair cables makes the installation practices an important part of ensuring the cable’s performance.^[24]
• Delay skew: due to different twist rates used to minimize crosstalk between the pairs, different pairs within the cable have different lengths and thus different delays. This can degrade image quality when multiple pairs are used to carry components of a video signal. Low skew cable is available to mitigate this problem.^[25][26]
• Imbalance (see balanced line): differences between the two wires in a pair can cause coupling between the common mode and the differential mode. Line differential to common mode conversion produces common-mode currents that can cause external interference and can produce common-mode signals in other pairs. Common mode to differential mode conversion can produce differential mode signals from common-mode interference from other pairs or external sources. Imbalance can be caused by asymmetry between the two conductors of the pair from each other and in relationship to other wires and the shield. Some sources of asymmetry may result from differences in the conductor diameter and insulation thickness.^[b][27]

See also[edit]

• ANSI/TIA-568
• Balanced line
• Copper wire and cable
• Ethernet over twisted pair
• Litz wire
• Registered jack, often used as connectors for twisted pair
• Star quad cable increases cancellation of interference
• Tip and ring

Notes[edit]

References[edit]

External links[edit]

Media related to Twisted-pair cables at Wikimedia Commons