1.3 Призначення, характеристики та послідовності витої пари.
Найбільш популярним матеріалом для побудови сучасних комп'ютерних мереж є вита пара. На сьогодні це недорогий і універсальний кабель для створення локальних комунікацій практично будь-якого рівня складності. Час поширення сигналу 8-12 нс/м. Загасання сигналу 12-28 дБ на 100м за частоти 10 МГц. Сучасні кабелі на основі витої пари дозволяють розвинути швидкість передачі до 100 Мбіт/с і більше. Максимальна довжина мережі неповинна перевищувати 95м. Для підключення ПК до мережі використовують роз’єми типу RJ-45.
Кабель на основі витих пар являє собою декілька пар скручених попарно ізольованих мідних проводів у єдиній діелектричній (пластиковій) оболонці.
Він досить гнучкий і зручний для прокладки. Скручування проводів дозволяє звести до мінімуму індуктивні наведення кабелів один на одного й знизити вплив перехідних процесів.
З
азвичай
в кабелі міститься дві або чотири виті
пари.
Рис. 3. Зовнішній вигляд кабелю «вита пара»
Відповідно до стандарту EIA/TIA 568, повний хвильовий опір найбільш розповсюджених кабелів категорій 3, 4 і 5 повинен становити 100 Ом ±15% у частотному діапазоні від 1 МГц до максимальної частоти кабелю. Вимоги: величина хвильового опору може перебувати в діапазоні від 85 до 115 Ом. Тут же слід зазначити, що хвильовий опір екранованої витої пари STP по стандарту повинен бути рівним 150 Ом ±15%. Для узгодження опорів кабелю й устаткування у випадку їхньої розбіжності застосовують трансформатори (Balun). Існує також екранована вита пара із хвильовим опором 100 Ом, але використовується вона досить рідко.
Другий найважливіший параметр, що задається стандартом, – це максимальне загасання сигналу, переданого по кабелю, на різних частотах. У таблиці 1 наведені граничні значення величини загасання в децибелах для кабелів категорій 3, 4 і 5 на відстань 1000 футів (тобто 305 метрів) при нормальній температурі навколишнього середовища 20°С.
Час поширення сигналу 8-12 нс/м.
Загасання сигналу 12-28 дБ на 100м за частоти 10 МГц.
Сучасні кабелі на основі витої пари дозволяють розвинути швидкість передачі до 100 Мбіт/с і більше.
Максимальна довжина мережі неповинна перевищувати 95м.
Для підключення ПК до мережі використовують роз’єми типу RJ-45.
Кабелі на основі витих пар з мідними провідниками, що застосовуються в СКС, призначені для передачі електричних сигналів.
Кабель містить декілька скручених з різними кроками витих пар проводів і може мати кілька додаткових захисних, екрануючих і технологічних елементів, що утворюють сердечник. Кожен провід забезпечується ізоляцією із суцільного або спіненого діелектрика.
Використання останнього трохи знижує питому масу кабелеві і значно поліпшує його частотні властивості, однак приводить до подорожчання готового виробу.
На сердечник накладена захисна оболонка у виді шланга, у більшому або меншому обсязі захищаюча виті пари від зовнішніх впливів і зберігаючи структуру сердечника під час прокладки та експлуатації.
Наявність загальної зовнішньої захисної оболонки сердечника є підставою для віднесення розглянутої конструкції до класу кабелів.
У залежності від основної області застосування і відповідно конструкції, кабельні вироби для СКС на основі витих пар підрозділяються на чотири основних види:
горизонтальний кабель;
магістральний кабель;
кабель для шнурів;
перемичок.
Горизонтальний кабель типові "виті пари", призначений для використання в горизонтальній підсистемі на ділянці від комутаційного устаткування в кросовій поверху до інформаційних розеток робочих місць.
Найбільш розповсюджені на практиці конструкції містять чотири виті парі. По видах скрутки провідників горизонтального кабелеві розрізняють парну і четвірочну.
Рис. 4. Види скруток витих пар: а) парна; б) четвірочна
Четвірочна скрутка дозволяє домогтися менших зовнішніх габаритів кабелю, більшої стабільності його конструкції і кращих електричних характеристик, однак кабель з четвірочною скруткою більш складний у виробництві та обробці і тому досить мало розповсюджений у техніці СКС.
Як матеріал ізоляції провідників звичайно використовується полівінілхлорид, зустрічаються також інші ізоляційні матеріали, наприклад, поліолефін, поліетилен і поліпропілен.
Застосовуються як суцільні, так і спінені матеріали, причому останні дозволяють одержати трохи кращі електричні характеристики, однак є більш дорогими і застосовуються переважно в кабелях з верхньою граничною частотою вище 100 Мгц.
З метою зниження рівня загасання провідники горизонтального кабелю виготовляють з монолітного (Solid) мідного дроту.
Окремі виті пари утворюють кабельний сердечник, покритий загальною для всіх пар зовнішньою захисною ізоляційною оболонкою товщиною приблизно 0,5-0,6 мм.
Для додання сердечнику визначеної структури в процесі виробництва і її збереження під час експлуатації може застосовуватися обмотка пар полімерними стрічечками або нитками.
Полегшення оброблення деяких конструкцій кабелів забезпечується використанням розривної нитки (rip-cord), розташованої під оболонкою.
При витягуванні ця нитка робить на оболонці поздовжній розріз і відкриває доступ до кабельного сердечника.
Кабелі "вита пара", у яких під загальною оболонкою знаходяться три і більш чотирьохпарних елементи, відносяться до багато парних. Для виготовлення зовнішньої оболонки поряд зі звичайним полівініл–хлоридом досить часто застосовується матеріал типу компаунда, що не містить галогенів і не підтримує горіння, а також так називані мало динамічні полімери.
На зовнішню оболонку наносяться написи, у яких указується тип кабелю, діаметр і тип провідників, характеристики оболонки, найменування виробника і його фірмове позначення кабелю, найменування стандарту і лабораторії, що сертифікує, а також футові або метрові мітки довжини.
У залежності від наявності або відсутності додаткових екрануючих покрить окремих кручених пар і/або сердечника в цілому горизонтальні кабелі з кручених пар підрозділяються на неекрановані й екрановані.
У свою чергу, серед екранованих конструкцій розрізняють:
кабелі з загальним зовнішнім екраном
з екранами для кожної пари
з одночасним екрануванням окремих пар і сердечника в цілому.
Екранування застосовують для підвищення перехідного загасання (NEXT) і для підвищення перешкодозахищеності.
Рис. 5. Зовнішній вигляд різних варіантів кабелів
Найбільше поширення для екранування (рис. 6) окремих пар одержали металізовані алюмінієм тонкі полімерні плівки, причому відомі конструкції з орієнтацією сторони металізації як усередину, так і назовні.
До складу конструкції плівкового екрана звичайно вводиться додатковий тонкий неізольований мідний луджений або оцинкований дренажний провідник діаметром близько 0,5 мм. У функції останнього входить забезпечення електричної безперервності екрана при випадкових розривах плівки під час прокладки й експлуатації.
|
|
Рис. 6. Екранований і неекранований кабель "вита пара": |
|
1. Зовнішня оболонка 2. Кручена пара 3. Загальний екран |
4. Дренажний провідник 5. Екран крученої пари |
Порівняльна характеристика деяких механічних і експлуатаційних параметрів основних варіантів конструкції чотирьох парних горизонтальних кабелів .
Магістральний кабель призначений для використання в магістральних підсистемах СКС для зв'язку між собою приміщень кросових.
У підсистемі зовнішніх магістралей звичайно велика частина маршруту прокладається горизонтально, у підсистемі внутрішніх магістралей – вертикально. З метою зниження коефіцієнта загасання провідники виготовляються з монолітного мідного дроту. На відміну від горизонтального кабелю магістральні конструкції містять більше чотирьох кручених пар і тому часто називаються багато парними. Аналогічно горизонтальним кабелям вони розрізняються по категоріях від 3 до 5, причому магістральні кабелі категорії 4 зустрічаються на практиці дуже рідко. Конструкція кабелю залежить від його ємності.
При числі пар до 25 вони містяться в загальну оболонку. У випадку ємності понад 25 пара вони розбиваються на пучки по 25 пару в кожнім, сукупність яких утворить кабельний сердечник див. на рисунку 6.
Рис. 7. Багато парні магістральні кабелі:
а) 25-парний кабель категорії 5; б) 300-парний кабель категорії 3
Кабель для шнурів, як це випливає з його назви, призначений для виготовлення комутаційних і віконних шнурів.
Він містить у більшості випадків чотири кручених пари і по конструкції дуже схожий на горизонтальний кабель. Основні відмінності між цими різновидами кабельних виробів полягають у тому, що в кабелі для шнурів:
для додання стійкості при багаторазових вигинах і подовження терміну експлуатації провідники виготовляються із семи тонких перевитих мідних дротів діаметром приблизно по 0,2 мм кожна (Stranded);
ізоляційна оболонка провідника має трохи більшу в порівнянні з горизонтальним кабелем товщину (близько 0,25 мм);
для виготовлення зовнішньої оболонки вибирається матеріал з підвищеною гнучкістю. Кабель для шнурів виробляється в екранованому і неекранованому варіантах.
Провід для перемичок, або кросований провід, у більшості випадків являє собою одну неекрановану кручену пару категорії 3 без зовнішньої захисної оболонки. Провідники виготовляються з монолітного мідного дроту діаметром 0,51 мм з ізоляцією з полівінілхлориду.