4.4.2 Витая пара
Самая простая витая пара (twisted pair) – это два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. Существует два типа тонкого кабеля: неэкранированная (unshielded) витая пара (UTP) и экранированная (shielded) витая пара (STP). Несколько витых пар часто помещают в одну защитную оболочку. Их количество в таком кабеле может быть разным. Завивка проводов позволяет избавиться от электрических помех, наводимых соседними парами и другими источниками, например двигателями, реле и трансформаторами.
Неэкранированная витая пара
|
Рисунок 3.11 - Неэкранированная витая пара |
Неэкранированная витая пара определена в особом стандарте – Electronic Industries Association and the Telecommunications Industries Association (EIA/TIA) 568 Commercial Building Wiring Standard. EIA/TIA 568 на основе UTP устанавливает стандарты для различных случаев, гарантируя единообразие продукции.
Эти стандарты включают девять категорий UTP:
Категория 1 (полоса частот 0,1 МГц) Традиционный телефонный кабель, по которому можно передавать только речь, но не данные. Большинство телефонных кабелей, произведенных до 1983 года, относится к категории 1;
Категория 2 (полоса частот 1 МГц). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар. использовалась в сетях Token ring и Arcnet;
Категория 3 (полоса частот 16 МГц). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар с девятью витками на метр, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3;
Категория 4 (полоса частот 20 МГц). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар, использовался в сетях 10BASE-T, 100BASE-T4;
Категория 5 (полоса частот 100 МГц). Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода из различного количества витков на метр для уменьшения перекрестных помех, используелся при построении локальных сетей 100BASE-TX.
Категория 5e (полоса частот 125 МГц). 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар.
Категория 6 (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 и до 10 гигабит на расстояние до 50 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
Категория 6a (полоса частот 500 МГц). Применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников, способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гбит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.
Категория 7. Спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600—700 МГц. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).
Некоторые производители в одном кабеле категории 3 и 5 могут использовать от 2 до 25 витых пар. Кроме того, шаг скрутки витых пар в кабеле различными производителями делается разным (таблица 4.5) [3].
Таблица 4.5 - Шаг скрутки (мм) витых пар в кабелях категории 5
Фирма-изготовитель |
Цвет пары |
|||
синий |
оранжевый |
зеленый |
коричневый |
|
BICC Brand Rex |
18 |
15 |
20 |
12 |
Belden |
25 |
20 |
16 |
32 |
General Cable |
14 |
17 |
12 |
20 |
Lucent Techn. |
15 |
13 |
20 |
24 |
Mochawk |
25 |
17 |
28 |
20 |
Большинство телефонных систем использует неэкранированную витую пару. Это одна из причин ее широкой популярности. Причем во многих зданиях, при строительстве, UTP прокладывают не только для сегодняшних нужд телефонизации, но и, предусматривая запас кабеля, в расчете на будущие потребности.
Если установленные во время строительства провода рассчитаны на передачу данных, то их можно использовать и в компьютерной сети. Однако надо быть осторожным, так как обычный телефонный провод не имеет витков, и его электрические характеристики могут не соответствовать тем, какие требуются для надежной и безопасной передачи данных между компьютерами.
Одной из потенциальных проблем для всех типов кабелей являются перекрестные помехи – это электрические наводки, вызванные сигналами в смежных проводах. Неэкранированная витая пара особенно страдает от перекрестных помех. Для уменьшения их влияния используют экран.
Экранированная витая пара
Кабель экранированной витой пары (STP) имеет медную оплетку, которая обеспечивает большую защиту, чем неэкранированная витая пара (рисунок 3.12).
Кроме того, пары проводов STP обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара обладает прекрасной изоляцией, защищающей передаваемые данные от внешних помех. Кроме того часть производителей кабеля в качестве защиты использует металлическую оплетку, что в купе с металлизированными разъемами создать полноценное заземление. Все это означает, что STP, по сравнению с UTP, меньше подвержена воздействию электрических помех и может передавать сигналы с более высокой скоростью и на большие расстояния. По некоторым источникам [3], [6], [7] сегмент может достигать 160 м.
|
Рисунок 3.12 - Экранированная витая пара |
Соединители (connectors). Для подключения витой пары к компьютеру используются коннекторы (jack) RJ-45. На первый взгляд, они похожи на телефонные RJ-11, но в действительности между ними есть существенные отличия. Во-первых, вилка RJ-45 чуть больше по размерам и не подходит для гнезда RJ-11. Во-вторых, коннектор RJ-45 имеет восемь контактов, а RJ-11 – только четыре. Построить развитую кабельную систему и в то же время упростить работу с ней поможет ряд очень полезных компонентов.
Распределительные стойки и шкафы (distribution racks) предназначены для монтажа кабеля и позволяют централизованно организовать множество соединений, занимая при этом достаточно мало места.
Коммутационные панели (patch panels). Существуют разные типы панелей расширения. Они поддерживают до 96 портов и скорость передачи до 100 Мбит/с.
Панели расширения. Одинарные или двойные вилки RJ-45 подключаются к панелям расширения или настенным розеткам. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/с.