В настоящее время основной физической средой передачи данных в структурированных кабельных системах является медный кабель типа витая пара. Свое признание витая пара получила благодаря большому разнообразию, относительно небольшой стоимости и простоте монтажа. Существует специальная классификация, которая облегчает выбор и работу с кабелем и объясняет, какие этапы становления прошла витая пара, чтобы обрести свой современный вид. Именно это, а также общие сведения о витой паре, мы рассмотрим в данной статье.

Прежде чем говорить о классификации витой пары, нужно разобраться, что представляет собой медный витопарный кабель. Витая пара – это кабель, который состоит из одной или нескольких пар медных проводников, скрученных между собой и покрытых внешней оболочкой из полимера. Сразу возникает вопрос – зачем скручивать пары между собой?

Дело в том, что скручивание проводников одной пары увеличивает уровень связи между ними, то есть электромагнитные помехи оказывают равносильное влияние на оба проводника. В результате уменьшаются взаимные наводки при передаче сигналов. Для уменьшения связи между отдельно взятыми парами проводники свиваются с различным шагом скрутки.

Конструкция витой пары

Простыми словами – это дополнительная защита от помех, а также способ усиления связи между проводниками, передающими общие сигналы.

Общая конструкция витой пары

Витая пара состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и имеют изоляцию из поливинилхлорида или полипропилена. Более качественные проводники имеют оболочку из вспененного полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или из тефлона, который защищает проводники в условиях высоких температур. В свою очередь проводники могут быть одножильными либо многожильными. Внутри кабеля также находится разрывная нить, она позволяет легко снимать внешнюю оболочку, не повреждая изоляцию проводников и обеспечивая дополнительную прочность кабеля. Скрученные проводники, а также другие элементы (в зависимости от конструкции) покрываются общей внешней оболочкой.

На данный момент витая пара – это самое распространенное решение при создании локальных сетей.

Внешняя оболочка стандартного кабеля типа витая пара имеет толщину от 0.5 мм до 0.9 мм. В большинстве случаев оболочка изготавливается из поливинилхлорида (PVC) с примесью мела, либо из полимеров, которые не поддерживают горение и не выделяют при горении галогенов (LSZH). Кабели с оболочкой из ПВХ используется в основном для одиночной прокладки внутри зданий и сооружений. Для групповой прокладки внутри помещений где возможно массовое скопление людей применяются кабели с оболочкой LSZH.

Витая пара U/UTP

Форма внешней оболочки кабеля может быть двух видов. В настоящее время наиболее распространенной является круглая форма, но не редко используется и плоская.

В общих чертах мы описали, что такое витая пара и из чего она состоит. Теперь перейдем к главной теме статьи и рассмотрим, какие виды и категории витой пары существуют в настоящее время, и по каким критериям принято различать медный кабель витая пара.

Виды витой пары

Для защиты от внешних и внутренних электромагнитных помех в витой паре используется экранирование. Обычно экранирование применяется как к отдельным парам, так и к кабелю в целом.

Витая пара F/UTP

В зависимости от типа экранирования – медной или алюминиевой оплетки, или фольгированного экрана вокруг пар определяют виды витой пары. Согласно Международному стандарту ISO/IEC 11801 для обозначения конструкции витой пары применяется комбинация из нескольких букв, так называемый буквенный код, который имеет следующий вид: тип общего экрана для кабеля / тип индивидуального экранирования для каждой отдельной пары, например, F/UTP. Стандартом ISO/IEC 11801 принято использовать следующие обозначения:

TP (Twisted pair) – витая пара.

U (Unshielded) – без защитного экрана.

Витая пара S/FTP

F (Foiled) – экран из фольги.

S (Shielded) – экран из проволочной оплетки.

Ознакомимся более подробно с каждым из них:

  • U/UTP – название говорит само за себя, кабель не имеет защитного экрана. Несмотря на отсутствие экрана, получил довольно широкое распространение, а именно благодаря своей гибкости применяется при монтаже структурированных кабельных систем внутри помещения.
  • F/UTP – кабель в некотором роде аналогичен UTP, но имеет один общий экран из алюминиевой фольги, который используется для защиты как от внешних помех, так и от перекрестных наводок между парами.
  • S/FTP – кабель имеет индивидуальный экран для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки. Получил довольно широкое применение в условиях, когда не существует возможности разделить витую пару от источников электромагнитных помех, то есть отдельно от силовых линий.
  • F/FTP – кабель имеет фольгированную защиту каждой отдельной пары, а также общий внешний экран.
  • U/FTP (незащищенная экранированная витая пара) – кабель не имеет общего экрана, но каждая пара защищена фольгированной оплеткой.
  • SF/UTP – кабель отличается наличием двух внешних экранов, один обычно выполнен из медной оплетки, а второй из фольгированной пленки.
Для защиты проводников от воздействия внешних факторов окружающей среды и продления срока службы кабеля применяется специальная защита.

Витая пара SF/UTP

Также стоит отметить, что витая пара в зависимости от структуры проводников подразделяется на два вида:

Одножильный (однопроволочный) – кабель, каждый проводник которого представляет собой монолитную медную проволоку. Одножильный кабель в большинстве случаев применяется для прокладки кабельных трасс, не используется для прямого контакта с активным оборудованием. Обусловлено это тем, что одножильный проводник имеет большой диаметр и не терпит частые изгибы. Но нужно отметить, что такой тип кабеля имеет более высокие передаточные характеристики.

Многожильный (многопроволочный) – кабель, каждый проводник которого выполнен из нескольких тонких медных жил. Кабели с многожильными проводниками хорошо себя зарекомендовали в условиях большого количества изгибов и скручиваний, но в отличие от кабеля с одножильным типом проводников имеет более высокий уровень затухания сигнала, что ограничивает максимальное расстояние передачи данных. Чаще всего такие кабели используется для изготовления коммутационных шнуров, которые позволяют обеспечить соединение активного оборудования с коммутационными панелями или подключения оконечного оборудования.

Одножильный кабель

Категории и классы витой пары

Максимально пропускаемый частотный диапазон – основополагающий параметр при делении витой пары на категории/классы. На данный момент основными стандартами, регламентирующими ранжирование витой пары на категории/классы, являются Международный стандарт ISO 11801 и Американский стандарт TIA-EIA-568B.

Для витой пары по ISO 11801 определены следующие классы: класс A, класс B, класс C, класс D, класс E, класс EA, класс F и класс FA. Чем выше класс – тем лучше передаточные характеристики и скорость передачи. Так же стоит отметить что, витая пара более высокого класса поддерживает возможности витой пары более низкого класса, но не наоборот.

Многожильный кабель

В американском стандарте TIA-EIA-568B понятие классов отсутствует и для разделения витой пары используется понятие - категория. Для их обозначения принято использовать аббревиатуру «CAT X», где X – цифра от 1 до 8.

Теперь более подробно рассмотрим категории/классы витой пары а так же соответствие между определенной категорией и классом.

Максимально пропускаемый частотный диапазон – основополагающий параметр при делении витой пары на категории/классы.

CAT 5/Класс «D» (частота 100 МГц) – используется для построения локальных сетей, работающих по технологии 100BASE-TX и 1000BASE-T. Позволяет передавать данные со скоростью до 1000 Мбит/с при использовании 4-х пар. В настоящее время также используется в магистральных системах, а также в телефонных линиях связи.

CAT 6/Класс «E» (частота 250 МГц) – применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Максимальная скорость передачи данных составляет до 10 Гбит/с на расстояние до 55 метров.

CAT 6A/Класс «Ea» (частота 600 МГц) – применяется в сетях Gigabit Ethernet и позволяет передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров.

CAT 7/Класс «F» (частота 600-700 МГц) – применяется в сетях Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet), позволяет передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Структура кабеля имеет общий внешний экран и экран для каждой пары (S/FTP).

CAT 7a/Класс «Fa» (частота 1000 – 1200 МГц) – разработана для передачи данных на скорости до 40 Гбит/с на расстояние до 50 метров и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 метров.

CAT 8 (частота 1600 – 2000 МГц) – утверждена стандартом ANSI/TIA-568-C.2-1 в июне 2016 года. Разработана для использоваться в сетях 100 Gigabit Ethernet. На данный момент находится в стадии разработки. Скорость передачи данных до 100 Гбит/с.

На данный момент стандартом ANSI/EIA/TIA 568-B так же утверждена категория 8.1 и 8.2. Структура кабеля имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Скорость передачи данных до 100 Гбит/с.

В заключении добавим: несмотря на то что технологии передачи данных стремительно развиваются и с каждым днем предъявляют все более строгие требования к кабельным линиям, витая пара, будет актуальна еще на протяжении долгого времени. За последние несколько лет производительность кабеля витая пара выросла в разы. На сегодняшний день уже ведутся работы по созданию решений на основе витой пары, которые позволят передавать данные на скорости до 100 Гбит/с.