Характеристики кабеля UTP - витая пара

Материал проводника

В качестве материала проводников применяется медь (маркировка CU), омедненная сталь (маркировка CCS) и омедненный алюминий (маркировка CCA). Омедненные проводники встречается в кабелях категории 5 и ниже, в кабелях категории 6 и 7 применяется исключительно медный проводник. Медь, лучший проводник. Омедненный проводник со временем теряет свои характеристики.

Наличие фольги или оплетки

В зависимости от наличия медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар кабеля, различают:

Незащищенная витая пара:

• неэкранированная витая пара (UTP — Unscreened twisted pair) — экранирование полностью отсутствует;
• фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair) — также известна как S/UTP[1] присутствует один общий внешний экран;
• фольгированная экранированная витая пара (SFTP — Shielded Foiled twisted pair) — отличается от FTP наличием дополнительного внешнего экрана из медной оплетки.

Защищенная витая пара:

• защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствет экран для каждой пары;
• 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.

Структура проводников

Моножильный кабель.

В данном случае каждый провод включает в себя лишь одну медную проволоку, называемую жила-монолит. Моножильный кабель лучше всего подходит для прокладки в стенах, коробах и т.п. с последующим терминированием розетками. Это вызвано тем, что довольно толстые медные жилы, при частых изгибах, легко ломаются. Данный кабель, как правило, не контактирует напрямую с подключаемым оборудованием, для этих целей лучше подходит многожильный кабель.

Многожильный кабель

Многожильный кабель, соответственно, состоит из нескольких проводников. Данный тип отлично подходит для тех условий, когда кабель подвергается изгибам и скручиваниям, но, в тоже время, он не совместим с «врезанием» жил в разъем розетки, так как тонкие жилы не предназначены для этого – они попросту ломаются. В общем, многожильный кабель является идеальным решением для соединения оборудования с розетками. Однако, большая величина затухания сигнала у кабеля, по сравнению с моножильным типом, ограничивает максимально возможное расстояние от оборудования до розетки, и составляет 120 метров.

Категории кабеля

Существует несколько категорий витой пары, 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.

CAT1 (полоса частот 0.1 МГц) — телефонный кабель, всего одна пара. Применяется кабель либо в «скрученном» виде, либо вообще без скруток («лапша» — у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

CAT2 (полоса частот 1 МГц) — старый тип кабеля, 2-е пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

CAT3 (полоса частот 16 МГц) — 2-х 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-х 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-х парный кабель, это и есть то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000 Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГц), который лучше пропускает высокочастотные сигналы. Ограничение на длину кабеля между устройствами (компьютер-свич, свич-компьютер, свич-свич) 100 м. Ограничение хаб-хаб 5 м.

САТ5e (5 enhanced) является усовершенствованием Категории 5 с целью обеспечения возможности передачи сигналов 1Гбит Ethernet. Основное конструктивное отличие кабеля UTP кат 5е от кабеля CAT5 состоит в том, что в кабеле категории 5е различается шаг скрутки проводников в парах, что позволяет значительно снизить взаимное влияние пар друг на друга.

CAT6 (полоса частот 250 МГц) — применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4-х пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10000 Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6е, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500 МГц. По данным IEEE 70 % установленных сетей 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 в принципе не UTP а S/FTP (Screened Fully shielded Twisted Pair). Благодаря двойному экрану длина кабеля может превышать 100 м.

Калибр проводников

На рынке СКС практически все производители кабеля витая пара используют американскую метрику проводников AWG ( American Wire Gauge ) иди другими словами калибр проводников.

Зная калибр проводника можно определить по таблице или рассчитать диаметр проводника в мм.

Для кабеля витая пара указывается калибр проводников, которые находятся под оболочкой.

Для пассивных устройств указываются размеры проводников( обычно от и до), которые можно заделать (затреминировать) в пассивное устройство.

Необходимо обратить внимание на то, что чем меньше номер AWG, тем толще проводники у кабеля и тем кабель витая пара лучше по характеристикам, так как сечение больше и меньше сопротивление. То есть кабель витая пара с проводниками калибра 22 AWG будут лучше витопарного кабеля с калибром 24 AWG.  Но такой кабель будет и дороже, так как меди в нем больше.

Кабели категории 5е имеют проводники калибра 24 AWG, а более качественные кабели категории 6А, категории 7, категории 7А имеет калибр 23 AWG, а некоторые производители используют проводники витая пара калибра 22 AWG.

В американском стандарте на СКС TIA/EIA-568-B.2 прописаны калибры проводников горизонтальных и магистральных кабелей, которые могут иметь калибр от 22 AWG до 24 AWG, то есть проводники должны быть диаметром в пределах от 0,51 до 0,64 мм. 

Международный стандарт на СКС ISO 11801 допускает использование кабеля витая пара в СКС с проводниками диаметром от 0,4 до 0,8 мм, но указывает на то, что при диаметре меньше 0,5мм и больше 0,65 мм могут быть проблемы с соединительными блоками кроссов, патч-панелей и розеток.

Проводники с размерами меньше 0,5 мм могут выпадать из блока заделки или будет отсутствовать контакт проводника с блоком заделки. Если проводник будет с диаметром более 0,65 мм, то при заделке кабеля можно повредить контакты блока заделки .

Проводники калибром 26 AWG (с меньшим диаметром) разрешается использовать только в гибких шнурах (патч-кордах).  

Цвет внешней оболочки

Цвет оболочки указывает на особенности функционального назначения того или иного вида кабеля и значительно облегчает их идентификацию, как при монтаже, так и при обслуживании. Внешняя оболочка стандартных четырехпарных кабелей имеет толщину порядка 0.5-0.9мм

• Серый – самый распространённый цвет кабеля. Материал – ПВХ (PVC). Применяется, как правило, в помещениях.
• Чёрный – кабель для внешней прокладки. Материал – полиэтилен (PE). Применяется во влажных помещениях, подвалах, сырых стояках, на улице и открытом воздухе.
• Оранжевый/красный - оболочка с  добавлением полимеров препятствующих горению и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются LSZH – Low Smoke Zero Halogen). 

Материал изоляции

Изоляция обычно имеет толщину порядка 0.2 мм. Материал изоляции:

• поливинилхлорид (PVC)
• полипропилен (PP) - применяется для более качественных проводников 5-й категории и выше
• полиэтилен (PE) - особенно качественные проводники имеют изоляцию из вспененного полиэтилена, позволяющего обеспечить более низкие диэлектрические потери, либо тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур. 

Разрывная нить

Внутри кабеля часто применяется так называемая «разрывная нить» (как правило из капрона). Эта нить позволяет легко снимать внешнюю оболочку кабеля, а также, благодаря высокой прочности обеспечивает дополнительную прочность кабеля.