Низька вартість кручених пар розширила можливість їх застосування в розподільних системах ближньої дії або внутрипроводных додатків, включаючи локальну петлю, провід і термінал мережі. За минулі роки пропускна здатність витої пари для потреб інтернету різко зросла. Починаючи з первісного стандарту 10 Мбіт/с, прогрес розігнав мережу до 100 Мбіт/с і далі до 1 Гбіт/с. Зовсім недавно 10 Gigabit Ethernet забезпечив швидкість, необхідну для нових додатків. Значною мірою ці оновлення були викликані підвищенням швидкості процесора, що дозволило мереж уникнути вузьких місць в комунікації.
Стандартизація інтернет-кабелів
Вита пара складається з двох мідних дротів товщиною близько 1 мм. Вони закриті індивідуально пластиковою ізоляцією і скручені в спіральну форму. Поліетилен, полівінілхлорид, полімерна смола і тефлон є речовинами, які використовуються в цілях захисту.
Мета скручування — зменшити електричні перешкоди в навколишньому середовищі. Продуктивність або пропускна здатність витої пари покращується із збільшенням кількості скруток на довжину. Якщо два дроти розташовані паралельно, і в них створюються електромагнітні перешкоди, наприклад, від близько розташованого електродвигуна, то вони виникають у проводі, що знаходиться ближче до джерела шуму, що призводить до більш високого рівня напруги в одному, ніж в іншому.
Стандартизація таких кабелів виконується відповідно до міжнародних вимог ISO / IEC JTC1 / SC25 / WG3, а так само таких організацій, як TIA / EIA – Асоціація телекомунікаційної промисловості в США.
Основні категорії кабелів:
- 3 (10BaseT);
- 4 (10BaseT 16.0 Мбіт/с);
- 5 (10BaseT, Token-Ring 16.0 Мбіт с і НАДІЙНИЙ 100.0 Мбіт/с);
- 5e (тип R розвинувся до ширини смуги 100.0 МГц);
- 6 (для ширини смуги 200 МГц);
- 7 (пропускна здатність витої пари 600 МГц).
Порівнюють їх у відповідності з перехресними перешкодами, тобто втратами частини енергії сигналу з-за близькості іншого ланцюга і її загасання.
Вплив шуму на скручені дроти
Шум призводить до нерівномірного навантаження і пошкодження сигналу, тоді на боці приймача будуть відмінності. Якщо два дроти скручені, кумулятивний ефект перешкод на обох проводах однаковий, таким чином, кожен провід протягом половини часу знаходиться ближче до джерела шуму, а в іншій половині – далі, в наступному повороті вірно зворотне, таким чином, на стороні приймача не буде ніякої різниці, оскільки небажані сигнали гасяться.
Важливою умовою для збільшення пропускна здатність витої пари є її калібрування. Датчик є мірою товщини провідника. Чим товщий дріт, тим сильніший сигнал на заданій відстані і тим кращі характеристики середовища. Ефективна смуга пропускання витої пари залежить від декількох факторів, включаючи розмір провідника, довжину ланцюга і відстань між підсилювачами (повторювачами).
Вита пара може використовуватися для передачі аналогового або цифрового сигналу, а діапазон частот становить від 100 Гц до 5 МГц. Найпоширеніше застосування – IS телефонної системи. Вита пара обмежена відстанню. По мірі збільшення її між елементами мережі загасання збільшується, а пропускна здатність витої пари на заданій частоті зменшується.
Типи проводів WAN
Розрізняють два типи кручених пар — неекранована (UTP) і екранована (STP). UTP виконана з мідних проводів з колірним кодуванням, але не містить обплетення в якості ізолятора для захисту від перешкод. Дротові пари в кожному кабелі мають різну кількість скручувань на метр. Існують різні категорії UTP.
STP виконана з пар мідних проводів, які скручені разом. Пари покриті фольгою або плетеної сітки, а також зовнішньою оболонкою з ПВХ. Ця фольга або сітка запобігає проникнення електромагнітних перешкод і усуває перехресні перешкоди.
Екран повинен бути заземлений, щоб фольга або плетена сітка не ставали магнітом для електрики. Скручування проводів зменшує вплив шуму або зовнішніх перешкод. Кількість витків на одиницю довжини буде визначати якість кабелю, а більше поворотів означає кращу якість.
STP менш чутлива до шуму порівняно з UTP і тому зменшує перехресні перешкоди. Недоліки STP – він зобов’язаний бути правильно заземлений і дорожче, ніж UTP.
Переваги витої пари:
- Використовується для передачі, як аналогових. так і цифрових даних.
- Відносно легко реалізується .
- Найдешевший спосіб передачі на короткі відстані.
- Якщо частина кабелю пошкоджена, це не впливає на всю мережу.
Недоліки витої пари:
- Пропонує погану завадостійкість, в результаті спотворення сигналу більше.
- Загасання дуже висока.
- Підтримує більш низьку пропускну здатність у порівнянні з іншими середовищами.
- Забезпечує швидкість 10 Мбіт/с до 100 м.
- Забезпечує дуже погану безпека і відносно простий у використанні.
- Будучи тонкими за розміром, вони можуть бути легко пошкоджені.
Загальні властивості кабелів
Ефект проявляється в залежності від товщини провідника. Чим товщий дріт, тим менше опір, тим сильніший сигнал на заданій відстані і тим кращі характеристики середовища. Більш товсті дроти пропонують перевагу більшої міцності на розрив. Калібрувальні числа є регресивними. Іншими словами, чим більше число, тим менше провідник.
Конфігурація з однією парою – кілька пар об’єднуються таким чином, щоб мінімізувати витрати на розгортання, пов’язані з підключенням декількох пристроїв, наприклад, електронних телефонних станцій УАТС або KTS, терміналів даних і модему до однієї робочої станції.
Смуга пропускання — ефективна ємність кабелю кручений пари залежить від декількох факторів, у тому числі від розміру провідника, довжини ланцюга і відстані між підсилювачами (повторювачами). Додаток з високою пропускною здатністю (частотою) може створювати перешкоди іншим сигналам в парах, що знаходяться в безпосередній близькості.
Безпека — вита пара за своєю природою є небезпечною середовищем передачі. Відносно просто розмістити фізичні відводи по UTP. Крім того, випромінювана енергія легко перехоплюється з допомогою антен або індуктивних котушок, без необхідності розміщення фізичного відводу.
Швидкість передачі даних
У той час як стандарти кабельних мереж визначають пропускну здатність встановленої системи, фактична швидкість, з якою дані можуть передаватися, залежить від конструкції електронного підключеного обладнання. Ширина смуги системи вказана в мегагерцах (МГц), а швидкість передачі даних вказується в бітах в секунду: Мбіт/с або Гбіт/с.
Хоча категорія підключення витої пари визначає максимальну смугу пропускання, максимальна швидкість передачі даних, фактично передається кабелем, визначається електронним обладнанням кабельної системи. Стандартизовані швидкості передачі даних мають тенденцію до збільшення з кратністю десять.
Швидкість Cat5e кабелів підтримує високу продуктивність мережі. Вдосконалені кабелі категорії 5 можуть забезпечувати швидкість Gigabit Ethernet 1000 Мбіт/с. Пристрої, підключені кабелем, включаючи комутатори і маршрутизатори, також повинні підтримувати бажану швидкість.
Cat5e забезпечує пропускну здатність 100 МГц, хоча доступні варіанти з можливостями до 350 МГц. Кабель забезпечує менше перехресних перешкод і перешкод у порівнянні з оригінальним Cat5. Завдяки швидкості та доступності Cat5e, він зазвичай використовується в провідних LAN, які пред’являють високі вимоги до продуктивності і коштує на 20 відсотків менше, ніж Cat6.
Неекранована схема UTP
UTP позначає неекранований кабель. Він являє собою мідний кабель на 100 Ом, який складається з 2-1800 неэкранированных витих пар, оточених зовнішньою оболонкою. У них немає металевого щита. Це робить кабель невеликим діаметром, але не захищений від електричних перешкод. Твіст допомагає поліпшити його стійкість до електричних перешкод і електромагнітних перешкод.
Для горизонтальних кабелів кількість пар зазвичай становить 4 пари. Для магістральних кабелів число пар, як правило, буде з приростом 25, оскільки многопарные UTP-кабелі зібрані в перехідну групу з 25 пар. Мідний провідник як горизонтальних, так і магістральних UTP-кабелів має 22 AWG або 24 AWG. 24 AWG – це найпоширеніший розмір, але в кабелях більш високої продуктивності, таких як UTP категорії 6, використовуються мідні дроти 23 AWG.
Кабель зі суцільним провідником
Як випливає з назви, UTP-кабелі з суцільним дротом мають один провідник із суцільного мідного дроту. В додаток до того, що вони фізично міцніше і з ними легше працювати, вони мають чудові електричні характеристики витої пари, які залишаються стабільними в більш широкому діапазоні частот.
Кабелі з суцільним дротом мають більш низький опір постійному струму та більш низьку сприйнятливість до високочастотним впливів завдяки їх діаметрів. Ці властивості дозволяють використовувати одножильні кабелі, які забезпечують більш тривалу передачу і високі швидкості даних, ніж їх багатожильні аналоги. Кабелі UTP, використовувані як для горизонтальної, так і для магістрального застосування.
Скручений UTP Cable Picture
Скручений провідник UTP Cable Picture – кабелі з багатожильним проводом зазвичай використовуються в якості сполучних кабелів в робочих зонах або в телекомунікаційних приміщеннях. Всередині кручених пар багатожильного кабелю кожен окремий провідник складається з пучка проводів меншої довжини. Вони розташовані так, що кілька проводів оточують один провід в центрі пучка, при пропускна здатність витої пари 8 проводів вище пари їх 4.
Зовнішні дроти намотані по спіралі навколо центрального проводу за допомогою процесу, званого скручуванням. Скручені дроти утворюють разом один провідник із загальним діаметром, приблизно рівним діаметру провідника в суцільному кабелі, але з набагато меншою проводить площею (на основі менших діаметрів жив проводить дроти). Жила провідникових проводів служить для їх захисту і забезпечує гнучкість багатожильних кабелів.
Кабелі UTP в основному застосовуються для LAN. Вони можуть використовуватися для передачі голосу, низькошвидкісних і високошвидкісних даних, аудіо – та пейджингових систем, і для систем автоматизації та управління будівлею. Кабель UTP може використовуватися, як в горизонтальній з кручений парою в 8 жив, так і в магістральних підсистемах.
Горизонтальні кабелі UTP мають 8-позиційний модульний роз’єм в робочій зоні. Роз’єм RJ45 являє собою 8-проводний компактний модульний роз’єм, який використовується для підключення кабелю даних UTP. Гнізда RJ45 спроектовані так, щоб підтримувати певні характеристики категорії 5, 5e, 6 або 6A, і тому повинні відповідати категорії кабелю, до якого вони підключаються.
Подовжувач USB по витій парі
Іноді трапляється ситуації, коли необхідно протягнути USB-кабель на відстань більше 5, 15, 30 метрів або навіть більше. Це можна зробити самостійно, сьогодні є кілька рішень на вибір. Все залежить від обмежень максимальної довжини кабелю, а також від його якості.
Перш потрібно перейти до опцій розширення USB, щоб зрозуміти основні обмеження довжини такого кабелю. Максимальна довжина кабелю між пристроями USB 2.0 складає 5 метрів, а для USB 3.x становить 3 метри. При використанні активних USB-кабелів або ретрансляторів обмеження протяжності залежить від того, використовується звичайний USB-кабель з активним чи ні. Для них довжина активного кабелю USB 2.0 складає 30 метрів, а для USB 3.x – 18 метрів. Якщо використовується звичайний кабель, то гранична довжина подовжувача по витій парі USB 2.0 приблизно 20 метрів, а рекомендована для USB 3.x – 10 метрів.
Скажімо, потрібно підключити USB-мікрофон або веб-камеру від столу в конференц-залі до настінних телевізорів, які знаходяться на відстані 25 метрів або близько того. Щоб виконати таке підключення використовують один пристрій Hall Research.
Порівняння проводів Ethernet
Cat5e і Cat6 – це два різних кабелю Ethernet, класифікованих за стандартним категорій. «Cat» відноситься до Категорії кабелю», а терміни «5e» і «6» належать до різних стандартів.
Кабель Cat5e є покращеною версією Cat5 з підвищеною пропускною здатністю витої пари 5е. Успадкувавши конструкцію і смугу пропускання 100 МГц свого попередника, Cat5e підвищує продуктивність, вводячи оптимізовані специфікації швидкості передачі даних та захисту від перехресних перешкод. Він передає дані в 10 разів швидше, ніж кабель Cat5, до 1000 Мбіт/с. Він підтримує Gigabit Ethernet і часто використовується в домашній мережі з різною довжиною та вихідної проводкою.
Кабель Cat5e і Cat6 спільно використовують загальні роз’єми кабелю RJ45 та особливість конструкції мідних проводів витої пари. Вони являють собою абсолютно різні стандарти кабелю Ethernet. Кабель Cat5e RJ45 має більш низький рівень продуктивності передачі, а Cat6 (кабель) RJ45 оптимізовано з смугою пропускання 250 МГц, більш високою швидкістю передачі даних і більш стійкою до перехресних перешкод і шуму. Наступний уривок буде присвячений ілюстрації їх функціональних відмінностей.
Обидва Cat5e і Cat6 складаються з 4 мідних проводів витої пари з поздовжнім роздільником для їх ізоляції. Ця конструкція може зменшити електромагнітний інтерфейс між різними дротами. Порівняно з Cat5e, забезпечуючи рівні перехресні перешкоди на дальньому кінці (FEXT), поворотні втрати і втрати, що вносяться, Cat6 має більш низькі перехресні завади на ближньому кінці (NEXT). Простіше кажучи, кабель Cat6 має високу SNR (коефіцієнт шуму сигналу), який забезпечує менше шуму, менше помилок і більш високу швидкість і максимальна пропускна здатність витої пари при передачі сигналу.
Тестування кручених пар
В сучасних телекомунікаційних установках кабель з витими парами великої кількості стає все більш поширеним в конструкціях основного крос-комутатора і проміжного крос-комутатора. В результаті 100-парні, 300-парні і більш високі пари є загальними для основного і допоміжних каналів. Ці кабелі великої кількості зазвичай містять сполучні з колірним кодуванням, які ідентифікують окремі 25-парні пучки.
Іноді ці сполучні можуть бути неправильно перенаправлені на їх відповідні позиції на блоці. Крім того, сполучні можуть бути помилково обрізані, якщо кабель неправильно розірваний, тому потрібно їх протестувати.
Алгоритм операції:
- Перед тим як перевірити пропускну здатність витої пари від’єднують і обрізають один кінець кабелю і пропускають тональний сигнал через кожен 25-пар кабелю з допомогою тон-генератора і однопарного перехресного дроти.
- Скорочують першу пару першого комплекту з 25 пар тупою стороною ударного леза. Це запобіжить перерізання поперечного дроту. Потім переходять до другої парі другого комплекту, третій парі третього комплекту і далі аналогічно поки всі 25-парні комплекти не будуть перехресними.
- Переходять до протилежного кінця кабелю з допомогою індуктивного підсилювача і знаходять тональний сигнал. Якщо все пучки правильно пропущені через поле блоку, тон повинен переміщатися по цьому полю в тому порядку, в якому була обрізана тестова перехресна лінія.
- На 110-провідному блоці можна одночасно протестувати до 600 кабелів з кручений парою, не використовуючи один і той же пакет з 25 пар двічі.
Еволюція Ethernet
З моменту свого розвитку на початку 1970-х років Ethernet постійно розвивався, щоб задовольнити зростаючі потреби локальних комп’ютерних мереж. Спочатку він використовував загальний коаксіальний кабель як середовище зв’язку, але перейшов на неекрановані двоточкові з’єднання типу «точка-точка», які збільшили пропускну здатність, а також перейшли від локальних мереж (LAN) до глобальних мереж (WAN).
Стандартизація технології IEEE 1982 року разом з появою Всесвітньої павутини ще більше прискорили зростання та подальше домінування Ethernet в топографії мережі. Мідні носії, які використовуються для передачі Ethernet, також розширилися до оптичного та бездротового транспорту для задоволення потреб у смузі пропускання і розширення на цих зростаючих ринках.
Протягом всієї еволюції до 1 Гбіт Ethernet восьмипозиционный роз’єм 8P8C був основою Ethernet-підключення. Цей чудовий мідний роз’єм є прямим нащадком модульних роз’ємів, розроблених Bell Laboratories в 1972 році для використання в додатках телефонії. У мережевих додатках його зазвичай називають роз’ємом Ethernet або RJ45.
Ці недорогі з’єднувачі підключаються до проводів з допомогою простого одностадійного процесу зміщення ізоляції, який вимагає одного інструмента, гарантує, що якість з’єднання не залежить від кваліфікації оператора. Позолочений плоский контакт між ножем і пружиною довів свою високу надійність в різних складних умовах.
Наступним кроком на шляху до більш високої продуктивності Ethernet є 40 Гбіт Ethernet, описаний в стандарті IEEE 802.3 ba, ратифікованій в 2010 році. Додатками верхнього рівня часто вимагається можливість об’єднувати декілька каналів Ethernet 1 ГБ або 10 ГБ, що робить Ethernet 40 Гбіт привабливим варіантом.
Новий інтерфейс в гонці для підтримки 100Gb Ethernet – це роз’єм CXP. Він забезпечує до 12 каналів 10 Гбіт/с в пакеті, трохи перевищує QSFP +. Хоча CXP спочатку розроблявся для Infiniband, він підтримує канали 10 x 10 Гбіт/с для 100 Гбіт Ethernet.
Технічні переваги більш низьких швидкостей на смугу руху можуть бути врівноважені перевантаженням займаної площі друкованої плати, яка є наслідком більшої кількості диференціальних пар. Цей мідний роз’єм також буде обмежений щодо короткостроковими програмами, хоча доступні активні складання оптичного кабелю CXP.
Враховуючи десятикратний стрибок швидкості попередніх ітерацій Ethernet, наступна логічна мета – 1TbEthernet, хоча деякі пропонують більш «скромний» стрибок до 400 Гбіт/с. Xilinx вже описав 28-нм ПЛІС, яка може підтримувати 400 Гбіт Ethernet. Немає сумнівів у тому, що Ethernet у багатьох його формах буде продовжувати створювати значні технічні проблеми, а також можливості для розширення з’єднувачів протягом багатьох років.
