Витая пара 4 жилы скорость: 100 Мбит/с витая пара (4 провода VS 8 проводов) — Мир Антенн

Содержание

100 Мбит/с витая пара (4 провода VS 8 проводов)

В чём отличие 100 Мбит/с витая пара (обжато все 8 проводков) и 100 Мбит/с (обжато 4 проводка), какие плюсы и минусы?

Немного теории

При использовании витой пары для поддержки скорости в 100 Мб/с используется ЧЕТЫРЕ провода. По умолчанию это оранжевая и зеленая пары. В большинстве случаев остальные провода не используются. По этому их применяют для: подключения еще одного ПК по тому же проводу, либо же двух аналоговых телефонов, либо подключения IP телефонов, либо в случае с PoE (Power over Ethernet) незадействованные пары используются для передачи электричества.
В 1000 Мб/с используются все 4 пары. То есть ВОСЕМЬ проводов. Там и кроссоверы совсем по-другому обжимаются.

Для 100 МБит используется 2 пары: 1, 2, 3 и 6 контакты… для кроса меняются 1 с 3 контакты и 2 с 6.

Прямое соединение (с обоих концов):
1-белооранжевый
2-оранжевый
3-белозеленый
6-зеленый

Крос (на одном конце остается как описано выше, а с другого конца меняется):
1-белозеленый
2-зеленый
3-белооранжевый
6-оранжевый

Скорость 100 Мбит/с относится и применяется в сети Fast Ethernet (см. витая пара):
CAT5 (полоса частот 100 МГц) — 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар.
CAT5e (полоса частот 125 МГц) — 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4-х пар.

Сертификацию проходит сеть сделанная на витой паре 5е (8 проводов). Но при этом и тот и другой кабель поддерживают полный дуплекс.

Хочу заметить, что 2-х пар кабеля, неважно(!), 5-ой или 5E категории, — вполне хватает для 100 мбитных сетей, т.е. для их 100 мбитных свитчей.

Всплывает вопрос: зачем в портах 100 мегабитных свитчей 8 контактов для подключения обжатого 8 жильного кабеля????

Натыкаюсь на это:

4, 5, 7, 8 присутствует в кабеле но не используется(!). Ищу дальше…

Натыкаюсь на это:
100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м. (см. вики).

Странно… Думаю… Ну ладно 2 пары так 2 — потому что даже конвейерное производство 4 парного кабеля 5E уже заставляет задуматься зачем использовать 8 проводников, что 5-ой, что 5E категории в 100 мбитных сетях, если даже вики говорит что фактически 2 пары работает на 100 мбитах, без проблем, но больше всего заставляет призадуматься почему 4, 5, 7, 8 проводник не участвует даже в 5-ой категории.

Итак, зачем делать 8 контактов в порту свитча который никогда не сможет работать с кабелем 5Е на скорость до 1000 мегабит?

Этот вопрос нужно задавать производителям. Думаю, это связано с тем, что на складе были только такие коннектора (гнезда) и оборудование для пайки настроено для них.

Выводы

1) По поводу вычисления реальной скорости смотреть надо в сторону команды ping.

2) Как правило, для того, чтобы раздать интернет четырем абонентам со скоростью в 1 Мб/с не обязательно провайдеру иметь у себя канал в 4Мб/с. Есть специальная формула для вычисленя оптимальной скорости. Это обьясняется тем, что далеко не всегда все 4 абонента одновременно будут качать/отдавать. Как правило, провайдер не гарантирует скорость, а говорит, что таковая возможна. Более детально полосу пропускания можно прочитать тут.

3) Чтобы не терроризировать свой мозг мыслями о количестве жил протяните домой оптику. Там всего одно волокно требуется (ну или два, но это уже прошлый век). А вообще для дома/квартиры лучшего решения чем Wi-Fi просто нет.

Ссылки

Категории кабеля витых пар в компьютерных сетях | Виды кабеля

Витая пара (twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом.
Витая пара, — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

Виды кабеля, применяемых в сетях.

Как сигналы, распространяющиеся по кабелю, так и элементы его конструкции нуждаются в защите. В зависимости от наличия определенного типа защиты — электрической, химической, механической — определяют разновидности данной технологии. Проволочные оплетки, применяемые к отдельным парам, обозначаются термином «Shielding» (русскоязычный термин — экранирование). Оплетки, применяемые ко всему кабелю целиком, обозначаются термином «Screening», что соответствует русскоязычному термину «бронирование».

Для продления срока работы и защиты медных проводников от кислорода-воздуха применяются, как алюминиевые фольги, так и алюминизированные пленки, обозначаемые термином «Foiled» — фольгированные. На электрические и механические свойства кабеля фольги почти не влияют. Кроме того, могут применяться специальные защиты, например, от солнечного света — дополнительная оболочка из черного полиэтилена, тогда используется термин «Double Jucket».

* 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. В локальных сетях, работающих на скоростях 100 или 1000 Мбит/с, применяются в основном неэкранированные кабели. Однако стоит отметить, что для высокоскоростных сетей 10 Гбит/с, 40 Гбит/с, 100 Гбит/с стандарты определяют использование только экранированных кабелей.

−	UTP (U/UTP) — (Unshielded Twisted Pair), — витая пара без экрана, неэкранированная витая пара, кабель не имеет защитного экрана.
−	FTP (F/UTP) — (Foiled Twisted Pair), — фольгированная витая пара, имеет один внешний общий защитный слой из фольги.
−	STP (S/UTP) — (Shielded twisted pair), — экранированная витая пара, имеет экран, внешнюю защиту наподобие сетки, оплётки.
−	S/FTP (SF/UTP) — (Screened Foiled Unshielded twisted pair), — фольгированная экранированная витая пара, имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран из медной сетки.
−	U/FTP — экранирование фольгой каждых отдельных пар. Защищает от внешних и от перекрёстных между витыми парами помех.
−	F/FTP — индивидуальные экраны из фольги для каждой витой пары, плюс общий экран из фольги, оплётки, или фольги с оплёткой. Защищает от внешних помех и от перекрёстных между витыми парами.
−	SF/FTP — кабель с общим для всех экраном в виде фольги и наружной оплетки для дренажа наводок.

Основное различие — это наличие и вид экрана. Экран в витой паре служит для защиты сигнала от внешних помех. Например, когда не возможно проложить витую пару отдельно от силовых кабелей. Кроме этого, каждый производитель может добавлять и другие обозначения в зависимости от конструкции кабеля, например:

— AWG (American Wire Gauge) калибр проводов — американская система маркирования толщины проводов. Проводники имеют определенное сечение, но чаще на кабеле указывают не сечение проводника, а значение AWG.
Сечение каждой жилы витой пары маркируется в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge). Наиболее распространенными являются проводники стандарта 26 AWG (сечение 0,13 мм²), 24 AWG (0,2 – 0,28 мм²) и 22 AWG (0,33 – 0,44 мм²). Под сечением проводника понимается непосредственно сечение проводящего материала без толщины его изоляции.

Необходимо обратить внимание на то, что чем меньше AWG, тем толще проводники 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 cat.6а, cat.7, cat.7а имеет калибр 23 AWG, а некоторые производители используют проводники витой пары калибра 22 AWG.
— моножила (англ. solid) или многопроволочная жила (англ. patch). Наибольшее распространение, как более дешевая, получила моножила. Многопроволочная жила применяется в местах прокладки, где возможны частые изгибы кабеля, а также для изготовления патч-кордов. Патч-корд — это кусок кабеля определенной длины c конекторами на концах для соединения двух цифровых устройств.
— диаметр жилы. От 0,4 до 0,64 мм. По стандарту в 5-ой и 6-ой категориях используются жилы диаметром не менее 0,51 мм или 24AWG по американской маркировке. Не сертифицированный кабель может иметь жилы диаметром от 0,4 до 0,5 мм, что обычно достаточно для подключения домашнего интернет.

— количество пар. Как и говорилось ранее, количество пар может быть до 1000. Для компьютерных систем применяется 4-парный кабель (обозначается как 4х2х0,51). Все четыре пары задействуются только при создании сетей со скоростью до 1 Гбит/с. В большинстве же случаев: сети малых офисов, подключение домашнего интернета и др. сети со скоростью до 100 Мбит/с — используются только две пары. Для таких сетей а также для устройства сигнализации и домофонов выпускается 2-парная витая пара: маркируется соответственно 2х2х0,51.
— оболочка. В данном вопросе у кабеля витая пара все как и у других типов кабелей: внешняя оболочка зависит от условий прокладки и эксплуатации кабеля.

Чаще можно встретить следующие виды оболочки:

PVC — ПВХ-пластиката. Для внутреннего применения;
PP — полипропилен. Для внешней прокладки в основном для высоких температур — до +140°С;
PE — полиэтилен.

Для внешней прокладки;
FR — огнестойкий. Может работать в открытом пламене заданное время: на сегодня стандартизированы огнестойкие оболочки на 30, 90 и 180 мин;
LS — Low Smoke пониженное дымовыделение при горении;
ZH — Zero Halogen изготовлен из материалов, которые при горении не выделяют отравляющие галогеновые газы;
В — бронь. Чаще всего для брони используется стальная лента, которая обвивается вдоль кабеля;
С — трос. Трос нужен для натяжения кабеля между строениями.

Таким образом, маркировка U/UTP 4 cat.5e solid 24AWG LSZH переводится так: — не экранированный кабель, содержит 4 пары по 2 жилы, 5 категории, solid – жила однопроволочная, 24 AWG – диаметр 0,51 мм, LSZH – безгалогенный кабель с низким дымовыделением.

Материал проводников.

Проводники в парах изготавливают из меди, алюминия и биметалла (омедненный алюминий). Изначально материалом проводника была исключительно медь. Однако у меди есть недостаток — это высокая стоимость, в связи с этим на рынке и появилась алюминиевая, а позже и биметаллическая витая пара, которая стоит дешевле медной. Но выгодна ли подобная экономия в долгосрочной перспективе? Чтобы получить качественную и долгосрочно работающую сеть, а тем более пройти сертификацию, возможно лишь при использовании медных проводников.

	Алюминиевый проводник (Al) Алюминий на много легче меди — примерно в три раза. Ну и главное его достоинство — он намного дешевле меди. На этом все плюсы закончились. Электропроводность алюминия в 1.7 раз ниже, чем у меди, то есть обладает более высоким сопротивлением, а это потери сигнала при высокой длине кабеля. Алюминий — аморфный материал, поэтому со временем он «вытекает» из контакта, и сигнал полностью пропадает. Также данный метал подвержен окислению при контакте с воздухом, при этом поверхность витой пары со временем теряет проводимость. Алюминий менее эластичен по сравнению с медью, а проводники витой пары скручены друг с другом, к тому же сам кабель, как правило, не лежит по прямой.
	Омеднённый алюминий (CCA) В попытке устранить недостатки алюминиевого проводника, а именно окисление, и был создан алюминиевый омеднённый проводник. По сути, мы имеем тот же самый алюминиевый проводник, заключенный в медную оболочку. Он по-прежнему выигрывает в стоимости у медного проводника, но из-за сложности изготовления разница в цене уже не так существенна и составляет около 15%. Также гораздо выше стала проводимость, но она по-прежнему ниже, чем у меди. Медная поверхность не даёт образовываться поверхностной плёнке окисла и тем самым позволяет не снижать качество соединения. И еще один плюс это вес, так как все-таки большая часть проводника из алюминия, кабель на много легче медного. Из минусов можно отметить, что по нему все так же не получится использовать технологию Power over Ethernet (PoE), которая обеспечивает питание устройств при помощи тех же кабелей, поскольку сопротивление алюминия гораздо выше сопротивления меди, а постоянный ток будет течь по всему сечению проводника, основную часть которого составляет алюминий. А еще из опыта и практики очень сложно найти действительно качественный кабель, большая часть того что предлагается на рынке, при тестировании дает достаточно большой разброс параметров, и, как правило, не соответствует заявленной категории. В большинстве случаев при использовании подобного кабеля, настроить работоспособность сети, не удавалось даже на небольшой протяженности (60-70м.).
	Медь (Cu) Применение медных проводников позволяет избежать большого количества проблем и в разы увеличить сроки эксплуатации таких сетей, а также снизить затраты на обслуживание. Но следует смириться с тем, что стоимость сети, построенной с помощью медной витой пары, будет выше стоимости тех же сетей проложенных омеднённой витой парой. Поэтому, надо учитывать цели. Если вы хотите выполнить на омедненном или алюминиевом кабеле сеть офиса и рассчитываете, что она будет работать несколько лет – это одна из критических ошибок. Сеть выполненная качественно и с использованием медных проводников служит более 25 лет.
	Solid или Stranded Существуют два вида исполнения проводников — это цельные (из одного провода) Solid и скрученные (из множества тесно прилегающих друг к другу тонких проводков) Stranded.

Solid care	Stranded


Подходит для передачи на большие расстояния. Используется для монтажа горизонтальной подсистемы СКС.	Гибкий и лёгкий в обращении. Используется в основном, для изготовления патч-кордов.

Таблица значений AWG для одножильных кабелей.

AWG	Диаметр кабеля, мм (mm)	Сечение кабеля, мм² (mm²)	Сопротивление кабеля Ом/м [Ohm/m]
22	0. 644	0.326	0.0530
23	0.573	0.258	0.0668
24	0.511	0.205	0.0842

Коннекторы RJ-45 соответствующие категориям.

rj-45 cat.5 (24AWG)

rj-45 cat.6 (23AWG)

rj-45 cat.6a, 7 (22/23AWG)

Категории кабеля витых пар.

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от Cat.1 до Cat.7 (правильно category или категория, сокращение «cat», «Cat» следует писать с точкой — «Cat.», потому как категория и кошка — разные вещи) и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях) и в международном стандарте ISO 11801, а также приняты ГОСТ Р 53246-2008 и ГОСТ Р 53245-2008 (переводы одного из руководств производителя).

	Ччастоты, МГц	Примечание	Описание
Cat. 1	0,1 (0,4?)	Телефонные и старые модемные линии	1 пара, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных. (в России применяется кабель и вообще без скруток — «лапша» — у неё характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема (не подходит для современных систем)
Cat.2	1 (4?)	Старые терминалы (такие как IBM 3270)	2 пары проводников, старый тип кабеля, не описано в рекомендациях EIA/TIA для передачи данных, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet, (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
Cat. 3	16	10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet	4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, 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. Сейчас используется в основном для телефонных линий.
Cat.4	20	token ring, сейчас не используется	кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.
Cat.5	100	100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI)	4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.
Cat.5e	100	1000Base-T	4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации). Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
Cat.6	250	Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
Cat. 6a	500	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2.
Cat.7	600	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. 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).
Cat.7a	до 1200	Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE)	разработана для передачи данных на скоростях до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м.

Конструкция витопарного кабеля.

Витопарный кабель состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,4—0,6 мм. Кроме метрической, применяется американская система AWG, в которой эти величины составляют 26-22AWG. В стандартных 4-х парных кабелях в основном используются проводники диаметром 0,51 мм (24AWG). Толщина изоляции проводника — около 0,2 мм, материал обычно поливинилхлорид (английское сокращение PVC), для более качественных образцов 5 категории — полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно высококачественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур.
Также внутри кабеля иногда встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая используется для облегчения разделки внешней оболочки — при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников.
Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.
Внешняя оболочка 4-парных кабелей имеет толщину 0,5—0,9 мм в зависимости от категории кабеля и обычно изготавливается из поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Для изготовления оболочки могут использоваться полимеры, которые не распространяют горения при групповой прокладке и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются как LSZH — Low Smoke Zero Halogen, российская маркировка: нг(A)-HF, нг(B)-HF, нг(C)-HF, нг(D)-HF). Кабели, не поддерживающие горение и не выделяющие дым, по европейским стандартам разрешается прокладывать и использовать в закрытых областях, где могут проходить воздушные потоки системы кондиционирования и вентиляции (так называемых пленум-областях). Кабели для внешней прокладки поверх поливинилхлоридной оболочки имеют оболочку из полиэтилена для защиты от солнечного излучения. Эти кабели распространяют горение даже при одиночной прокладке. Открытая прокладка таких кабелей в зданиях и сооружениях запрещена.
В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании. Самый распространённый цвет оболочки кабелей — серый. У внешних кабелей внешняя оболочка чёрного цвета. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки.
Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.
Форма внешней оболочки кабеля витая пара может быть различной. Чаще других применяется круглая форма. Для прокладки под ковровым покрытием может использоваться плоский кабель.
Кабели для наружной прокладки обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем и бронирование с помощью гофрированной ленты или стальной проволоки.

* Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±15 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Причиной проблем с передачей данных, а так же больших потерь сигнала, может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

описание, как устроена, типы и категории, виды защитного экрана

Витая пара широко применяется в телекоммуникационных системах. Чаще всего в телефонных линиях для передачи голоса и данных, а также в локальных сетях.

Главными достоинствами витой пары из медного кабеля по сравнению с оптическим можно считать дешевизну и простоту развертывания. Монтажнику достаточно иметь инструмент для обжима (кримпер) и коннекторы типа RJ45. Кабельные линии на основе медного кабеля являются более устойчивыми к повреждениям и ремонтопригодными в сравнении с волоконно-оптическими линиями. В случае повреждения коннектора витой пары, его можно просто и недорого заменить.

Устройство витой пары

Витая пара представляет собой кабель, внутри которого содержится нескольких скрученных в жгуты изолированных проводников. Обычно провод имеет 2 или 4 пары внутренних жил. Благодаря скрутке проводников обеспечивается достаточно надежная защита кабеля от помех. Наличие же дополнительного экрана защищает витую пару от радиочастотных помех. Поэтому экранированный витой кабель часто используют, когда рядом располагается источник мощного электромагнитного излучения.

Основные конструктивные элементы витой пары:

проводники из меди или биметалла
изоляция проводников
защитный экран из алюминиевой фольги
дренажный провод
наружная оболочка из PVE (ПВХ)

Устройство витой пары

В качестве оболочки в витой паре в основном используют следующие материалы:

PVE (ПВХ) – поливинилхлорид, кабель предназначенн для внутренней прокладки
PE – полиэтилен, в основном используется в кабелях для внешней прокладки
LSZH (Low Smoke Zero Halogen) — оболочка с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов. Такой кабель пожаробезопасен и предназначен для прокладки в местах, где возможно массовое скопление людей.

Типы витой пары

Как писалось выше, для защиты от электромагнитных помех используется экранирование. Экранирование применяется как к отдельным витым парам, которые оборачиваются в алюминиевую фольгу (металлизированную полиэтиленовую ленту), так и к кабелю в целом в виде общего экрана из фольги, а в ряде случаев с добавлением оплетки из медной проволоки. Экран также может быть соединен с неизолированным дренажным проводом, который служит для заземления и механически поддерживает экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

Согласно международному стандарту ISO/IEC 11801 (приложение E), для обозначения конструкции экранированного кабеля используется комбинация из трех букв:

U — неэкранированный,

S — металлическая оплетка (общий экран),

F — металлизированная лента (алюминиевая фольга).

Из этих букв формируется аббревиатура, обозначающая тип общего экрана и тип экрана для отдельных пар.

Типы витой пары

В итоге распространение получили кабели такого типа:

Неэкранированный кабель (U/UTP) — экранирование отсутствует (категория 6 и ниже).

Индивидуальный экран (U/FTP) — экранирование фольгой каждых отдельных пар. Защищает от внешних помех и от перекрестных помех между витыми парами.

Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP) — общий экран из фольги, оплетки, или фольги с оплеткой. Защищает от внешних электромагнитных помех.

Индивидуальный и общий экран (F/FTP, S/FTP, SF/FTP) — индивидуальные экраны из фольги для каждой витой пары, плюс общий экран из фольги, оплетки, или фольги с оплеткой. Защищает от внешних помех и от перекрестных помех между витыми парами.

Экранированные кабели категорий 5e, 6/6A и 8/8.1 чаще всего используют конструкцию F/UTP (общий экран из фольги), тогда как экранированные кабели категорий 7/7A и 8.2 используют конструкцию S/FTP (с общей металлической оплеткой и фольгой для каждой пары). О категориях витой пары мы расскажем в следующем пункте.

Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных)

Сегодня существует восемь категорий витой пары — от 1 до 8. Каждая категория определяет пропускную способность по частоте и соответсвенно скорость обмена данными. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины.

Сat1 Линия из двух проводов, используется только в аналоговой телефонии (не подходит для современных систем).

Сat2 Кабель из двух пар был создан для сетей TokenRing и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях. Обеспечивает скорость до 4 Мбит/с.

Сat3 Самый первая витая пара на 4 пары. Разработана для использования в сетях Ethernet 10Base-T. Сегодня мало используется.

Сat4 Кабель состоит из 4-х скрученных пар и применялся в сетях Token Ring, 10/100Base-T. Скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.

Сat5 Первая витая пара, что позволила передавать информацию на скорости до 100 Мбит/сек. Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар.

Сat5e усовершенствованный вариант Cat5. Самый популярный и востребованный кабель. С его помощью можно передавать информацию на скорости до 1 Гбит/с. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.

Сat6 Неэкранированный кабель (UTP) состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на короткие расстояния (до 55 м).

Сat6a Улучшенный вариант Сat6. Кабель разработан в 2008 г. Состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 м. Кабель этой категории имеет либо общий экран (F/UTP), либо экраны вокруг каждой пары (U/FTP).

Сat7 Категория была создана в 2002 году совместно с Сat6. Скорость передачи данных — до 10 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).

Сat7a Модификация Сat7. Кабель имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).

Сat8/8.1 Этот стандарт представили в 2016 г. Полностью совместим с кабелем категории 6a. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с при использовании стандартных коннекторов 8P8C. Кабель этой категории имеет либо общий экран, либо экраны вокруг каждой пары (F/UTP или U/FTP).

Cat8.2 Этот кабель отличается от Cat 8.1 большей стойкостью к помехам и используется с проприетарными коннекторами TERA, GG45 и ARJ-45. Полностью совместим с кабелем категории 7a. Скорость передачи данных до 40 Гбит/с. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).

Более подробно эти категории с указанием их пропускной способности рассмотрены в статье «Выбираем правильный патч-корд. Как быстро подключить роутер по кабелю».

Виды защитного экрана кабеля витая пара

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из металлизированной полимерной пленки и двойной — из фольги и оплетки из медной луженой проволокой. Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или из пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный провод. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Стандарт IEC61156-5 различает две группы изделий: с уровнем 1 (оплеточный экран) и с уровнем 2 (кабель с пленочным экраном). Согласно этого стандарта кабель UTP должен обеспечивать степень подавления внешней помехи на 40 дБ, в то время как у конструкций витой пары S/FTP значение этого параметра составляет 85 дБ.

Об эффективности экранирования и о конструкции экранов можно узнать детальнее из нашей статьи «Выбор кабеля типа витая пара: UTP или FTP?».

База знаний

Кабели витой пары (кабели CATx) являются одним из важнейших компонентов современных структурированных кабельных систем. Данный тип кабелей широко применяется в телекоммуникационных и компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала с использованием различных технологий, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей экономичности и простоте монтажа, кабели «витая пара» являются наиболее распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Виды кабелей «витая пара»

Передаваемые сигналы, а также элементы конструкции кабелей нуждаются в физической защите. В соответствие с наличием определенных типов защиты — электрической, химической, механической – определяется разновидность кабелей:

Неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;
Фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
Экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
Фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;
Незащищенная экранированная витая пара (англ. U/STP — Unshielded Screened twisted pair) — без внешнего экрана, каждая пара в фольгированной оплетке;
Защищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair).Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

Кабели CATx

Аббревиатура «CATx» применяется для обозначения кабелей «витая пара». Существует несколько категорий кабеля «витая пара», которые нумеруются от CAT1 до CAT7, что характеризует эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории, как правило, содержит больше пар проводов, а каждая пара имеет больше витков на единицу длины.

Обозначение	Полоса частот, МГц	Применение	Примечания
CAT1	0,1 (0,4?)	Телефонные и старые модемные линии	Используется только для передачи голоса или данных с использованием модема (не подходит для современных систем)
CAT2	1 (4?)	Старые терминалы	2 пары проводников, старый тип кабеля, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet (не подходит для современных систем). Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.
CAT3	16	10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet	4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, 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. Сейчас используется в основном для телефонных линий.
CAT4	20	token ring, сейчас не используется	Кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре.
CAT5	100	100BASE-TX Ethernet (LAN, ATM,CDDI)	4-парный кабель, используется при построении локальных сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар.
CAT5e	100	1000Base-T	4-парный кабель, усовершенствованная категория 5 (уточненные/улучшенные спецификации). Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.
CAT6	250	Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Данный кабель рименяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.
CAT6a	500	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Применяется в сетях Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гбит/с на расстояние до 100 метров. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 поправка 2.
CAT7	600	Gigabit Ethernet (10GBASE-T Ethernet)	Спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с. 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).
CAT7a	до 1200	Gigabit Ethernet (40GbE, 100GbE)	Разработан для передачи данных со скоростью до 40 Гбит/с на расстояние до 50 м и до 100 Гбит/с на расстояние до 15 м.

Строение кабелей «витая пара»

Стандартный кабель «витая пара» состоит из экранированной медной жилы. Для того чтобы избежать электромагнитных помех каждый провод внутри витой пары, как правило, экранируется отдельно.

Большинство кабелей «витая пара» состоят из четырех пар витых проводов, где каждая пара проводов перекручена различным образом для предотвращения перекрестных помех.

Каждая медная жила соединительного кабеля состоит из нескольких скрученных проволок, что делает кабель более гибким и обеспечивает лучшие характеристики затухания сигнала.

Жила монтажного кабеля является цельной медной проволокой, что обеспечивает необходимую прочность кабеля для монтажа внутри стен, но ухудшает гибкость.

Монтаж витой пары

При монтаже стандартного кабеля «витая пара» должен учитываться минимально допустимый радиус изгиба (8 внешних диаметров кабеля). Уменьшение радиуса изгиба кабеля может привести к увеличению внешних наводок на сигнал или привести к повреждению оболочки кабеля.

При монтаже экранированной витой пары следует следить за целостностью экрана по всей длине кабеля. Растяжение или изгиб кабеля приводит к повреждениям защитного экрана, что приводит к снижению устойчивости к электромагнитным помехам.

Максимальная длина витой пары (кабеля utp категории 5е)

Витая пара – это цельный медный кабель UTP с диаметром жилы 0,51 мм. Изоляция жил изготовлена из полиэтилена высокой плотности. Длина одного витка жил составляет 30 мм, а одного витка пар кабеля равна 200 мм. Внешняя оболочка выполнена из поливинилхлорида (ПВХ).

Максимальная длина витой пары

Витая пара имеет свою максимальную длину, при которой хорошо подается сигнал и она составляет не более 100 метров между усилителем сигнала, то есть конечным устройством и точкой доступа. Максимальная длина определяется в связи с одним свойством слаботочного кабеля, передающего электричество. Дело в том, что только на расстоянии не более 100 метров витая пара может обеспечивать сигнал без ощутимых перебоев. Еще один момент, во избежание потери некоторой части сигнала и появлении помех сигнала, следует помнить о том, что витую пару не рекомендуется прокладывать вблизи силовых кабелей. При параллельной прокладке минимальное расстояние между витой парой и силовым кабелем должна составлять не меньше 12,5 сантиметров. При отсутствии возможности прокладки кабеля на необходимом расстоянии, можно воспользоваться экранированным вариантом витой пары например кабеля FTP.

Монтаж неэкранированного кабеля UTP

Самое главное правило при монтаже кабеля utp категории 5е – витая пара должна выдерживать минимальный и необходимо допустимый радиус изгиба, который должен составлять восемь внешних диаметров самого кабеля. Если изгиб становится сильней, то это может привести к тому, что могут увеличиться внешние наводки на сигнал и может разрушиться оболочка кабеля. В процессе монтажа экранированного кабеля витой пары рекомендуется внимательно наблюдать за целостностью экрана, расположенного по всей поверхности длины кабеля. При сильном растяжении или большем изгибе кабеля экран может разрушиться, что приведет к снижению устойчивости к помехам, в том числе к электромагнитными. Дренажный провод необходимо соединять с экраном разъема. Конкретных требований к допустимой максимальной длине витой пары, на которую должна быть удалена оболочка кабеля при монтаже, не существует. Есть мнение, что каждый монтажник, руководствуясь своим здравым смыслом, может сам удалять оболочку кабеля на столько, на сколько этого требует правильное терминирование пар кабеля. Но все же, при решении проводки витой пары, необходимо учитывать и вышеуказанные рекомендации по монтажу кабеля UTP категории 5е витой пары.

Тестирование производительности кабелей витой пары

В этой работе представлены характеристики кабелей витой пары, которые играют важную роль в передаче данных. В этом документе категория 5, расширенная как тип неэкранированной витой пары, была выбрана для проверки всех испытаний на нее в соответствии с ISO / IEC 11801 как одной из спецификаций международного стандарта. Случайные образцы были отобраны из кабельного рынка. Все тесты проводились на этих образцах, чтобы убедиться в их достоверности и соответствии международным стандартам.После тестирования отобранных образцов было обнаружено, что 4% не удовлетворяют требованиям международного стандарта, а 96% — требованиям международного стандарта.

1. Введение

Сегодня общение входит в нашу повседневную жизнь во многих различными способами, благодаря которым очень легко упустить из виду множество его граней [1]. В последние годы большинство из нас осознали решающее влияние телекоммуникационные системы в нашей современной жизни, разрушившие географические границы между людьми во всем мире.

Высокоскоростная передача данных по кабелям витой пары действительно является сложной задачей и в настоящее время представляет большой интерес [2–5]. Витая пара кабели, используемые для транспортировки телекоммуникационных услуг, состоят из пучков пары медных проводов, соединяющие центр проводов с потребителями [6]. Витая пара кабели также обычно используются для соединения между различными частями системы в области телекоммуникаций [7]. Кабели витой пары хорошо известны проектировщики и установщики компьютерных сетей.

Кабели после изготовления должны соответствовать несколько жестких испытаний на заводе для проверки их пригодности для использования. Основная часть в эта статья посвящена этим тестам и сравнению характеристик витых пара кабелей на рынке кабелей со спецификацией международного стандарта.

Работа организована следующим образом. Следующий это введение, международная стандартная спецификация ISO / IEC 11801, используемая для производства кабелей витой пары приведен в разделе 2.Параметры эксплуатационных испытаний приведены в Раздел 3. Экспериментальные результаты и обсуждение представлены в разделе 4. Заключение. представлен в Разделе 5.

2. Спецификация международного стандарта ISO / IEC 11801

В реальной производственной среде это очень сложные, чтобы получить готовые кабели с требуемыми характеристиками, которые соответствуют как рекомендации международных стандартов, так и запросы клиентов с минимальные затраты. Это проблема, над которой исследователи все еще работают. лучше всего решить.Международная спецификация унифицировала разработку, производство, тестирование и поддержание высокого качества продукции.

Стандарты вносят огромный вклад в большинство аспектов нашей жизни, хотя вклад невидим. Люди обычно не осознают, какую роль играет стандарты повышения уровня качества, безопасности, надежности, эффективности и взаимозаменяемость, а также предоставление таких преимуществ по экономичной цене [8].

Международные организации, разрабатывающие международные стандарты, — это Международная электротехническая комиссия. (IEC), Международной организации по стандартизации (ISO) и Международный союз электросвязи (ITU).

Одна из спецификаций международного стандарта при испытании кабеля витая пара используется (ISO / IEC 11801), который выбран в качестве примера для проведения испытаний в соответствии с ним.

Стандарт ISO / IEC 11801 определяет общую кабельную систему, которая является приложением независима и поддерживает открытый рынок кабельных компонентов. Он разработан чтобы предоставить пользователям гибкую схему кабельной разводки, позволяющую легко и экономично вносить изменения в осуществлять. Кроме того, он обеспечивает промышленность кабельной системой, которая будет поддерживать текущее активное оборудование и обеспечивает основу для будущего разработки [9].

3. Параметры теста производительности

3.1. Длина

Длина определяется как физическая длина или длина оболочки кабеля. Это должна соответствовать длине, полученной из маркировки длины, обычно обнаружил на внешней оболочке кабеля. Физическая длина отличается от электрическая или винтовая длина, которая является длиной медные проводники. Физическая длина всегда будет немного меньше электрической. длина, обусловленная скручиванием проводов [10].

В тесте есть предел, который нельзя превышать. Этот предел равен 361 футам.

3.2. Задержка распространения

Задержка распространения или задержка — это мера времени, необходимого для распространения сигнала от одного конца цепь к другому. Это измерение должно выполняться для каждого из четыре пары проводов. Задержка измеряется в наносекундах (нс). Типичная задержка для категория 5e немного меньше 5 наносекунд на метр (худший случай разрешено 5.8 нс / м, как показано в ISO / IEC 11801). 100-метровый кабель может иметь задержку, равную 500 нс (допустимый худший случай — 580 нс / м).

3.3. Delay Skew

Разница в задержке распространения между задержкой распространения в самой быстрой и самой медленной парах кабеля UTP. Кабель должен иметь перекос менее 50 наносекунд на 100-метровом канале связи в соответствии с ISO / IEC 11801. Чем меньше перекос, тем лучше. Все, что меньше 25 наносекунд, считается превосходно. Отклонение от 45 до 50 наносекунд является минимально приемлемым.

3.4. Затухание

Электрические сигналы, передаваемые по линии связи, теряют часть своей энергии по мере прохождения связь, как показано на рисунке 1. Затухание измеряет количество энергии, которое теряется, когда сигнал поступает на принимающий конец кабельной линии. В измерение затухания позволяет количественно оценить влияние сопротивления кабеля. ссылка предлагает передачу электрических сигналов.

Согласно ISO / IEC 11801, затухание на частотах, соответствующих расчетным значения менее 4.0 дБ вернется к максимальному требованию 4,0 дБ и затухание каждой пары в категории 5e будет соответствовать требованиям, установленным следующая формула [9]: √1,05 × (1,9108𝑓 + 0,022 × 𝑓 + 0,2√𝑓√) + 4 × 0,04 × 𝑓. (1)
3.5. Перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT)
Когда ток течет по проводам, создается электромагнитное поле, которое может мешать сигналам на соседних провода. По мере увеличения частоты этот эффект усиливается. Каждая пара скрученный, потому что это позволяет противоположным полям в паре проводов отменять каждое Другие.Чем круче поворот, тем эффективнее отмена и тем выше данные скорость поддерживается кабелем.
Согласно ISO / IEC 11801, NEXT каждой пары будет соответствовать требованиям выводится по следующей формуле [9]:  − 20log1065,3−15log𝑓 / −20 + 2 × 1083−20log𝑓 / −20. (2)
3.6. Сумма мощности NEXT (PSNEXT)
Сумма мощности NEXT (PSNEXT) — это расчет, а не измерение. PSNEXT — это полученный из суммирования отдельных эффектов СЛЕДУЮЩИХ на каждую пару остальные три пары.
Согласно ISO / IEC 11801, PSNEXT каждой пары будет соответствовать требования, полученные по следующей формуле [9]: − 20log1062.3−15log𝑓 / −20 + 2 × 1080−20log𝑓 / −20. (3)
PSNEXT пары k , PSNEXT ( k ), вычисляется из пары NEXT ( i , k ) соседних пар i , 𝑗 = 1,…, 𝑛, следующим образом: PSNEXT𝑘 = — 10log𝑛𝑖 = 1, 𝑖 ≠ 𝑘10 − NEXT𝑖𝑘 / 10, (4) где i — номер мешающей пары, k — количество нарушенная пара, n — общее количество пар, а NEXT _ik — ближайший конец потери перекрестных помех из пары i в пара к .
3.7. Равноуровневые перекрестные помехи на дальнем конце (ELFEXT)
ELFEXT — это скорее расчетный результат. чем измерение. Он получается путем вычитания затухания мешающая пара от перекрестных помех на дальнем конце (FEXT), эта пара вызывает в соседняя пара. Это нормализует результаты по длине.
Согласно ISO / IEC 11801, ELFEXT каждой пары будет соответствовать требованиям, выведенным из следующих формула [9]: − 20log1063,8−20log𝑓 / −20 + 4 × 1075,1−20log𝑓 / −20.(5)
ELFEXT _ik пар i и k вычисляется следующим образом: ELFEXT𝑖𝑘 = FEXT𝑖𝑘 − IL𝑘, (6) где i — номер возмущенная пара, k — номер мешающая пара, FEXT _ik — потеря перекрестных помех на дальнем конце из пары i в пару k , а IL _k — вносимые потери пары к .
3.8. Сумма мощности равного уровня на дальнем конце (PSELFEXT)
Сумма мощности ELFEXT (PSELFEXT) на самом деле является расчет, а не измерение.PSELFEXT происходит от алгебраическое суммирование отдельных эффектов ELFEXT для каждой пары с помощью остальные три пары. Для каждого конца есть четыре результата PSELFEXT.
Согласно ISO / IEC 11801, PSNEXT каждого пара будет удовлетворять требованиям, полученным по следующей формуле [9]:  − 20log1060,8−20log𝑓 / −20 + 4 × 1072,1−20log𝑓 / −20. (7)
3.9. Возвратные потери (RL)
Влияние неправильного характеристического импеданса измеряется более точно и представлено количественным возвратом потеря.
Обратные потери (RL) — это мера всех отражений, вызванных несоответствие импеданса во всех точках линии и выражается в децибел (дБ).
Согласно ISO / IEC 11801 возвратные потери будут соответствовать требованиям вычисляется по следующей формуле [9]: 30−10log. (8)
4. Экспериментальные результаты
Для получения оптимальной производительности для кабель витой пары, он должен соответствовать характеристикам кабельной разводки. системы.Чтобы приблизиться к процессу производства кабелей, просто необработанный медь вытягивается на стержни разного диаметра, которые позже будут вытянуты на требуемые диаметры проводов.
После этого он изолируется подходящим изоляционным материалом, чтобы производят одиночный провод.
Первое требование — предоставить электрическая изоляция проводов друг от друга путем изоляции отдельных проводов [10]. Без надлежащей изоляции и использования защитных материалов провода и кабели не будут работать должным образом или безопасно, и они не прослужат очень долго [11].
Эти изоляционные провода будут собраны в пары, которые в свою очередь собираются вместе, а затем покрываются подходящей оболочкой для создания финальный кабель.
Оболочка кабеля предотвратит любые повреждение жилы кабеля из-за воздействия внешнего механического напряжения и, в зависимости от типа используемого материала он также может играть очень значительную участвует в защите жилы кабеля от внешних электрических помех [12].
На рисунке 2 показаны адаптеры интерфейса тестирования кабельной катушки DSP-SPOOL Fluke Networks. используется для тестирования кабелей витой пары [13].

Параметры испытаний производительности для Cat 5e определены в ИСО / МЭК 11801. Испытание каждого образца должно содержать все параметры, как обсуждалось ранее. Чтобы пройти тест, все измерения (при каждая частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должна соответствовать или превышать предельное значение, определенное в вышеупомянутом стандарте, в противном случае образец не смогли.
При работе с кабельным рынком обнаруживается, что большое количество образцов Кабели витой пары производились во многих странах.После тестирования этих отобранных образцов выяснилось, что 96% пройдены. и удовлетворяют требованиям международного стандарта, в то время как 4% не соответствуют требованиям и не соответствует требованиям международного стандарта.
Пройденный образец кабеля витой пары — образец, в котором все измерения (на каждом частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должна соответствовать или превышать предельное значение определено в ISO / IEC 11801.
Анализ пропущенного образца приведен на рисунках 3–11.Существует предел, который нельзя превышать. Обсуждаются все параметры тестирования производительности раньше не превышайте этот предел.

Как показано на Рисунке 3, существует предел, равный 361 футу, и количество пройденных образцов не превышает этого предела.
Как показано на рисунке 4, хотя распространение задержка пройденных отсчетов имеет наихудшие значения пар 12 и 78, равных 432 наносекунды, но эти значения задержки распространения не превышают 580 наносекунд.

Как показано на рисунке 5, хотя задержка пройденные выборки имеют худшие значения пар 12 и 78, которые равны 14 наносекундам, но эти значения перекоса задержки равны отличные результаты, так как они не превышают 25 наносекунд.

Как показано на рисунке 6, затухание прошедших выборок пары 1,2, пары 3,6, пара 4,5 и пара 7,8 не превышают лимит.

Как показано на рисунке 7, хотя NEXT между парой 3,6 и парой 7,8 имеет худшее значение, которое равно 38.3 дБ на 85,6 МГц, но не превышает предела. СЛЕДУЮЩИЕ из пройденных образцов между каждой парой и другими не превышает предела.

Как показано на рисунке 8, хотя PSNEXT из пара 36 имеет наихудшее значение, равное 37,9 дБ на частоте 85,6 МГц, но не превышает Лимит. PSNEXT пройденных выборок пар 12, 36, 45 и 78 не превышает предел.

Как показано на рисунке 9, хотя ELFEXT между парами 45 и 36 имеет худшее значение, равное 31.7 дБ на 67 МГц, но это не превышает лимит.

Как показано на рисунке 10, хотя PSELFEXT пары 36 имеет наихудшее значение, равное 31,7 дБ на частоте 67 МГц, но не превышает Лимит. PSELFEXT пройденных выборок пар 12, 36, 45 и 78 не превышает Лимит.

Как показано на Рисунке 11, хотя возвратные потери пара 36 имеет наихудшее значение, равное 21,9 дБ на частоте 86,8 МГц, но не превышает Лимит.Обратные потери прошедших отсчетов пар 12, 36, 45 и 78 не превышают Лимит.
С другой стороны, вышедший из строя образец скрученной пара кабелей — это образец, по которому некоторые измерения (частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц), чтобы не было предельного значения, определенного в ISO / IEC 11801.
Анализ отказавшего образца приведен на рисунках 12–20. Существует предел которое не должно быть превышено. Хотя распространение задержка, перекос задержки, ELFEXT и PSELFEXT не превышают этот предел, но проблема в затухание, NEXT, PSNEXT и RL, которые превышают этот предел, и, конечно, имеет влияние на передачу данных.

Как показано на Рисунке 12, существует предел, равный 361 футам, и неудавшиеся образцы не превышают этот предел.
Как показано на рисунке 13, хотя задержка распространения неудачных выборок худшие значения пары 45, равные 520 наносекундам, но это значение задержка распространения не превышает допустимого наихудшего случая, равного 580 наносекунд.

Как показано на рисунке 14, хотя перекос задержки неудачные образцы имеют худшее значение пары 45, равное 23 наносекундам, но это значение перекоса задержки не превышает установленный предел.

Как показано на Рисунке 15, хотя затухание пары 12 не превышает предела, но затухание пар 36, 45, и 78 превышает лимит.

Как показано на рисунке 16, хотя ДАЛЕЕ между парами 36–45 и 36–78 не превышает предела, но СЛЕДУЮЩИЙ неудачных выборок между парами 12–36, 12–45, 12–78 и 45–78 превышает предел, а наихудшее значение пар 12–45 равно 29 дБ на 47,6 МГц.

Как показано на рисунке 17, хотя PSNEXT из пара 36 не превышает лимит, но PSNEXT неудачных выборок между парами 12, 45 и 78 превышают предел, а худшее значение пары 45 равно 29 дБ. в 47 лет.6 МГц.

Как показано на рисунке 18, ELFEXT неудачных выборок между каждой парой и другими не превышают лимит.

Как показано на рисунке 19, PSELFEXT сбой выборок каждой пары не превышает лимита.

Как показано на Рисунке 20, хотя возвратные потери пары 45 не превышают предела, но возвратные потери неудачных образцов между парами 12, 36 и 78 превышают предел, а худшее значение пары 36 равно 17.7 дБ на 89,2 МГц.
Есть другие первичные тесты, которые можно сделать на каждом отдельном проводе кабеля витой пары как целостность, сопротивление и удлинение.
О компании целостность, чтобы убедиться, что между проводами нет короткого замыкания, просто этот тест Это можно сделать с помощью любого устройства для проверки короткого замыкания / непрерывности, например, мультиметра. Выбранные кабели для тестирования есть непрерывность, а без непрерывности нет параметров для кабели.
Что касается сопротивления, все одиночные провода прошедшего образца имеют сопротивление в диапазон от 81.От 76 Ом / км до 81,88 Ом / км. Максимальное допустимое сопротивление для каждого проводника составляет 84 Ом / км по международному стандарту и выше что образец не работает.
О проценте удлинения, все изолированные материалы проводов прошедшая выборка имеет диапазон значений от 550% до 690%. Минимальное удлинение разрешенный процент для изолированных материалов проводов составляет 400% в соответствии с Международный стандарт.
О силе натяжения, все изоляционные материалы проводов прошли Образцы имеют диапазон значений от 24 Н / мм ² до 27 Н / мм ².В минимальная сила натяжения, допустимая для изолированных материалов проводов, составляет 22,1 Н / мм ² в соответствии с международным стандартом.
Основной тест, который должен выполнять каждый кабель. Pass — это испытание на электрическую прочность, при котором кабель подвергается более высокой напряжение, чем реальное рабочее напряжение в течение определенного периода. В Цель этого испытания — убедиться в безупречности изоляции. Если есть слабое место в изоляции, оно не должно пройти проверку.
Основное отличие видов скрученных пара кабелей — это производительность кабеля на более высокой частоте, что означает более высокую категория. С наибольшим развитием производства кабелей, похоже, что новые типы кабелей витой пары, которые имеют номер более высокой категории, чем улучшенная категория 5. Это означает, что для повышение производительности в кабелях витой пары, все тесты были сделано на них, чтобы убедиться в их действительности и соблюдении спецификация международного стандарта.
5. Заключение
В данной статье представлена улучшенная категория 5 как тип неэкранированной витой пары. кабелей и проводит все испытания в соответствии с ISO / IEC 11801 в качестве одного из международные стандартные спецификации.
Параметры, используемые для проверки производительности: задержка распространения, задержка. перекос, затухание, потеря перекрестных помех на ближнем конце (NEXT), сумма мощности NEXT (PSNEXT), перекрестные помехи на дальнем конце равного уровня (ELFEXT), перекрестные помехи на дальнем конце равного уровня суммирования мощности (PSELFEXT) и возврат потеря.
При работе со случайными выборками скрученных парных кабелей, выбранных на рынке кабелей, обнаружено, что 96% эти образцы прошли и соответствуют международным стандартам. На с другой стороны, 4% этих образцов были неудачными и не соответствовали требованиям Международный стандарт.
Образцы, прошедшие проверку качества, должны быть приемлемыми для всех испытаний согласно спецификации международного стандарта.
Заказчик должен просмотреть эти тесты в соответствии с в соответствии со спецификацией международного стандарта.
Коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель
Сетевые кабели используются для систем связи во всем мире. Использование правильного кабеля обеспечит оптимальную производительность сети. Следовательно, использование коаксиального кабеля, витой пары или оптоволоконного кабеля будет зависеть от устанавливаемой системы связи.
Каждый тип кабеля служит определенной цели, имеет определенные преимущества и, безусловно, недостатки, если установлен неправильный кабель.При выборе правильного кабеля для вашей сети для достижения оптимальной производительности необходимо учитывать ряд факторов, в том числе:
Факторы окружающей среды
Расстояние
Пропускная способность
Трансмиссия
Вместимость
Вот удобное руководство, в котором кратко описаны преимущества и недостатки каждого из них:
Коаксиальный кабель
Его широкое использование в бесчисленных домах сделало коаксиальный кабель привычным для многих.Используемый с начала 20 века, он по-прежнему используется операторами кабельной связи, телефонными компаниями и интернет-провайдерами для передачи сообщений — данных, видео и голоса. Он отличается надежной и точной передачей.
Коаксиальный кабель имеет внутренний проводник, окруженный изолирующим слоем, вокруг которого имеется проводящий экран. В некоторых случаях даже внешняя оболочка кабеля может быть изолирована. Центральный проводник передает электрический сигнал. Экранированная конструкция кабеля позволяет быстро передавать данные через медную жилу без помех от факторов окружающей среды.
Коаксиальные кабельные сборки легко устанавливаются и отличаются исключительной прочностью. Поскольку коаксиальный кабель лучше всего работает на более коротких расстояниях, он идеально подходит для домашних сетей и сетей передачи данных средней емкости. Потеря сигнала является недостатком при использовании коаксиального кабеля на больших расстояниях, а утечки сигнала возможны в точках входа или выхода, то есть в точке контакта между штекерным и гнездовым разъемами. Утечка вызывает искажение, сигнал нечеткий или снежный. Колебания скорости в широкополосных сетях также могут возникать при передаче данных в периоды интенсивного использования.
Преимущества
Очень прочный
Лучше всего работает на коротких дистанциях
Недостатки
Потеря сигнала на большом расстоянии
Утечка сигнала в точках выхода
Колебания скорости при интенсивной эксплуатации
Кабель витой пары
Как следует из названия, кабель витой пары буквально изготавливается путем переплетения двух или более отдельных изолированных проводов вместе и их параллельной прокладки.Скрученные провода обладают свойствами подавления помех. Таким образом, он подходит для передачи данных и голосовой инфраструктуры на короткие расстояния, поскольку кабель снижает влияние электромагнитных помех на электронные сигналы. Кроме того, он более гибкий и простой в установке, чем коаксиальный кабель.
Используются два типа кабеля витая пара: экранированный и неэкранированный. Экранированная витая пара (STP) имеет тонкую проволочную сетку, окружающую провода для защиты передачи; Неэкранированная витая пара (UTP) — нет.Последний является более распространенным из двух типов, он используется в установках Ethernet и часто используется в приложениях как для жилых, так и для деловых людей. Экранированный кабель используется в телефонных сетях, а также в сетях и для передачи данных, чтобы уменьшить внешние помехи и перекрестные помехи, и предназначен для помощи в заземлении. Из этих двух кабелей UTP дешевле, чем кабели STP, и требования к обслуживанию ниже, поскольку они не зависят от внешнего экрана. Хотя UTP может передавать данные так же быстро, как кабели STP, они подвержены шуму в большей степени, чем кабели STP.
Кабели типа «витая пара»
являются наиболее экономичным вариантом среди коаксиальных и оптоволоконных кабелей, но они также имеют меньшую полосу пропускания и большее затухание, т. Е. Чем больше расстояние, тем ниже производительность. Они также подвержены износу и требуют регулярного ухода. Лучше всего использовать витую пару в любом месте, где нет высокой степени электромагнитных помех.
Преимущества
Экономичный
Гибкость и простота установки
Лучше всего работает на коротких дистанциях
Недостатки
Более низкая долговечность (необходимо регулярно обслуживать)
Чувствительность к электромагнитным помехам
Более высокое затухание
Волоконно-оптический кабель
Оптоволоконный кабель отличается от коаксиального кабеля и кабеля на основе витой пары несколькими способами.Во-первых, его сердцевина состоит из оптических волокон, а не из меди. Что еще более впечатляюще, данные передаются с помощью света, а не электрического или электронного сигнала. Передачи могут перемещаться на большее расстояние с гораздо более быстрым импульсом — в 26 000 раз быстрее, чем по витой паре. Оптические волокна изолированы пластиковым покрытием внутри защитного пластикового внешнего слоя или трубки. Оптические волокна также гибкие и могут быть объединены в кабели, что делает их удобными для связи на большие расстояния, поскольку свет распространяется по волокну с небольшим затуханием по сравнению с электрическими медными кабелями.
Оптоволоконный кабель может быть одномодовым или многомодовым. Первый позволяет пропускать только один режим света за раз через ядро, что обеспечивает более широкую полосу пропускания. Это приводит к уменьшению количества отражений света, что приводит к низкому затуханию и позволяет данным перемещаться дальше и быстрее. Одномодовые соединения используются в университетах, колледжах и других учебных заведениях в сетях кабельного телевидения и в телекоммуникациях.
Многомодовые соединения имеют больший диаметр сердечника, что позволяет передавать несколько режимов света одновременно.
Количество отражений света через ядро увеличивается по мере прохождения, позволяя проходить большему количеству данных. Однако это вызывает высокую дисперсию, что означает меньшую полосу пропускания, большее затухание и снижение качества сигнала по мере его прохождения. Многомодовые соединения идеальны для ЛВС, систем безопасности и других оптоволоконных сетей для высокоскоростной связи на более короткие расстояния.
Оптоволоконный кабель — самый дорогой из трех типов кабелей. Оптические волокна хрупкие, их можно порезать или повредить во время монтажа или строительных работ.Это также означает, что он не такой податливый, как медь, и если его слишком сильно согнуть, скрутить или повернуть под неправильным углом, он сломается. Наконец, передача данных на большие расстояния требует усиления оптических сигналов с помощью таких компонентов, как EDFA, которые должны быть добавлены в сеть, что еще больше увеличивает затраты. Несмотря на эти недостатки, оптоволоконные кабели, если они находятся в рамках вашего бюджета, более эффективны и имеют более высокую пропускную способность.
Преимущества
Возможна комплектация
Устойчивость к электромагнитным помехам
Отлично работает на больших расстояниях
Недостатки
Дороже
Сложнее установить
Возможны порезы или повреждения
Создайте лучшую сетевую сборку или жгут с помощью JEM Electronics
Обладая более чем 3-х десятилетним опытом в разработке и производстве нестандартных кабельных сборок и жгутов проводов, JEM Electronics имеет все необходимое, чтобы помочь вам создать лучший продукт для вашего приложения.Если у вас есть какие-либо вопросы о вашем следующем проекте, свяжитесь с экспертами JEM сегодня!
Может ли мой сетевой кабель работать со скоростью 1 Гбит?
Рост использования облачных вычислений и облачных хранилищ продемонстрировал неадекватность многих подключений к Интернету. Даже в крупных организациях пропускная способность локальной сети зачастую не соответствует теоретическим возможностям соединения.
Две основные причины:
Сетевой кабель не поддерживает требуемую скорость передачи данных
Оборудование не рассчитано на скорость сети 1 Гбит / с
Итак, как узнать, может ли ваш сетевой кабель работать со скоростью 1 Гбит / с?
Что такое 1 ГБ?
Важно уточнить, что на самом деле означает скорость 1 Гбайт. Скорость 1 Гб — это передача 1 Гб информации в секунду. Правильная терминология — 1 Гбит / с или 1000 Мбит / с. Мбит / с означает мегабит в секунду, и его не следует путать с мегабайтами в секунду (МБ / с).Существует путаница, потому что самые ранние компьютеры могли передавать только 8 бит за раз, передача называлась 1 байтом, таким образом, 1 байт представляет 8 бит.
Требования к кабелям
Для передачи 1 Гбит / с требуется 8-жильный кабель с 4 витыми парами. Две пары используются для передачи сигнала и две — для приема. Кабели оснащены разъемами RJ45. Пары должны быть подключены в соответствии со стандартом T568A или T568B, хотя в большинстве установок используется T568B.
Чтобы уменьшить количество перекрестных помех между соседними парами, каждая пара имеет разное количество витков на дюйм. Кроме того, важно использовать кабель хорошего качества, соответствующий отраслевым стандартам.
Хотя изначально не предназначенный для Ethernet 1 Гбит / с, кабель Cat 5 обычно работает достаточно хорошо для работы в 1 Гбит / с. Также обратите внимание, что некоторые кабели категории 5 имеют только 4 провода (2 пары).
Лучше использовать кабель Cat 5e, который специально разработан для высокоскоростного Ethernet, или кабель Cat 6.Следует обратить особое внимание на то, чтобы не было разделенных пар, чтобы все соединения соответствовали техническим характеристикам, и что кабель не был перекручен. Также важно, чтобы длина каждого соединительного кабеля не превышала 100 метров (328 футов).
Возможности оборудования
Сеть будет работать ровно настолько, насколько быстро будет самый медленный канал в цепи, поэтому необходимо проверять сетевые возможности каждого элемента. Старое оборудование, рассчитанное на работу со скоростью 100 Мбит / с, не подходит для работы со скоростью 1 Гбит / с.Некоторые типы оборудования требуют использования специальных гигабитных портов. В других случаях необходимо убедиться, что оборудование настроено на работу со скоростью 1 Гбит / с.
Следует отметить, что большинство коммутаторов и маршрутизаторов автоматически понижают скорость соединения, если оборудование обнаруживает несовместимость. Поэтому важно проверить фактическую скорость соединения.
Проверка с помощью сетевого тестера Net Chaser
Перед установкой сети LAN 1 Гб проверьте каждый компонент, чтобы убедиться, что он совместим с 1 Гб.Визуально не обнаруживаемая проблема может снизить рейтинг сети. По этой причине технические специалисты, работающие с 1 Гб Интернет и Ethernet-цепями, всегда должны использовать подходящий тестер цифровых сетей. Каждому техническому специалисту, работающему с 1 Гб интернет-схемами Ethernet, нужен подходящий тестер цифровых сетей. Net Chaser ™ — это решение проблем тестирования 1 Гб.
Net Chaser ™ имеет возможность проверять длину каждого сетевого кабеля и определять неисправности и ограничения кабеля, которые мешают работе сети, включая разделенные пары, короткие замыкания и разомкнутые цепи.Дополнительные функции включают проверку связи сети, DHCP, VLAN, идентификацию светового сигнала канала для проверки того, к каким портам подключены кабели, а также измерение PoE и многое другое. Net Chaser ™ также может измерять отношение сигнал / шум, перекос задержки, а также тест скорости передачи битовых ошибок 1 Гбит / с, чтобы помочь выявить причины плохой производительности сети.
Типы и характеристики сетевых кабелей
В этом руководстве подробно объясняются типы сетевых кабелей, используемых в компьютерных сетях.Ознакомьтесь со спецификациями, стандартами и функциями коаксиального кабеля, кабеля витой пары и оптоволоконного кабеля.
Для соединения двух или более компьютеров или сетевых устройств в сети используются сетевые кабели. Есть три типа сетевых кабелей; коаксиальный, витая пара и оптоволоконный.
Коаксиальный кабель
Этот кабель содержит жилу, изолятор, оплетку и оболочку. Оболочка покрывает оплетку, оплетка покрывает изоляцию, а изоляция покрывает провод.
На следующем изображении показаны эти компоненты.
Оболочка
Это внешний слой коаксиального кабеля. Он защищает кабель от физических повреждений.
Плетеный щит
Этот экран защищает сигналы от внешних помех и шума. Этот щит сделан из того же металла, что и сердечник.
Изоляция
Изоляция защищает сердечник. Он также отделяет сердечник от плетеного экрана.Поскольку и сердечник, и плетеный экран используют один и тот же металл, без этого слоя они будут касаться друг друга и создавать короткое замыкание в проводе.
Проводник
Проводник передает электромагнитные сигналы. По проводнику коаксиальный кабель можно разделить на два типа; одножильный коаксиальный кабель и многожильный коаксиальный кабель.
В одножильном коаксиальном кабеле используется один центральный металлический (обычно медный) провод, а в многожильном коаксиальном кабеле используется несколько тонких жил из металлических проводов.На следующем изображении показаны оба типа кабеля.
Коаксиальные кабели в компьютерных сетях
Коаксиальные кабели изначально не предназначались для компьютерных сетей. Эти кабели были разработаны для общих целей. Они использовались еще до появления компьютерных сетей. Они до сих пор используются, даже если их использование в компьютерных сетях полностью прекращено.
На заре создания компьютерных сетей, когда для компьютерных сетей не было выделенных медиа-кабелей, сетевые администраторы начали использовать коаксиальные кабели для построения компьютерных сетей.
Из-за низкой стоимости и длительного срока службы коаксиальные кабели использовались в компьютерных сетях почти два десятилетия (80-е и 90-е годы). Коаксиальные кабели больше не используются для построения компьютерных сетей любого типа.
Технические характеристики коаксиальных кабелей
Коаксиальные кабели используются последние четыре десятилетия. За эти годы на основе нескольких факторов, таких как толщина оболочки, металл проводника и материал, используемый для изоляции, были созданы сотни спецификаций, определяющих характеристики коаксиальных кабелей.
Из этих спецификаций лишь некоторые из них использовались в компьютерных сетях. В следующей таблице перечислены их.
Тип Ом AWG Проводник Описание
RG-6 9077 сеть 9047 предоставлять услуги кабельного Интернета и кабельного телевидения на большие расстояния.
RG-8 50 10 Твердая медь Используется в самых ранних компьютерных сетях. Этот кабель использовался в качестве магистрального кабеля в топологии шины. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base5 Thicknet.
RG-58 50 24 Несколько тонких медных жил Этот кабель тоньше, легче в обращении и установке, чем кабель RG-8. Этот кабель использовался для соединения системы с магистральным кабелем.В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base2 Thinnet.
RG-59 75 20-22 Сплошная медь Используется в кабельных сетях для предоставления услуг на короткие расстояния.
Коаксиальный кабель использует рейтинг RG для измерения материалов, используемых в экранировании и токопроводящих жилах.
RG — это радиогид. Коаксиальный кабель в основном использует при передаче радиочастоты.
Импеданс — это сопротивление, управляющее сигналами.Выражается в омах.
AWG — это американский калибр проводов. Он используется для измерения размера сердечника. Чем больше размер AWG, тем меньше диаметр жилы.
Кабели витой пары
Кабель витая пара был разработан в первую очередь для компьютерных сетей. Этот кабель также известен как Ethernet-кабель . Практически все современные компьютерные сети LAN используют этот кабель.
Этот кабель состоит из пар изолированных медных проводов с цветовой кодировкой.Каждые два провода скручены друг вокруг друга, образуя пару. Обычно бывает четыре пары. Каждая пара имеет один однотонный провод и один цветной провод с изоляцией. Сплошные цвета — синий, коричневый, зеленый и оранжевый. В полосатом цвете сплошной цвет смешивается с белым цветом.
В зависимости от того, как пары зачищены в пластиковой оболочке, существует два типа витых пар; UTP и STP.
В кабеле UTP ( неэкранированная витая пара ) все пары заключены в одну пластиковую оболочку.
В кабеле STP (, экранированная витая пара, ) каждая пара обернута дополнительным металлическим экраном, а затем все пары обернуты в единую внешнюю пластиковую оболочку.
Сходства и различия между кабелями STP и UTP
И STP, и UTP могут передавать данные со скоростью 10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1 Гбит / с и 10 Гбит / с.
Поскольку кабель STP содержит больше материалов, он дороже кабеля UTP.
Оба кабеля используют одинаковые модульные разъемы RJ-45 (зарегистрированный разъем).
STP обеспечивает большую устойчивость к шумам и электромагнитным помехам, чем кабель UTP.
Максимальная длина сегмента для обоих кабелей составляет 100 метров или 328 футов.
Оба кабеля могут вместить до 1024 узлов в каждом сегменте.
На следующем изображении показаны оба типа кабелей витой пары.
Чтобы узнать, как кабели витой пары используются в сети LAN, вы можете проверить следующее руководство.
Кабельная проводка с витой парой
В этом руководстве объясняется, как работает кабель витой пары и как он используется для подключения различных сетевых устройств в сети.
TIA / EIA определяет стандарты для кабеля витой пары. Первые стандарты были выпущены в 1991 году и известны как TIA / EIA 568 . С тех пор эти стандарты постоянно пересматривались, чтобы охватить новейшие технологии и разработки средств передачи.
TIA / EIA 568 делит кабель витой пары на несколько категорий. В следующей таблице перечислены наиболее распространенные и популярные категории кабелей витой пары.
Категория / название кабеля Максимальная поддерживаемая скорость Пропускная способность / скорость сигналов поддержки Стандарт Ethernet Описание
Cat 1 1 Cat 4 Не используется для передачи данных Этот кабель содержит только две пары (4 провода).Этот кабель использовался в телефонной сети для передачи голоса.
Cat 2 4 Мбит / с 10 МГц Token Ring Этот кабель и все остальные кабели имеют не менее 8 проводов (4 пары). Этот кабель использовался в сети Token-Ring.
Cat 3 10 Мбит / с 16 МГц 10BASE-T Ethernet Это первый кабель Ethernet, который использовался в сетях LAN.
Cat 4 20 Мбит / с 20 МГц Token Ring Этот кабель использовался в продвинутых сетях Token-Ring.
Cat 5 100 Мбит / с 100 МГц 100BASE-T Ethernet Этот кабель использовался в современных (быстрых) сетях LAN.
Cat 5e 1000 Мбит / с 100 МГц 1000BASE-T Ethernet Этот кабель / категория является минимальным требованием для всех современных сетей LAN.
Cat 6 10 Гбит / с 250 МГц 10GBASE-T Ethernet В этом кабеле используется пластиковый сердечник для предотвращения перекрестных помех между витой парой.Также используется огнестойкая пластиковая оболочка.
Cat 6a 10 Гбит / с 500 МГц 10GBASE-T Ethernet Этот кабель снижает затухание и перекрестные наводки. Этот кабель также потенциально снимает ограничение по длине. Это рекомендуемый кабель для всех современных сетей Ethernet LAN.
Cat 7 10 Гбит / с 600 МГц Еще не разработан Этот кабель закладывает основу для дальнейшего развития.В этом кабеле используется несколько витых пар, и каждая пара экранирована пластиковой оболочкой.
Категории 1, 2, 3, 4, 5 устарели и не используются ни в одной современной сети LAN.
Cat 7 по-прежнему является новой технологией и широко не используется.
Cat 5e, 6, 6a — это обычно используемые кабели с витой парой.
Волоконно-оптический кабель
Этот кабель состоит из жилы, оболочки, буфера и оболочки. Ядро сделано из тонких нитей стекла или пластика, которые могут передавать данные на большие расстояния.Сердечник заворачивается в оболочку; Облицовка оборачивается буфером, а буфер — оболочкой.
Ядро передает сигналы данных в виде света.
Облицовка отражает свет обратно к сердцевине.
Буфер защищает свет от утечки.
Оболочка защищает кабель от физических повреждений.
Оптоволоконный кабель полностью невосприимчив к электромагнитным и радиочастотным помехам. Этот кабель может передавать данные на большие расстояния с максимальной скоростью.Он может передавать данные на расстояние до 40 километров со скоростью 100 Гбит / с.
Волоконно-оптический кабель использует свет для передачи данных. Он отражает свет от одной конечной точки к другой. В зависимости от того, сколько лучей света передается в данный момент времени, существует два типа волоконно-оптических кабелей; SMF и MMF.
SMF (одномодовое волокно) оптический кабель
Этот кабель передает только один луч света. Он более надежен и поддерживает гораздо более высокую пропускную способность и большие расстояния, чем кабель MMF.Этот кабель использует лазер в качестве источника света и излучает свет с длиной волны 1300 или 1550 нанометров.
MMF (многомодовое волокно) оптический кабель
Этот кабель передает несколько лучей света. Из-за наличия нескольких лучей этот кабель передает гораздо больше данных, чем кабель SMF. Этот кабель используется для меньших расстояний. В этом кабеле в качестве источника света используется светодиод, который передает свет с длиной волны 850 или 1300 нанометров.
Вот и все для этого урока. Если вам нравится это руководство, поделитесь им с друзьями в своих любимых социальных сетях и подпишитесь на наш канал YouTube.
Руководство по спецификации кабеля RS-485
| Максим Интегрированный
В этом документе приведены основные рекомендации по подключению сети RS-485. Спецификация RS-485 (официально именуемая TIA / EIA-485-A) конкретно не объясняет, как должна быть подключена сеть RS-485. Тем не менее, спецификация дает некоторые рекомендации. Эти руководящие принципы и надлежащая инженерная практика составляют основу данной заметки. Предлагаемые здесь предложения, однако, никоим образом не включают все различные способы, которыми может быть спроектирована сеть.
RS-485 передает цифровую информацию между несколькими точками. Скорость передачи данных может достигать, а иногда и превышать 10 Мбит / с. RS-485 предназначен для передачи этой информации на значительные расстояния, и 1000 метров вполне соответствуют его возможностям. Расстояние и скорость передачи данных, с которой можно успешно использовать RS-485, во многом зависят от проводки системы.
Провод
RS-485 разработан как сбалансированная система. Проще говоря, это означает, что есть два провода, кроме земли, которые используются для передачи сигнала.
Рис. 1. В симметричной системе для передачи данных используются два провода, кроме земли.
Система называется сбалансированной, потому что сигнал на одном проводе в идеале прямо противоположен сигналу на втором проводе. Другими словами, если один провод передает высокий уровень, другой провод передает низкий уровень, и наоборот. См. Рисунок 2 .
Рис. 2. Сигналы на двух проводах сбалансированной системы идеально противоположны.
Хотя RS-485 может успешно передаваться с использованием различных типов носителей, его следует использовать с проводкой, которую обычно называют «витой парой».»
Что такое витая пара и почему она используется?
Как следует из названия, витая пара — это просто пара проводов одинаковой длины, скрученных вместе. Использование RS-485-совместимого передатчика с витой парой уменьшает два основных источника проблем для разработчиков высокоскоростных сетей дальней связи: излучаемые EMI и принимаемые EMI.
Излучаемые электромагнитные помехи
Как показано на рис. 3 , высокочастотные компоненты присутствуют всякий раз, когда при передаче информации используются быстрые фронты.Эти быстрые фронты необходимы при более высоких скоростях передачи данных, на которых RS-485 может передавать.
Рис. 3. Форма прямоугольного сигнала 125 кГц и его график БПФ.
Результирующие высокочастотные компоненты этих быстрых фронтов в сочетании с длинными проводами могут излучать электромагнитные помехи. Сбалансированная система, использующая витую пару, снижает этот эффект, делая систему неэффективным радиатором. Он работает по очень простому принципу: поскольку сигналы на проводах равны, но противоположны, излучаемые сигналы от каждого провода также будут равными, но противоположными.Это имеет эффект взаимного подавления, а это означает, что нет чистых излучаемых электромагнитных помех. Однако этот результат основан на предположении, что провода имеют одинаковую длину и находятся в одном и том же месте. Поскольку невозможно одновременно разместить два провода в одном и том же месте, провода следует располагать как можно ближе друг к другу. Скручивание проводов так, чтобы между ними оставалось конечное расстояние, помогает нейтрализовать оставшиеся электромагнитные помехи.
Полученные EMI 
Полученные EMI - это в основном та же проблема, что и излучаемые EMI, но в обратном порядке.Проводка, используемая в системе RS-485, также будет действовать как антенна, принимающая нежелательные сигналы. Эти нежелательные сигналы могут искажать полезные сигналы, которые, если они достаточно плохи, могут вызывать ошибки данных. По той же причине, что витая пара помогает предотвратить излучаемые электромагнитные помехи, он также помогает уменьшить влияние принимаемых электромагнитных помех. Поскольку два провода расположены близко друг к другу и скручены, шум, полученный на одном проводе, будет иметь тенденцию быть таким же, как и на втором проводе. Этот тип шума называется «синфазным шумом».«Поскольку приемники RS-485 предназначены для поиска сигналов, противоположных друг другу, они могут легко подавлять общий для обоих шум шум.
Характеристическое сопротивление провода витой пары
В зависимости от геометрии кабеля и материалов, используемых в изоляции, витая пара будет иметь связанный с ним «характеристический импеданс», который обычно указывается его производителем. Спецификация RS-485 рекомендует, но конкретно не требует, чтобы это характеристическое сопротивление составляло 120 Ом.Рекомендация этого импеданса необходима для расчета диапазонов нагрузки и синфазного напряжения наихудшего случая, указанных в спецификации RS-485. Спецификация, вероятно, не диктует этот импеданс в интересах гибкости. Если по какой-либо причине кабель 120 Ом не может быть использован, рекомендуется пересчитать диапазоны напряжения для наихудшего случая (количество передатчиков и приемников, которые могут быть использованы) и для наихудшего случая синфазного напряжения, чтобы убедиться, что проектируемая система буду работать. Публикация отраслевого стандарта TSB89, Application Guidelines для TIA-EIA-485-A , ¹ имеет раздел, специально посвященный этим расчетам.
Количество витых пар на датчик
Теперь, когда понятен требуемый тип провода, возникает вопрос, сколько витых пар может управлять передатчик? Короткий ответ: ровно один. Хотя при определенных обстоятельствах передатчик может управлять несколькими витыми парами, это не является целью спецификации.
Согласующие резисторы
Из-за высоких частот и больших расстояний необходимо уделять должное внимание влиянию линий передачи.Однако подробное обсуждение эффектов линии передачи и правильных методов завершения выходит далеко за рамки данного примечания по применению. Имея это в виду, оконечные устройства будут кратко рассмотрены в их простейшей форме, поскольку они относятся к RS-485.
Согласующий резистор — это просто резистор, помещенный на крайнем конце или концах кабеля (, рис. 4, ). В идеале номинальное сопротивление оконечного резистора соответствует характеристическому сопротивлению кабеля.
Рисунок 4.Согласующие резисторы должны иметь значение характеристического сопротивления витой пары и должны быть размещены на дальних концах кабеля.
Когда оконечное сопротивление отличается от характеристического импеданса проводки, по мере прохождения сигнала по кабелю будут возникать отражения. Этот процесс регулируется уравнением (Rt — Zo) / (Zo + Rt), где Zo — это полное сопротивление кабеля, а Rt — значение согласующего резистора. Хотя некоторые отражения неизбежны из-за допусков кабеля и резистора, достаточно большие рассогласования могут вызвать достаточно большие отражения, чтобы вызвать ошибки в данных.См. Рисунок 5 .
Рис. 5. При использовании схемы, показанной вверху, форма сигнала слева была получена с MAX3485, управляющим кабелем с витой парой 120 Ом и сопротивлением 54 Ом. Форма сигнала справа была получена при правильном окончании кабеля с сопротивлением 120 Ом.
Зная это об отражениях, важно как можно точнее согласовать оконечное сопротивление и характеристический импеданс. Расположение оконечных резисторов также очень важно.Согласующие резисторы всегда следует размещать на дальних концах кабеля.
Более того, как правило, согласующие резисторы должны быть размещены на на обоих дальних концах кабеля. Хотя правильное согласование обоих концов является абсолютно важным для большинства систем, можно утверждать, что в одном частном случае требуется только один оконечный резистор. Этот случай возникает в системе, когда есть один передатчик и этот единственный передатчик расположен на дальнем конце кабеля.В этом случае нет необходимости размещать согласующий резистор на конце кабеля с передатчиком, потому что сигнал должен всегда проходить на от от этого конца кабеля.
Максимальное количество передатчиков и приемников в сети
Простейшая сеть RS-485 состоит из одного передатчика и одного приемника. Хотя RS-485 полезен в ряде приложений, он обеспечивает большую гибкость, позволяя использовать несколько приемников и передатчиков на одной витой паре.² Максимально допустимое количество приемопередатчиков и приемников зависит от того, насколько каждое устройство загружает систему. В идеальном мире все приемники и неактивные передатчики будут иметь бесконечный импеданс и никоим образом не будут перегружать систему. Однако в реальном мире это не так. Каждый приемник, подключенный к сети, и все неактивные передатчики будут добавлять дополнительную нагрузку.
Чтобы помочь разработчику сети RS-485 определить, сколько устройств можно добавить в сеть, была создана гипотетическая единица, называемая «единичной нагрузкой».Все устройства, подключенные к сети RS-485, должны быть охарактеризованы в отношении кратных или долей единичных нагрузок. Двумя примерами являются MAX3485, который рассчитан на 1 единицу нагрузки, и MAX487, который указан на 1/4 единичной нагрузки. Максимальное количество единичных нагрузок, разрешенных для одной витой пары, при условии, что кабель с надлежащей оконечной заделкой и характеристическим сопротивлением 120 Ом или более, равно 32. Используя приведенные выше примеры, это означает, что можно разместить до 32 MAX3485 или до 128 MAX487. единая сеть.
отказоустойчивые резисторы смещения
Когда входные значения находятся в диапазоне от -200 мВ до + 200 мВ, выход приемника «не определен». Существует четыре типичных неисправных состояния, которые приводят к неопределенному выходу приемника, который может вызвать ошибочные данные:
Все передатчики в системе отключены.
Ресивер не подключен к кабелю.
Трос обрыв.
Короткое замыкание кабеля.
Отказоустойчивое смещение используется для удержания выхода приемника в определенном состоянии при возникновении одного из этих условий.Отказоустойчивое смещение состоит из подтягивающего резистора на неинвертирующей линии и понижающего резистора на инвертирующей линии. При правильном смещении приемник будет выдавать допустимый высокий уровень при возникновении любого из условий неисправности. Эти отказоустойчивые резисторы смещения следует размещать на приемном конце линии передачи.
Семейства трансиверов Maxim MAX13080 и MAX3535 не требуют отказоустойчивых резисторов смещения, поскольку в устройства встроена настоящая отказоустойчивая функция. В режиме истинной отказоустойчивости диапазон пороговых значений приемника составляет от -50 мВ до -200 мВ, что устраняет необходимость в отказоустойчивых резисторах смещения и полностью соответствует стандарту RS-485.Эти устройства гарантируют, что 0 В на входе приемника создает логический «высокий» выход. Кроме того, эта конструкция гарантирует известное состояние выходного сигнала приемника для условий обрыва и короткого замыкания линии.
Примеры правильных сетей
Учитывая вышеизложенную информацию, мы готовы разработать несколько сетей RS-485. Вот несколько примеров.
Один передатчик, один приемник
Простейшая сеть состоит из одного передатчика и одного приемника ( Рисунок 6 ). В этом примере оконечный резистор показан на конце кабеля передатчика.Хотя здесь нет необходимости, это, вероятно, хорошая привычка проектировать оба оконечных резистора. Это позволяет перемещать передатчик в места, отличные от дальнего конца, и позволяет добавлять в сеть дополнительные передатчики, если это становится необходимым.
Рис. 6. Сеть RS-485 с одним передатчиком и одним приемником.
Один передатчик, несколько приемников
На рисунке 7 показана сеть с одним передатчиком и несколькими приемниками. Здесь важно, чтобы расстояния от витой пары до приемников были как можно короче.
Рис. 7. Сеть RS-485 с одним передатчиком и несколькими приемниками.
Два приемопередатчика
На рисунке 8 показана сеть из двух приемопередатчиков.
Рисунок 8. Сеть RS-485 с двумя приемопередатчиками.
Несколько приемопередатчиков
На рисунке 9 показана сеть с несколькими приемопередатчиками. Как и в примере с одним передатчиком и несколькими приемниками на рисунке 7, важно сохранять как можно более короткие расстояния от витой пары до приемников.
Рис. 9. Сеть RS-485 с несколькими приемопередатчиками.
Примеры неправильных сетей
На схемах ниже приведены примеры неправильно настроенных систем. В каждом примере показан сигнал, полученный от неправильно спроектированной сети, и сравнивается этот сигнал от правильно спроектированной системы. Форма волны измеряется по-разному в точках A и B (A-B).
Незавершенная сеть
В этом примере концы витой пары не завершены.Когда сигнал распространяется по проводу, он встречает разрыв цепи на конце кабеля. Это составляет рассогласование импеданса, вызывая отражения. В случае разомкнутой цепи (как показано ниже) вся энергия отражается обратно к источнику, в результате чего форма волны сильно искажается.
Рис. 10. Незавершенная сеть RS-485 (вверху) и ее результирующая форма сигнала (слева) в сравнении с формой сигнала, полученной из правильно завершенной сети (справа).
Неправильное расположение оконечной нагрузки
На рисунке 11 показан оконечный резистор, но он расположен не на дальнем конце кабеля. Когда сигнал распространяется по кабелю, он встречает два несоответствия импеданса. Первое происходит на оконечном резисторе. Несмотря на то, что резистор согласован с характеристическим сопротивлением кабеля, после резистора остается кабель. Этот дополнительный кабель вызывает рассогласование и, следовательно, отражения.Второе несовпадение — на конце неподключенного кабеля, что приводит к дальнейшим отражениям.
Рис. 11. Сеть RS-485 с оконечным резистором, установленным в неправильном месте (вверху), и ее результирующая форма волны (слева) по сравнению с сетью с правильно согласованной оконечной нагрузкой (справа).
Несколько кабелей
Есть несколько проблем с компоновкой в Рисунок 12 . Драйверы RS-485 предназначены для управления только одной витой парой с правильным оконечным подключением.Здесь каждый передатчик управляет четырьмя витыми парами параллельно. Это означает, что требуемые минимальные логические уровни не могут быть гарантированы. Помимо большой нагрузки, существует несоответствие импеданса в точке подключения нескольких кабелей. Несовпадение импеданса снова означает отражения и, следовательно, искажения сигнала.

Рис. 12. Сеть RS-485, в которой неправильно используется несколько витых пар.
Длинные шлейфы
В Рис. 13 кабель правильно заделан, и передатчик управляет только одной витой парой.Однако точка подключения (шлейф) для приемника слишком длинная. Длинный шлейф вызывает значительное рассогласование импеданса и, как следствие, отражения. Все заглушки должны быть как можно короче.
Рис. 13. Сеть RS-485 с отрезком длиной 10 футов (вверху) и результирующей формой сигнала (слева) по сравнению с формой сигнала, полученной с помощью короткого отрезка (справа).
Список литературы
TSB89, Руководство по применению TIA / EIA-485-A , можно найти, выполнив поиск по стандарту на сайте www.global.ihs.com.
Для получения дополнительной информации см. TIA / EIA-485-A «Электрические характеристики генераторов и приемников для использования в сбалансированных цифровых многоточечных системах », которые можно найти, выполнив поиск по стандарту на www.global.ihs.com.
Дополнительная информация
Технические вопросы и поддержка
Samples
Объяснение соединительных кабелей — подходящий кабель для любого приложения
Несмотря на успех беспроводных радиосоединений, коммутационные кабели стали незаменимыми в частных домашних сетях, офисных сетях и промышленных приложениях.Но не все сетевые кабели одинаковы.
Например, если внутренние проводники сделаны не из меди, а из материала более низкого качества, это влияет на качество сигнала и максимальную длину передачи кабеля. Если сетевой кабель плохо экранирован, другие кабели, проложенные параллельно, могут повлиять на качество сигнала.
В принципе, коммутационные кабели можно разделить на классы производительности в зависимости от их категории. Но не все из них подходят для всех областей применения.
Требования, факторы помех и классы производительности
Прочность, производительность и надежность — основные характеристики высококачественных соединительных кабелей. В дополнение к подходящему типу кабеля и соответствующей категории кабеля перед покупкой вы должны также учитывать экранирование, длину кабеля, надежность, а также подходящие вилки и контакты.
В принципе, длина кабеля ограничена 100 метрами, но повышенное демпфирование сокращает максимальную длину.Чем ниже демпфирование, тем выше скорость и качество передачи. Кроме того, факторы помех в значительной степени устраняются за счет экранирования кабеля.
Неэкранированные кабели
Если вы выбираете неэкранированный кабель (U / UTP), он не должен быть длиннее десяти метров — здесь качество передачи существенно зависит от длины. Благодаря пластиковому покрытию кабелей они более гибкие, но всегда держат их на безопасном расстоянии от силовых кабелей.
Экранированные кабели
Для патч-кабелей с одним экраном (S / UTP) медные оплетки, расположенные под пластиковой оболочкой, защищают от помех.Другой альтернативой одноэкранированным кабелям являются кабели FTP, в которых пары проводов защищены. Мы рекомендуем модели с двойным экраном (S / STP или S / FTP), где медная оплетка защищает жилы.
Небольшое кабельное исследование
Сетевые кабели подразделяются на соединительные кабели, прокладочные кабели и перекрестные кабели в зависимости от их типа: в то время как соединительный кабель (обычно кабели с витой парой) соединяет компьютер с концентратором, коммутатором или маршрутизатором и формирует основу для построения сети. Перекрестные кабели, в которых пересекаются две пары проводов, могут использоваться для соединения двух ПК без промежуточного маршрутизатора или коммутаторов.
Более толстые кабели используются при построении долгосрочной сетевой инфраструктуры, где требуются большие расстояния с относительно небольшой потерей качества.
Категории производительности и области их применения
После того, как вы выбрали правильный тип кабеля, вы должны следить за классом производительности, который отражается в категориях (Cat) от 1 до 7. Обратите внимание, что классы более высоких категорий автоматически охватывают параметры производительности всех основных категорий сети. кабели.Для каждой группы определены конкретные критерии требований.
В то время как кабели категорий 1–4 сегодня практически не играют роли, кабели категорий 5, 6, а иногда и 7 встречаются гораздо чаще.
Кат. 1 и Кат. 2
Кабели категории 1 изначально были разработаны для рабочих частот максимум 100 МГц и подходили для передачи голоса в телефонии. Кабели категории 2 для рабочих частот до 1,5 МГц использовались в домашней кабельной разводке для первичных мультиплексных соединений ISDN.
Cat 3 и Cat 4
Для кабелей категорий 3 и 4 мы уже говорим о частотах 16 МГц и 20 МГц, но сегодня эти кабели LAN все еще можно найти в старых установках — сегодня они заменены моделями Cat 5, 6 и 7.
Кот 5
Кабели
Cat 5 идеально подходят для структурированной сетевой прокладки компьютеров и подходят для Fast или Gigabit Ethernet. Неудивительно, что модели этого класса производительности, рассчитанные на рабочие частоты 100 МГц, встречаются в большинстве установок.Они обеспечивают скорость передачи данных до 1000 Мбит / с, максимальную скорость передачи наиболее распространенных сетевых устройств в доме, таких как Smart TV, NAS или сетевые принтеры.
Cat 6, Cat 7 и Cat 8
Стандартные кабели категории 6 предназначены для частот до 250 МГц, модели категории 6a — даже до 500 МГц. Однако максимально возможная скорость передачи уменьшается пропорционально длине кабеля. Это ограничено 100 метрами. Диапазон примерно 50 м увеличивается за счет использования переключателей между ними.Кроме того, повышаются требования к подавлению шума и других акустических помех. Обычно они используются для всех передач голоса и данных, а также для сетей ATM и мультимедийных сетей.
Кабели
категорий 6 и 7 передают данные со скоростью до 10 Гбит / с, опережая свое время. Эти кабели помогут вам оставаться в безопасности при новых установках и увеличении потребления данных на будущих устройствах. Кабели Cat 8 с частотой от 1600 до 2000 МГц работают еще быстрее, теоретически достигая скорости до 40 Гбит / с.
Еще раз, экранирование или необходимое расстояние между другими кабелями важно для предотвращения взаимных помех. Эти дорогие варианты кабеля оправдывают себя, когда требуется установка в доме или если вам не нужно заменять кабель позже. Как правило, для штекерных соединений используйте разъемы RJ45, за исключением кабелей Cat 7a, для которых требуется разъем GG45.
Обложка: Adobe Stock # 104126878, pixelnest
Глава 2 Страница 1 — Справочник по телекоммуникациям для транспортных специалистов
Введение
Передатчик, приемник, среда передачи — это основные элементы, составляющие систему связи.Каждый человек оснащен базовой системой связи. Рот (и голосовые связки) — это передатчик, уши — приемники, а воздух — это среда передачи, по которой звук распространяется между ртом и ухом. Элементы передатчика и приемника модема данных (например, того типа, который используется в блоке контроллера системы светофоров) могут быть не видны. Однако посмотрите на схему его компонентов, и вы увидите элементы, помеченные как «XMTR» и «RCVR». Средой передачи модема обычно является медный провод, оптоволокно или радио.
Некоторые протоколы передачи данных были разработаны для работы независимо от телефонной системы. Например, Ethernet был создан для облегчения передачи данных в закрытой системе, которая находилась в офисном здании. Интернет создавался как закрытая коммуникационная сеть.
Практически все сети связи основаны на одном и том же наборе стандартов и практик в области телефонии (Telepho – Ny). «Ма Белл» (Bell Telephone System, American Telephone & Telegraph и др.) Потратила годы и миллиарды долларов на создание, совершенствование и обслуживание телекоммуникационной сети, предназначенной для предоставления самой надежной услуги голосовой связи в мире.Все остальные коммуникационные технологии и процессы развивались на основе этой коммуникационной сети. Инженеры и ученые, участвующие в разработке новых коммуникационных технологий и процессов, должны были убедиться, что их «продукт» может быть использован в существующих телефонных сетях. И телефонной компании требовалась обратная совместимость. Телефоны 1950 года выпуска до сих пор работают в сети. Модемы, произведенные в 1980 году, все еще работают в нынешней системе.
Читая эту главу и остальную часть руководства, помните, что стандарты, методы и протоколы электросвязи были разработаны для отрасли связи.Все эти системы должны быть адаптированы для использования в системе управления светофорами или автомагистралями.
Сегодня в Северной Америке, Мексике, большей части Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона голосовые услуги фактически отправляются в виде цифровых сигналов и преобразуются в аналоговые непосредственно перед отправлением (и прибытием) из обслуживающего центрального офиса в точках конечных пользователей. Читатель может спросить: «Если голос преобразуется в цифровой формат, разве это не то же самое, что данные?» Ответ отрицательный — «цифровая передача» не подразумевает автоматически совместимость передачи данных.Аналоговые системы передачи данных могут передавать и передают данные. В телекоммуникациях цифровой и аналоговый — это разные формы передачи данных. В этой главе представлена информация об основах телекоммуникаций — средствах передачи и системах передачи, а также объясняются различия между аналоговой и цифровой передачей. Среда передачи — это те элементы, которые предоставляют системам связи путь, по которому они могут двигаться. Системы передачи — это те элементы (аппаратное и программное обеспечение), которые обеспечивают управление процессом связи и использование пути передачи.
Для целей этого обсуждения голос — это любая передача, которая может коммутироваться через сети оператора связи в аналоговом формате. Сюда входят данные, передаваемые в голосовом канале с использованием модема. Данные — это любая цифровая передача, которая не может быть переключена через сети оператора связи.
Мир телекоммуникаций был бы очень простым, если бы различие между средами передачи и системами (протоколами) было легко определено.Часто конкретная система передачи работает только в пределах определенной среды. Радио с расширенным спектром является одним из примеров. Радио (RF) — это среда передачи, а расширенный спектр — это система передачи (протокол). Хотя можно создать сигнал связи с расширенным спектром по проводной линии связи, этот процесс обычно не используется, поскольку существуют другие более эффективные методы передачи сигналов. Следовательно, передача сигналов с расширенным спектром почти всегда связана с РЧ. Всегда существует точка, в которой радиосистема с расширенным спектром должна взаимодействовать с другой средой передачи и / или системой.Это достигается путем преобразования из RF в протокол передачи сигналов по проводной линии связи. Телекоммуникационный процесс можно рассматривать как отличный пример многомодализма.
Данная глава разделена на разделы, охватывающие
Средства передачи
Сигнализация передачи
Базовая телефонная служба
Мультиплексирование
Высокая пропускная способность и широкополосная передача
Подтемы в разделах смотрите на:
Факторы, учитывающие среду (зачем использовать одно вместо другого)
Различия между передачей голоса и данных
Передача видео (кодеки и сжатие)
Связь Т-1
SONET, WDM и Ethernet
Беспроводной
Средства передачи
Среда передачи — это магистрали и артерии, по которым проходят телекоммуникационные устройства.Существует общая тенденция утверждать, что одна среда передачи лучше другой. Фактически, каждая среда передачи имеет свое место в конструкции любой системы связи. Каждый из них обладает характеристиками, которые делают его идеальным средством для использования в зависимости от конкретных обстоятельств. Важно осознавать преимущества каждого и соответствующим образом разрабатывать систему.
Факторы, которые следует учитывать при выборе среды передачи, включают: стоимость, простоту установки и обслуживания, доступность и, самое главное, эффективность передачи.
Эффективность передачи обычно рассматривается как степень ухудшения сигнала, вызванная использованием конкретной среды передачи. Среда передачи представляет собой «барьер» для сигнала связи. «Барьер» можно измерить множеством разных факторов. Однако обо всех средствах коммуникации задают один общий вопрос. Как далеко продвинется энергия сигнала связи, прежде чем он станет слишком слабым (или искаженным), чтобы его можно было использовать? Имеется оборудование, позволяющее увеличить расстояние для передачи сигнала, но это увеличивает общую стоимость и сложность развертывания.
Факторы рассмотрения СМИ
Простота установки коммуникационной среды относительно проста. Как правило, все средства связи требуют ухода при установке. Установка должна выполняться обученными и знающими техниками и менеджерами. Для целей этого обсуждения рассмотрим относительную степень сложности размещения среды передачи. Кабели (оптоволоконные или медные) требуют вспомогательной инфраструктуры, как и радио или инфракрасный порт.Рассмотрим следующее:
Если вы планируете использовать оптоволоконный (или медный кабель), а план системы предусматривает пересечение реки Делавэр, возникнут серьезные проблемы с установкой (строительством). Для строительства может потребоваться отверстие под рекой или поиск подходящего моста. Любой из этих методов может значительно увеличить ваш бюджет. Беспроводная связь может показаться хорошим вариантом. Это избавляет от необходимости подбирать подходящее место для пересечения кабеля. Однако вам нужно будет разместить антенну на достаточной высоте, чтобы убрать деревья, здания и другие объекты, а также учесть разницу в рельефе по обе стороны реки.Местные жители близлежащих кондоминиумов Яхт-клуба могут пожаловаться на радиовышку, портящую им вид на закат. Не забудьте добавить стоимость найма художника-графика для создания рисунка, который показывает, насколько прекрасны лучи заходящего солнца, отраженные от радиовышки.
«Монтаж» — термин, который производители кабеля используют для описания конфигурации кабеля. Выражение часто используется следующим образом: «Кабель доступен в расчете на 5000 футов».
Некоторые продукты могут быть более доступными, чем другие. Например, наиболее распространенный тип доступного оптоволоконного кабеля — это внешний кабель с защитной броней, 96 прядей одномодового волокна, размещенные в свободных буферных трубках, на катушках длиной 15 000 футов. Убедитесь, что у вас достаточно времени для изготовления продукта, особенно если требуется специальный кабель или конфигурация оборудования. Доступность продукта из-за задержек с производством повлияет на общий график проекта и может повлиять на общие затраты по проекту.
Кабели, которые содержат комбинации различных типов волоконных жил, таких как одномодовые и многомодовые волокна, или смеси меди и волокна, или нечетное (отличное от стандартных) количество волоконных жил, потребуют больше времени для изготовления и могут добавить несколько месяцев до цикла доставки.
Волоконно, медь, радио, инфракрасный порт — все они имеют разные характеристики передачи. Считается, что волокно имеет наилучшие общие характеристики для эффективности передачи. То есть эффективная потеря мощности сигнала с увеличением расстояния.Кабель рассчитан производителем на потерю сигнала. Коэффициенты потерь сигнала указаны в дБ на 1000 метров. Типичное одномодовое волокно может иметь коэффициент затухания сигнала от 0,25 дБ / км до 0,5 дБ / км. Производитель кабеля предоставит описание спецификации для каждого предлагаемого продукта. Теоретически вы можете послать сигнал дальше по оптоволокну, чем через большинство других средств передачи.
Однако учтите, что радиосигналы на очень низких частотах (ниже 500 килогерц) могут распространяться на тысячи миль.Этот тип радиосигнала может использоваться для передачи данных, но очень непрактичен для использования в системах управления светофорами и автомагистралями. Радиосигналы VLF способны эффективно передавать данные только с очень низкой скоростью передачи данных. Этот тип системы использовался организацией Associated Press для передачи новостных статей между Европой и Северной Америкой, а также военными для передачи данных на очень большие расстояния.
Расходы на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы — это два других фактора, которые следует учитывать при сравнении средств передачи данных для любого конкретного приложения.Волоконно-оптический кабель можно проложить в кабелепроводе на глубине шести футов ниже уровня земли, и к нему нельзя прикасаться десятилетиями. Техническое обслуживание оптоволоконного кабеля минимально. СВЧ-системы могут быть построены за меньшее время и с меньшими затратами, чем оптоволоконный кабель, помещенный в кабелепровод, но участки башни требуют значительно большего обслуживания, включая повторную окраску башни и ежегодные проверки на предмет ржавчины.
Таким образом, возьмите все атрибуты потенциальных носителей, которые могут быть использованы для конкретного приложения, и определите, какой из них обеспечит максимальную отдачу от вложенных средств.Это не всегда означает максимальную пропускную способность, максимальную скорость передачи, простоту установки или минимальную стоимость — все это факторы, которые могут повлиять на ваш выбор среды передачи. Лучшие носители — это те, которые будут поддерживать как можно больше системных требований и помогают обеспечить удовлетворение общей производительностью.
Проводные СМИ
Начнем с основной информации о наиболее распространенных типах средств передачи данных, используемых сегодня:
Медный провод
Волоконная оптика
Радиочастота (беспроводная)
Оптика свободного пространства
Многие инженеры утверждают, что одна среда передачи является лучшей или лучше других.Читателю следует иметь в виду, что у каждого средства массовой информации есть свои достоинства и недостатки. Какая среда лучше всего зависит от цели системы связи и желаемых конечных результатов. Фактически, большинство систем являются гибридными. То есть две или более среды объединяются для создания наиболее эффективной инфраструктуры сети связи. Существует множество систем светофоров, которые объединяют инфраструктуру витой медной пары с беспроводными линиями для обслуживания части системы. Решение о создании такого типа системы могло быть основано на экономических соображениях, но это, безусловно, одна из причин, почему нужно выбрать одну среду вместо другой или совместить использование нескольких.
Медная среда
Электрические свойства медной проволоки создают сопротивление и помехи. Чем дальше распространяются коммуникационные сигналы, тем больше они ослабляются электрическими свойствами, связанными с медным кабелем. Электрическое сопротивление в медной среде замедляет прохождение сигнала или тока. Электрические свойства медного провода являются ключевыми факторами, ограничивающими скорость передачи данных и расстояние. Тем не менее, те же самые свойства, а также стоимость, простота изготовления, способность превращаться в очень тонкие жилы и другие, сделали медь логичным выбором для ее выбора в качестве среды передачи данных и проводника электричества.Алюминий и золото также используются для коммуникационных целей, но золото (наиболее эффективное) слишком дорогое для использования в этих целях, а алюминий не является эффективным проводником для коммуникационных целей.
Существует два основных типа кабелей, содержащих медный провод, используемых для связи:
Витая пара
Рисунок 2-1: Разъем RJ-45
Коммуникационные сигналы, передаваемые по медному проводу, в основном представляют собой постоянный электрический ток (DC), который модулируется для представления частоты.Любой другой электрический ток рядом с проводом связи (включая другие сигналы связи) может создавать помехи и шум. Несколько коммуникационных проводов в кабельном пучке могут вызывать мешающие электромагнитные токи или «перекрестные наводки». Это происходит, когда один сигнал в кабеле настолько силен, что создает магнитное поле в соседнем проводе или паре связи. Источники энергии, такие как линии электропередачи или люминесцентные осветительные приборы, могут вызывать электромагнитные помехи.Эти помехи можно минимизировать, скручивая пару проводов вокруг общей оси, или используя металлическое экранирование, или и то, и другое. Скручивание эффективно создает магнитный экран, который помогает минимизировать перекрестные помехи.
Витая пара — это обычный медный провод, обеспечивающий базовые телефонные услуги для дома и многих предприятий. Фактически, это называется «Обычная старая телефонная связь» (POTS). Витая пара состоит из двух изолированных медных проводов, скрученных друг с другом.Скручивание сделано для того, чтобы противоположные электрические токи, проходящие по отдельным проводам, не мешали друг другу.
Витая медная пара — это то, что Александр Белл использовал для работы первой телефонной системы и, как правило, является наиболее распространенной средой передачи, используемой сегодня. Обобщая, можно сказать, что витая медная пара на самом деле является основой всех телекоммуникационных технологий и услуг сегодня. Ethernet, изначально разработанный для работы по коаксиальному кабелю, теперь является стандартом на основе витой пары.Для сравнения, в базовом голосовом телефонном разговоре используется одна (1) витая пара, тогда как в сеансе Ethernet используется как минимум две (2) витые пары (подробнее об Ethernet далее в этой главе).
EIA / TIA предоставляет цветовой код и стандарт проводки для разъемов RJ-45. Стандарт — EIA / TIA 568A / 568B. В этих стандартах используются 4 витые пары, поскольку разъем RJ-45 имеет 8 клемм.
Для каждого соединения на витой паре требуются оба провода.Поскольку для некоторых телефонных аппаратов или настольных компьютеров требуется несколько подключений, витая пара иногда устанавливается двумя или более парами, и все это в одном кабеле. В некоторых офисах витая пара заключена в экран, который выполняет функцию заземления. Это известно как экранированная витая пара (STP). Обычный провод к дому — неэкранированная витая пара (UTP). Витая пара в настоящее время часто устанавливается двумя парами в дом, а дополнительная пара позволяет добавить еще одну линию — возможно, для использования модема.
Витая пара поставляется с уникальной цветовой кодировкой каждой пары, если она упакована в несколько пар. Различное использование, такое как аналоговое, цифровое и Ethernet, требует разных парных мультипликаторов. Существует стандарт EIA / TIA для цветовой кодировки проводов, пар проводов и пучков проводов. Цветовая кодировка позволяет техническим специалистам выполнять монтаж системной проводки стандартным способом. Основная одиночная телефонная линия в доме будет использовать красный и зеленый провод. Если предусмотрена вторая телефонная линия, она будет использовать желто-черный провод.
Кабель категории 3 считается стандартом для базовых услуг телефонной связи и Ethernet. Однако CAT 5 развертывается в качестве замены и во всех новых установках.
Самая частая причина проблем в телекоммуникационной системе — неправильная проводка. Этот протокол подключения предназначен для подключения к стандартной телефонной розетке. В информационных системах используются разные схемы и цветовые коды. Наиболее распространенным является стандарт EIA / TIA. Обратите внимание, что NEMA и ICEA имеют цветовую маркировку электрических проводов.Не путайте их со стандартами цветовой кодировки телекоммуникационных проводов.
Витая пара классифицируется по количеству витков на метр. Большее количество скручиваний обеспечивает лучшую защиту от перекрестных помех и других форм помех и приводит к лучшему качеству передачи. Для передачи данных лучшее качество означает меньшее количество ошибок передачи. Позже в этой главе мы рассмотрим влияние ошибок передачи на пропускную способность и время задержки.
Рисунок 2-2: Кабель витой пары
В настоящее время в большинстве ситуаций внутри зданий используются два типа кабелей витой пары: UTP категории 3 (CAT 3) и UTP категории 5 (CAT 5).Однако на момент написания этого справочника все новые и заменяющие установки используют CAT 5. Эти кабели были разработаны на основе набора стандартов, выпущенных EIA / TIA (Ассоциация электронной промышленности / Ассоциация индустрии телекоммуникаций). CAT 3 используется в основном для телефонных кабелей и установок 10Base-T, а CAT 5 используется для поддержки установок 10 / 100Base-T. Электропроводка CAT 5 также может использоваться для телефонных систем. Поэтому в большинстве новых установок используется CAT 5 вместо CAT 3. Кабель CAT 5 протягивается к шкафу или офису и подключается к универсальной настенной пластине, которая позволяет устанавливать системы передачи данных и голоса.Категория 5E (CAT 5E) была разработана для установки GigE. CAT 5E производится и испытывается в соответствии с более строгими правилами, чем CAT 3 или CAT 5. Два новых стандарта — CAT 6 и CAT 7 — были приняты для удовлетворения критериев скорости передачи 10GigE (и выше).
Таблица 2-1: Номинальные характеристики кабеля связи по витой паре
Категория Максимальная скорость передачи данных Обычное приложение
CAT 1 Менее 1 Мбит / с Аналоговый голос (POTS), базовая скорость ISDN, проводка дверного звонка
CAT 2 4 Мбит / с В основном используется для сетей Token Ring
CAT 3 16 Мбит / с для голоса и данных и 10Base-T Ethernet.Базовая телефонная служба
CAT 4 20 Мбит / с Используется для Token Ring 16 Мбит / с
CAT 5 от 100 Мбит / с до 1 Гбит / с 10Base-T, 100Base-T (быстрый Ethernet), GigE, FDDI, 155 Мбит / с ATM
CAT 5E 100 Мбит / с FDDI, банкомат
CAT 6 Более 100 Мбит / с Широкополосные приложения
CAT 7 Новые стандарты GigE плюс
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель — это основной тип медного кабеля, используемый компаниями кабельного телевидения для распределения сигнала между общественной антенной и домами пользователей и предприятиями.Когда-то он был основной средой для Ethernet и других типов локальных сетей. С развитием стандартов для Ethernet по витой паре, новые установки коаксиального кабеля для этой цели практически исчезли.
Рисунок 2-3: Иллюстрация коаксиального кабеля
Коаксиальный кабель называется «коаксиальным», потому что он включает в себя один физический канал (медный сердечник), по которому передается сигнал, окруженный (после слоя изоляции) другим концентрическим физическим каналом (металлической фольгой или оплеткой) и внешней оболочкой или оболочкой. , все движутся по одной оси.Внешний канал служит экраном (или землей). Многие из этих кабелей или пар коаксиальных трубок могут быть размещены в одном кабелепроводе и с помощью повторителей могут передавать информацию на большие расстояния. Фактически, этот тип кабеля использовался телефонными компаниями для передачи видео с высокой пропускной способностью до появления оптоволокна в 1980-х годах.
Есть несколько вариантов. Триаксиальный (Triax) — это вид кабеля, в котором используется один центральный проводник с двумя экранами. Эта композиция обеспечивает большее расстояние передачи с меньшими потерями из-за помех от внешних электрических сигналов.Twinaxial (Twinax) — это две коаксиальные системы, объединенные в один кабель.
Коаксиальный кабель был изобретен в 1929 году и впервые коммерчески применен в 1941 году. Компания AT&T создала свою первую межконтинентальную коаксиальную систему передачи в 1940 году. В зависимости от используемой технологии связи и других факторов, медный провод с витой парой и оптическое волокно являются альтернативой коаксиальному кабелю.
Коаксиальный кабель
изначально использовался некоторыми транспортными службами для обеспечения связи между полевыми контроллерами и центральным контроллером в автоматизированной системе дорожной сигнализации.Это также было предпочтительным средством для раннего внедрения систем управления видеонаблюдениями, используемых в ИТС. Однако с появлением волоконной оптики для этой цели практически отказались от использования коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель
до сих пор используется для подключения камер видеонаблюдения к мониторам и видеокоммутаторам. Поскольку стоимость использования волоконной оптики начала снижаться, производители камер устанавливают в камеры оптоволоконные трансиверы. Это особенно полезно для предотвращения помех от электрических систем или создания защищенной сети передачи видео.
Волоконная оптика и оптоволоконный кабель
Волоконно-оптическое волокно (или «оптическое волокно») относится к среде и технологии, связанной с передачей информации в виде световых импульсов по стеклянной нити. Волоконно-оптический кабель несет гораздо больше информации, чем обычный медный провод, и гораздо менее подвержен электромагнитным помехам (EMI). Практически все междугородные (междугородные) телефонные линии теперь оптоволоконные.
Рисунок 2-4: Базовая конструкция волоконно-оптической пряди
Передача по оптоволоконным кабелям требует повторения (или регенерации) с различными интервалами.Расстояние между этими интервалами больше (потенциально более 100 км или 50 миль), чем в системах на основе меди. Для сравнения: высокоскоростной электрический сигнал, такой как сигнал T-1, передаваемый по витой паре, должен повторяться каждые 1,8 км или 6000 футов.
Потери в оптоволоконном кабеле рассчитываются в дБ на километр (дБ / км), а медные кабели — в дБ на метр (дБ / м). Примечание: Приложение к этому справочнику содержит объяснение того, как рассчитать бюджет потерь в оптоволокне .
Волоконно-оптический кабель состоит (см. Рисунок) в несколько слоев. Сердцевина — это настоящий стеклянный или волоконный проводник. Он покрыт преломляющим покрытием, называемым оболочкой, которое заставляет свет перемещаться по контролируемой траектории по всей длине стеклянной сердцевины. Следующий слой — это защитное покрытие, которое предохраняет сердцевину и покрытие от повреждений. Он также предотвращает выход света из сборки и имеет цветовую кодировку для идентификации. Сердцевина, покрытие и покрытие вместе именуются «прядью».Размеры прядей волокна всегда относятся к диаметру сердцевины.
Волоконно-оптический кабель
Внутренний кабель завода сконструирован таким образом, чтобы он был гибким и легким. На кабель может быть нанесено покрытие в соответствии с нормами пожарной безопасности.
Пряди волокна обычно связываются в кабеле. Нити могут быть помещены в «плотный» или «свободный» массив буферных трубок. Матрица со свободными буферными трубками чаще всего используется для внешних применений на предприятиях.Кабель с плотным буфером обычно используется в здании для стояка и горизонтального кабеля. Плотный буферный кабель также используется для «внутреннего / наружного» применения. Этот кабель изготовлен с устойчивой к погодным условиям и влаге оболочкой кабеля и обычно используется для прокладки кабеля от монтажной коробки, расположенной в пределах нескольких сотен футов от входа в инженерные сети здания, и должен быть проложен на нескольких сотнях футов в пределах здания до точки распределения основного волокна. . Если основная точка распределения волокна находится на расстоянии менее 100 футов от входа в здание, использование внутреннего / внешнего кабеля может оказаться бесполезным.
Кабель для установки вне помещения сконструирован таким образом, чтобы выдерживать погружение в воду, выдерживать воздействие ультрафиолетовых лучей и защищен от грызунов и птиц.
Пряди волокна помещаются в трубку большого (относительно) диаметра и позволяют «плавать» со значительным перемещением. Когда оптоволоконный кабель протягивается на место (в кабелепроводе, прямо закапывается в землю или помещается на опору), жилы не подвергаются силе растягивающего натяжения.Таким образом, пряди подвергаются минимальному повреждению или деформации от растяжения.
Волоконно-оптические кабели (как и все кабели связи) производятся с учетом их предполагаемого использования. Каждый кабель будет иметь стандартный набор маркировок, указывающих его основное использование, наименование производителя, номинальные характеристики Национального электрического кодекса и код утверждения UL, количество волокон, содержащихся в кабеле, внешний диаметр кабеля и продукцию производителя. номенклатура. Все эти элементы должны быть проверены при доставке кабеля на место хранения, а затем на строительную площадку перед установкой кабеля.Как правило, волоконно-оптические кабели относятся к одной из следующих классификаций:
Таблица 2-2: Классификация оптоволоконных кабелей
Классификация волоконно-оптических кабелей общего назначения
Внутри завода Подключение устройства к устройству
Горизонтально или внутри офиса Выполнить на одном этаже и между помещениями
Стоянка или внутри здания Прокладка между этажами в здании, обычно в шахте лифта или водоводах
Пленум Кабель со специальным покрытием для соответствия нормам пожарной безопасности при прокладке кабеля в воздушном пространстве.
антенный кабель Обычно натягивается на опоры электросети и может быть самонесущим или привязанным к поддерживающему кабелю. Кабели обычно изготавливаются из материалов, устойчивых к старению от воздействия солнечных лучей.
Непосредственное захоронение Кабели, предназначенные для прокладки непосредственно в траншее.
Канальный кабель Кабели, предназначенные для прокладки в кабелепроводе
Подводный кабель Кабели, предназначенные для погружения в воду.
внутри-снаружи Кабели, которые используются для перехода между внешним и внутренним оборудованием.
Некоторые кабели производятся с металлической армированной оболочкой для обеспечения дополнительной прочности и защиты от грызунов. Волоконный кабель, помещаемый в подземный канал, обычно заполняется водонепроницаемым гелевым составом. Внешние кабели производятся, как правило, с гелевым наполнением буферных трубок и водонепроницаемой лентой между внутренней и внешней оболочками.Как внешняя, так и внутренняя оболочки изготовлены из материалов, которые выдерживают погружение и устойчивы к коррозии.
Рисунок 2-5: Рисунок
оптоволоконного кабеля
Волоконно-прядь и кабели производятся со стандартной цветовой кодировкой. Это позволяет эффективно управлять кабелями из-за того, что в кабеле обычно содержится большое количество жил. Используется 24 цветовых сочетания. Свободный кабель буферной трубки с 576 прядями будет иметь 24 трубки, окрашенные в соответствии с приведенной ниже таблицей.Внутри каждой буферной трубки будет 24 волокна, использующие одну и ту же цветовую схему. Следовательно, прядь номер 47 будет находиться в оранжевой буферной трубке и иметь розу с черным защитным покрытием трассирующего цвета.
Таблица 2-3: Таблица идентификации цвета оптоволоконного кабеля
Буферная трубка / номер волокна Цвет
1 Синий
2 оранжевый
3 Зеленый
4 Коричневый
5 шифер
6 Белый
7 Красный
8 Черный
9 желтый
10 фиолетовый
11 Роза
12 Аква
13 Синий / Черный Tracer
14 Оранжевый / Черный Tracer
15 Зеленый / Черный Tracer
16 Коричневый / Черный Tracer
17 Сланец / Черный Трассирующий
18 Белый / Черный Tracer
19 Красный / Черный Tracer
20 Черный / желтый Tracer
21 Желтый / Черный Tracer
22 Фиолетовый / Черный Tracer
23 Розовый / Черный Tracer
24 Aqua / Черный Tracer
Другой аспект конструкции волокна — это фактический размер пряди волокна.Большинство волокон производится диаметром 125 мкм — это комбинация сердцевины волокна и его оболочки. Большинство используемых сегодня многомодовых кабелей имеют диаметр сердцевины 62,5 мкм, а большинство одномодовых волокон имеют диаметр сердцевины 9 мкм. Следовательно, размер жилы волокна обычно указывается как 62,5 мкм / 125 мкм для многомодового волокна и 9 мкм / 125 мкм для одномодового волокна.
Диаметр стренги поддерживается постоянным, чтобы облегчить производственные и монтажные процессы. Диаметр сердцевины варьируется из-за различий в некоторых характеристиках передачи волокон.При покупке оптоволоконного кабеля для добавления к существующей системе убедитесь, что диаметр жилы и диаметр жилы совпадают. Возможно сращивание оплавлением (см. Главу 8 для объяснения сращивания) волокон с различным диаметром сердцевины. Однако, вероятно, возникнет несовпадение, которое является причиной низкой производительности системы. Если вам необходимо использовать волокна с разным диаметром сердцевины, лучше всего использовать механическое сращивание, чтобы обеспечить правильное выравнивание. Никогда не сращивайте многомодовое волокно с одномодовым волокном.Если вам необходимо разместить одномодовый и многомодовый режим в одной системе, используйте «преобразователь режимов» для облегчения перехода.
Типы волоконно-оптических кабелей
Волоконно-оптические кабели выпускаются двух основных видов:
Буферный кабель со свободной трубкой
Кабель с жесткой буферизацией
Примечание. Многие производители поставляют как свободные трубки, так и кабели с плотным буфером. Некоторые предоставляют только один тип. Укажите и приобретите тип кабеля, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.Помните: «В телекоммуникациях не существует единого решения для всех требований !!!»
Кабели со свободными трубками в основном используются вне производственных помещений. Они предназначены для защиты волокон от повреждений (растяжения и перекручивания), которые могут возникнуть в результате чрезмерно агрессивного съемника кабеля. Расположение трубок также позволяет упростить переход к оптоволоконным кабелям в зданиях или коммуникационных шкафах. Пряди волокна плавают внутри буферных трубок и не являются частью конструкции кабеля.Кабели со свободными трубками идеально подходят для прокладки кабелей в городских условиях и на большие расстояния.
Герметичные буферные кабели предназначены для использования внутри производственных помещений. Эти типы кабелей предназначены для использования в контролируемой среде, например в здании или внутри шкафов заводского оборудования. Поскольку кабель используется в здании, он требует меньшей физической защиты и большей гибкости. Волокна внутри кабеля чувствительны к повреждению из-за агрессивного натяжения кабеля, поскольку жилы волокна являются частью конструкции кабеля.Пряди плотно связаны в центральный пучок внутри внешней оболочки кабеля.
Волокна собираются в многожильные или ленточные кабели. Многожильные кабели представляют собой отдельные волокна, скрученные вместе. Ленточный кабель состоит из 12 волокон и покрытия их пластиком для образования многожильной ленты. Жгуты многожильных и ленточных волокон могут быть упакованы вместе в свободный или плотный буферный кабель.
Таблица 2-4: Типы буферов оптоволоконного кабеля
Свободный буферный кабель Кабель с жесткой буферизацией
Отдельные волокна свободно перемещаются в буферной трубке Волокна плотно связаны в пучок
Кабель большого диаметра для размещения буферных трубок Меньший диаметр кабеля
Волокна защищены от тягового усилия кабеля Волокна, чувствительные к растягивающим силам
В основном используется на внешнем заводе Используется для внутреннего использования и распределения
Типы волоконных прядей
Пряди волокна производятся двух основных типов: многомодовые и одномодовые.Каждая разновидность используется для облегчения определенных требований системы связи.
Многомодовое волокно — это оптическое волокно, которое предназначено для одновременного переноса нескольких световых лучей или мод, каждый из которых имеет несколько разный угол отражения внутри сердцевины оптического волокна. Передача по многомодовому волокну используется на относительно небольших расстояниях, поскольку моды имеют тенденцию рассеиваться на более длинные участки (это называется модальной дисперсией). Многомодовые волокна имеют диаметр сердцевины от 50 до 200 микрон.Многомодовое волокно используется при высоте менее 15 000 футов. Многомодовое волокно стало доступным в начале 1980-х годов и до сих пор используется во многих старых системах. Благодаря достижениям в технологии оптоволокна и большому количеству доступных продуктов многомодовое волокно почти никогда не используется в новых системах. Существуют механические устройства, обеспечивающие переход от многомодового волокна к одномодовому. Многомодовое волокно обычно «освещается» светодиодами (Light Emitting Diodes), которые дешевле, чем ЛАЗЕРНЫЕ передатчики.Многомодовое волокно обычно производится двух размеров: 50 мкм и 62,5 мкм.
Одномодовое волокно — это оптическое волокно, предназначенное для передачи одного луча или моды света в качестве носителя. Одномодовое волокно имеет намного меньшую сердцевину, чем многомодовое волокно. Одномодовое волокно выпускается в нескольких вариантах. Варианты предназначены для облегчения очень больших расстояний и передачи нескольких световых частот в пределах одного светового луча. В следующих главах обсуждаются возможности системы передачи — см. Ethernet, SONET и DWDM.Одномодовое волокно обычно изготавливается с диаметром сердцевины от 7 до 9 микрон.
Примечание. SMF-28 является товарным знаком Corning Cable, который стал общим термином, используемым для описания универсального одномодового волокна. Почти все системы управления дорожными сигналами и автомагистралями будут использовать универсальное одномодовое волокно. Характеристики волоконно-оптических продуктов постоянно меняются. Изучите перед окончательной доработкой технических характеристик системы. Раздел ресурсов этого справочника содержит список производителей оптоволоконных кабелей и их веб-сайты.
За последние 10 лет было разработано несколько вариантов одномодового волокна. Некоторые волокна используются в системах дальней связи, а другие — в городских. Каждый из них был разработан с особыми характеристиками, предназначенными для повышения производительности для конкретной цели. Наиболее широко используемым универсальным одномодовым оптоволокном является SMF-28, которое можно использовать для всех целей, кроме систем DWDM с большим радиусом действия.
Управление автомагистралью и контроль дорожных сигналов будут рассматриваться — с точки зрения связи — как системы общего назначения.Разработчикам систем управления транспортом, использующих оптоволокно, следует серьезно подумать о выборе одномодового волокна типа SMF-28. Это волокно очень доступно и обычно по самой низкой цене.
Цена на оптоволоконный кабель
указана исходя из длины стренги. Кабель длиной 5 000 футов с двумя жилами волокна составляет 10 000 футов жилы волокна. Кабель длиной 5000 футов с 24 волокнами составляет 120 000 футов жилы. Стоимость первого кабеля может составлять 5000 долларов или 50 центов за фут жилы. Стоимость второго кабеля может составлять 24 000 долларов, но стоимость одного фута нити составляет всего 20 центов.Поэтому при покупке оптоволоконного кабеля всегда лучше учитывать возможные дополнения к системе, чтобы снизить общие затраты на материалы. Помните, что цена за фут волокна прядей — не единственный фактор, который следует учитывать в общих затратах на систему. Выкопка траншеи глубиной четыре (4) фута, установка кабелепровода в траншею и ремонт улицы обходятся одинаково, независимо от количества прядей, и это около 90% от общей стоимости развертывания оптоволоконного кабеля. Если строительство стоит 100 долларов за погонный фут, то общая стоимость из расчета на один фут составляет 50 долларов.50 за фут за две (2) пряди и 4,37 доллара за двадцать четыре (24) пряди. В этот расчет не включены расходы, связанные со стыковкой, оптимизацией и проектированием. Это 10% от общей стоимости.
Одномодовое волокно
и многомодовое волокно
Ниже приводится общее сравнение одномодовых и многомодовых волокон:
Одномодовое волокно имеет очень маленькую сердцевину, заставляющую свет распространяться по прямой линии, и обычно имеет размер сердцевины от 8 до 10 микрон.Он имеет (теоретически) неограниченную пропускную способность, которая может передаваться на очень большие расстояния (от 40 до 60 миль). Многомодовое волокно поддерживает множество путей света и имеет сердцевину гораздо большего размера — 50 или 62,5 микрон. Поскольку диаметр многомодового волокна в пять-шесть раз больше диаметра одномодового, проходящий свет будет проходить по нескольким путям или модам внутри волокна. Многомодовое волокно может производиться двумя способами: ступенчатым или ступенчатым. Волокно со ступенчатым показателем преломления имеет резкое изменение или скачок между показателем преломления сердцевины и показателем преломления оболочки.Многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления имеют меньшую пропускную способность, чем волокна со ступенчатым показателем преломления.
Волокно с градиентным показателем преломления было разработано для уменьшения модальной дисперсии, присущей оптоволокну со ступенчатым показателем преломления. Модальная дисперсия возникает, когда световые импульсы проходят через сердцевину вдоль мод более высокого и низкого порядка. Волокно с градиентным коэффициентом преломления состоит из нескольких слоев с самым высоким показателем преломления в сердцевине. Каждый последующий слой имеет постепенно уменьшающийся показатель преломления по мере удаления слоев от центра.Моды высокого порядка проникают во внешние слои оболочки и отражаются обратно к сердцевине. Многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления имеют меньшее затухание (потери) выходного импульса и более широкую полосу пропускания, чем многомодовые волокна со ступенчатым показателем преломления.
Одномодовые волокна не подвержены влиянию модовой дисперсии, поскольку свет проходит по одному пути. Одномодовые волокна со ступенчатым показателем преломления испытывают растяжение и сжатие светового импульса из-за хроматической дисперсии. Хроматическая дисперсия возникает, когда световой импульс содержит более одной длины волны.Длины волн перемещаются с разной скоростью, вызывая распространение импульса. Дисперсия также может возникать, когда оптический сигнал выходит из сердечника в оболочку, вызывая сокращение общего импульса.
В одномодовом оптоволокне со сдвигом используется несколько слоев сердцевины и оболочки для уменьшения дисперсии. Волокна со смещенной дисперсией имеют низкое затухание (потери), большие расстояния передачи и большую полосу пропускания.
Таблица 2-5: Сравнение одномодового и многомодового волокна
Характеристика Одномодовый многомодовый
Пропускная способность Практически без ограничений Менее чем практически неограниченное
Качество сигнала Отлично на большие расстояния Отлично на короткие дистанции
Ослабление в первичной обмотке Хроматическая дисперсия Модальная дисперсия
Типы волокон Индекс шага и смещение дисперсии Step & Graded Index
Типичное приложение Почти все (включая Ethernet) Аналоговое видео; Ethernet; Связь ближнего действия
.

Тип	Ом	AWG	Проводник	Описание
RG-6	9077 сеть	9047 предоставлять услуги кабельного Интернета и кабельного телевидения на большие расстояния.
RG-8	50	10	Твердая медь	Используется в самых ранних компьютерных сетях. Этот кабель использовался в качестве магистрального кабеля в топологии шины. В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base5 Thicknet.
RG-58	50	24	Несколько тонких медных жил	Этот кабель тоньше, легче в обращении и установке, чем кабель RG-8. Этот кабель использовался для соединения системы с магистральным кабелем.В стандартах Ethernet этот кабель обозначен как кабель 10base2 Thinnet.
RG-59	75	20-22	Сплошная медь	Используется в кабельных сетях для предоставления услуг на короткие расстояния.

Категория / название кабеля	Максимальная поддерживаемая скорость	Пропускная способность / скорость сигналов поддержки	Стандарт Ethernet	Описание
	Cat 1	1	Cat 4	Не используется для передачи данных	Этот кабель содержит только две пары (4 провода).Этот кабель использовался в телефонной сети для передачи голоса.
Cat 2	4 Мбит / с	10 МГц	Token Ring	Этот кабель и все остальные кабели имеют не менее 8 проводов (4 пары). Этот кабель использовался в сети Token-Ring.
Cat 3	10 Мбит / с	16 МГц	10BASE-T Ethernet	Это первый кабель Ethernet, который использовался в сетях LAN.
Cat 4	20 Мбит / с	20 МГц	Token Ring	Этот кабель использовался в продвинутых сетях Token-Ring.
Cat 5	100 Мбит / с	100 МГц	100BASE-T Ethernet	Этот кабель использовался в современных (быстрых) сетях LAN.
Cat 5e	1000 Мбит / с	100 МГц	1000BASE-T Ethernet	Этот кабель / категория является минимальным требованием для всех современных сетей LAN.
Cat 6	10 Гбит / с	250 МГц	10GBASE-T Ethernet	В этом кабеле используется пластиковый сердечник для предотвращения перекрестных помех между витой парой.Также используется огнестойкая пластиковая оболочка.
Cat 6a	10 Гбит / с	500 МГц	10GBASE-T Ethernet	Этот кабель снижает затухание и перекрестные наводки. Этот кабель также потенциально снимает ограничение по длине. Это рекомендуемый кабель для всех современных сетей Ethernet LAN.
Cat 7	10 Гбит / с	600 МГц	Еще не разработан	Этот кабель закладывает основу для дальнейшего развития.В этом кабеле используется несколько витых пар, и каждая пара экранирована пластиковой оболочкой.

Категория	Максимальная скорость передачи данных	Обычное приложение
CAT 1	Менее 1 Мбит / с	Аналоговый голос (POTS), базовая скорость ISDN, проводка дверного звонка
CAT 2	4 Мбит / с	В основном используется для сетей Token Ring
CAT 3	16 Мбит / с	для голоса и данных и 10Base-T Ethernet.Базовая телефонная служба
CAT 4	20 Мбит / с	Используется для Token Ring 16 Мбит / с
CAT 5	от 100 Мбит / с до 1 Гбит / с	10Base-T, 100Base-T (быстрый Ethernet), GigE, FDDI, 155 Мбит / с ATM
CAT 5E	100 Мбит / с	FDDI, банкомат
CAT 6	Более 100 Мбит / с	Широкополосные приложения
CAT 7	Новые стандарты	GigE плюс

Классификация волоконно-оптических кабелей	общего назначения
Внутри завода	Подключение устройства к устройству
Горизонтально или внутри офиса	Выполнить на одном этаже и между помещениями
Стоянка или внутри здания	Прокладка между этажами в здании, обычно в шахте лифта или водоводах
Пленум	Кабель со специальным покрытием для соответствия нормам пожарной безопасности при прокладке кабеля в воздушном пространстве.
антенный кабель	Обычно натягивается на опоры электросети и может быть самонесущим или привязанным к поддерживающему кабелю. Кабели обычно изготавливаются из материалов, устойчивых к старению от воздействия солнечных лучей.
Непосредственное захоронение	Кабели, предназначенные для прокладки непосредственно в траншее.
Канальный кабель	Кабели, предназначенные для прокладки в кабелепроводе
Подводный кабель	Кабели, предназначенные для погружения в воду.
внутри-снаружи	Кабели, которые используются для перехода между внешним и внутренним оборудованием.

Буферная трубка / номер волокна	Цвет
1	Синий
2	оранжевый
3	Зеленый
4	Коричневый
5	шифер
6	Белый
7	Красный
8	Черный
9	желтый
10	фиолетовый
11	Роза
12	Аква
13	Синий / Черный Tracer
14	Оранжевый / Черный Tracer
15	Зеленый / Черный Tracer
16	Коричневый / Черный Tracer
17	Сланец / Черный Трассирующий
18	Белый / Черный Tracer
19	Красный / Черный Tracer
20	Черный / желтый Tracer
21	Желтый / Черный Tracer
22	Фиолетовый / Черный Tracer
23	Розовый / Черный Tracer
24	Aqua / Черный Tracer

Свободный буферный кабель	Кабель с жесткой буферизацией
Отдельные волокна свободно перемещаются в буферной трубке	Волокна плотно связаны в пучок
Кабель большого диаметра для размещения буферных трубок	Меньший диаметр кабеля
Волокна защищены от тягового усилия кабеля	Волокна, чувствительные к растягивающим силам
В основном используется на внешнем заводе	Используется для внутреннего использования и распределения

Характеристика	Одномодовый	многомодовый
Пропускная способность	Практически без ограничений	Менее чем практически неограниченное
Качество сигнала	Отлично на большие расстояния	Отлично на короткие дистанции
Ослабление в первичной обмотке	Хроматическая дисперсия	Модальная дисперсия
Типы волокон	Индекс шага и смещение дисперсии	Step & Graded Index
Типичное приложение	Почти все (включая Ethernet)	Аналоговое видео; Ethernet; Связь ближнего действия