Витая пара экранированная для внутренней прокладки: 7 типов, 2 схемы подключения и обжима

Кабель и жилы витой пары могут быть неэкранированными (UTP) и экранированными (STP).

Экран защищает и повышает конфиденциальную информацию, передаваемую по локальной сети Ethernet так, как броня танка и бронежилет спасают жизнь стрелка в современном бою.

Статья сайта объясняет новичкам, как с помощью экранирования кабеля легко защитить личные секреты в конкретных условиях обстановки, монтируя компьютерные, телекоммуникационные сети, видеонаблюдение, системы сигнализации.

4 задачи кабеля с экранированной витой парой для локальных сетей

Попарное переплетение проводов – эффективная мера снизить сетевые помехи, проникающие в аналоговые информационные каналы телефонных линий. В компьютерных цифровых сетях этот способ преобразовался из двухпарной схемы в четырехпарную.

Причем разный шаг свивки всех пар снижает общее воздействие проникающих сигналов в LAN (Local Area Network) – локальную вычислительную сеть

2 самых главные преимущества экранирования:

1. защита от проникновения электрических волн любых частот в канал связи;
2. блокировка излучения информационного сигнала в доступную внешнюю среду за пределы работающей аппаратуры.

Способ экранирования и конструкция кабеля влияет на скорость передачи данных через частотный диапазон работы витой пары. Он учитывается техническими категориями.

Для сетей Ethernet подходят 5 категорий витой пары от CAT3 до CAT7 (простой тип CAT1-2 устарел – открытые каналы опускаем):

1. CAT3 – предназначен для частот 16 МГц (скорость 10 Мб/сек – на большие расстояния, а 100 Мб/сек – до 100 метров);
2. CAT4 –кабель 20 МГц – используется очень редко;
3. CAT5 хорошо работает на частотах 100–125 МГц (100 Мб/сек – для двух пар, 1000 Мб/сек – четырёх). Это наиболее распространённая категория компьютерной витой пары;
4. CAT6 – полоса рабочих частот порядка 250 МГц (скорость 1 Гбит/сек). Разновидность CAT6a – 500 МГц, что обеспечивает скорость 10 Гб/сек;
5. CAT7 –способен работать на частоте до 700 МГц. Он заявлен и утверждён только стандартом ISO.

2 типа экранирования токопроводящих каналов

В кабеле используют различные методы уменьшения внешних электромагнитных наводок и ограничения выхода сигнала за пределы провода. Эффективные системы бронирования требуют сохранения непрерывности заземления по всем каналам через разъёмы, коммутационные панели и шнуры.

Экраном является электропроводящий материал, которым оборачивается кабель целиком или отдельные пары. Для него используются два основных решения:

1. металлическая или металлизированная фольга (полимер с алюминиевым напылением), обеспечивающая хорошую защиту кабельной линии от электрических наводок в широком диапазоне частот;
2. оплётка из проволоки, спасающая от низкочастотных помех.

Они могут применяться как по отдельности, так и в комбинированных вариантах.

Наилучшей современной кабельной защитой можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля металлизированной фольги и оплётки поверх неё.

8 стандартов для кабелей с витой парой

Маркировка по витой паре стандартом ISO/IEC 11801:2002 rev.2 описывает строение кабеля следующим видом: XX/Y TP.

• X отражает общее строение экрана кабеля;
• Y – устройство каждой витой пары;
• TP – витая пара (twisted pair).

Вид общего экрана X может обозначаться как одним, так и двумя символами, а индивидуального Y отображается только одним.

Примеры маркировки: SF/UTP, U/FTP, F/FTP, S/FTP, F/UTP SF/FTP, S/UTP:

• SF (braid and foil screened) это двойной экран: оплётка и фольга вместе;
• S (braid screened) это только оплётка;
• F (foil screened) – фольга;
• U (unscreened) – отсутствие экранирования.

Разновидности кабелей с экранированной витой парой

SF/FTP

Имеют общее экранирование S из оплётки c фольгой плюс экранированные витые пары U.

F/UTP

Имеют общее экранирование из фольги F и неэкранированный витые пары U.

S/FTP

Кабели этого вида не имеют общего экранирования, а витые пары защищены фольгой F.

F/FTP

Кабели имеют общие экранирование из фольги F и витые пары также закрыты фольгой F.

SF/UTP

Внутри оболочки кабеля имеется общий экран из фольги и оплетки, а свитые пары не экранированы.

U/FTP (FTP)

Эти кабели не имеют общего экранирования U, а витые пары защищены фольгой F.

S/UTP

Внутри оболочки имеется общий экран из оплетки, а свитые пары не экранированы.

U/UTP (UTP)

Внутри оболочки отсутствует общий экран, а свитые пары не экранированы.

Применение кабеля с экранированной витой парой в большинстве случаев оправданно тогда, когда в действующей сети Интернет присутствуют неблагоприятные ситуации с электромагнитными полями, помехами и наводками.

3 особенности токопроводящих жил

Диаметр провода должен укладываться в пределы 0,4-0,64 мм без изоляции. Американский стандарт AWG (American Wire Gauge) калибрует кабели по площади поперечного сечения в мм квадратных.

Например, кабель 24AWG с диаметром жилы 0,511 мм и площадью сечения 0,205 мм кв относится к 5 и 6 категории.

Более тонкие проводники 0,4-0,5 мм кв присутствуют в несертифицированной продукции, но они вполне пригодны для монтажа внутри квартир и жилых помещений.

Для бытовых стационарно проложенных сетей подходит более дешевый одножильный провод Solid. Он не будет подвергаться изгибам. В иных случаях имеет смысл укладывать гибкую многожильную пару из медной тонкой проволоки Straned.

Материалы для проводников:

• алюминий. Отличается дешевизной, повышенным сопротивлением (потери сигнала), низкой электропроводностью, окисляется при контакте с воздухом, легко ломается. Сертификации не подлежит;
• биметалл – омедненный алюминий (CCA). Медь на внешней поверхности немного улучшила эксплуатационные свойства: проводимость и сохранность. Информационные сигналы проходят удовлетворительно, но технология Power over Ethernet (PoE), обеспечивающая питание устройств по этому кабелю, не доступна;
• медь. Дорогой, но самый технологичный металл. Цена оправдывается качеством пропускания сигнала и увеличенным ресурсом работы. Медный проводник используется для прокладки в компьютерных системах повышенной ответственности.

8 видов оболочек

Механическую защиту кабеля витой пары от внешних воздействий выполняют следующими материалами:

• PVC –поливинилхлорид (бюджетные изделия);
• PP – полипропилен – противостоит воздействию температур до 140° С;
• PE –плотный полиэтилен для наружной прокладки;
• FR –огнестойкой материал, способный работать при пожаре, от 30 до 180 минут);
• LS – обладает низким выделением дыма при возгорании;
• ZH –не выделяет при горении ядовитые галогеновые газы;
• В – имеет бронированную оболочку (обволакивающая стальная лента):
• LSZH (Low Smoke Zero Halogen) – для подключения к сети интернет в местах, где пожарная безопасность превыше всего.

Особенности схем заземления кабелей локальных сетей.

Методы экранирования непосредственно зависят от частоты и пути прохождения электрических сигналов, способов устранения паразитной емкостной связи и электростатических зарядов.

2 ошибки заземления кабелей

Ошибка №1

Когда электрические шумы по частоте не превышают 1 МГц, то кабель нужно заземлять с одной стороны, причем на выходе источника. Иначе возникнет замкнутый контур, который будет работать как антенна, принимающая электромагнитную волну.

Ток, протекающий по экрану, станет источником индуктивных наводок на соседней схеме и проводах, находящихся внутри кабеля.

Ошибка №2

Если заземление выполнено со стороны приемника, то ток помехи будет протекать по пути, показанному штриховой линией: через емкость между жилами кабеля, создавая на ней и между дифференциальными входами, напряжение Е.

Поэтому оплетку кабеля надо заземлять со стороны источника сигнала: путь для прохождения тока вредного сигнала исключится.

2 схемы экранирования для длинных кабельных линий

Схема №1: упрощенная

На протяженных кабелях может существовать разность потенциалов между точками заземления. Она создается блуждающими токами (трамваи, сварка, устройства электрохимической защиты, удары молнии…) в земле или помехами в шине.

В итоге появится паразитный ток, который наведет индуцированный сигнал в рабочие жилы вследствие взаимной индукции.

Если источник сигнала не заземлен (например, термопара), то заземлять экран можно с любой стороны: в этом случае замкнутый контур для образования постороннего тока не образуется.

Схема №2: улучшенная

Для качественной передачи информации в широком спектре частот используют двойной экран.

Внутренний экран, заземленный с одной стороны от источника сигнала, исключает прохождение емкостной помехи, а внешний – уменьшает высокочастотные наводки.

Во всех случаях экран кабеля следует изолировать, дабы исключить его случайные контакты с металлическими предметами и землей.

Когда на входе аналогового модуля имеется фильтр, то максимальная частота посторонних шумов определится верхней граничной частотой полосы пропускания фильтра.

2 популярных способа обжима

Международный стандарт EIA/TIA 568A и 568B, известный по таблицам T568A и T568B, создает соединения проводников кабеля витая пара с контактами разъёмов 8P8C (в обиходе название RJ-45) при организации локальной сети.

Прямой кабель (контакты проводов соответствуют контактам на противоположной стороне) работает по стандарту T568. Он применяется для подключения:

• коммутатора с маршрутизатором;
• компьютера с коммутатором или концентратором.

Порядок обжима жил (распиновка) для коннектора и розетки показан на картинке.

Сертифицированный под стандарт Ethernet кабель наиболее распространен. Он учитывает характеристики компьютерной сети, скорость передачи данных, способы модуляции сигнала, максимальную дальность работы без усилительных пунктов, возможность подключать телефоны, патч корды, оптоволокно…

3 категории производителей экранированного кабеля витой пары

Элитные образцы: главная особенность

Назначение – прокладка кабелей ответственных компьютерных систем в правительственных учреждениях, банках, военных ведомствах, которые должны работать десятилетиями (повышенные требования безопасности и конфиденциальности), обеспечивая полный контроль за скс (структурированных кабельных систем).

Продукцию такого премиального уровня выпускают компании SkyNet, Hyperline, Nikolan.

Особого смысла использовать ее в домашней сети нет: купить – довольно дорого.

Кабели среднего уровня

Сюда относится витая пара категории 5. Она дешевле, но обладает достойным качеством и скоростью. В странах СНГ популярен бренд Netlan – производители из России.

Хорошо работает на крупных промышленных предприятиях, внутри офисов любого производства, частных домах.

Бюджетная продукция

Кабели UTP китайских компаний CabLAN или Ripo с омедненными жилами вполне подходят для монтажа и прокладки малозатратных сетей локальных компьютерных систем.

Кабели с медными жилами из Китая стоят не дорого, но чаще всего являются наиболее подходящим вариантом прокладки систем интернет внутри жилых зданий.

Напоминаю: сейчас у вас самое удобное время задать вопросы или предложить новости об использовании витой пары в разделе комментариев.