17. Витая пара.

Кабели на скрученной, или витой паре(TwistedPaircableили ТР), в отличие от коаксиального кабеля, симметричны и используются для дифференциальной (балансной) передачи сигнала. Отсюда и происходит иное название этих кабе­лей — симметричные (balancedcable). Скрученная пара проводов по свойствам существенно отличается от пары тех же прямых проводов, идущих рядом параллельно друг другу. При скручивании ока­зывается, что проводники идут всегда под некоторым углом друг к другу, что снижает емкостную и индуктивную связь между ними. Кроме того, значитель­ный отрезок такого кабеля для внешних полей оказывается симметричным (круглым), что снижает его чувствительность к наводкам (по дифференциаль­ной помехе) и внешние излучения при прохождении сигнала. Чем мельче шаг скрутки, тем меньше перекрестные помехи, но и больше погонное затухание ка­беля, а также время распространения сигнала. Кабель может иметь различное исполнение, отдельные пары могут иметь экран из медной проволоки и/или фо­льги. В общий экран могут быть заключены и все пары кабеля. Впервые в сете­вых технологиях витая пара была применена в сетяхTokenRing— так называе­мый кабельIBMSTPType1. Это был (и есть) дорогой и громоздкий кабель, требующий применения довольно крупных коннекторов. В настоящее время ка­бели на витой паре постоянно совершенствуются, главным образом в сторону расширения полосы пропускания. 100 МГц — это уже обычное значение для по­лосы пропускания кабеля, прорабатываются стандарты на кабели с полосой до 600 МГц. Определим некоторые понятия, имеющие отношение к кабелям и про­водам на основе витой пары.

Провод витая парапредставляет собой два скрученных изолированных про­водника. Такой провод применяют длякроссировки(cross-wires) внутри комму­тационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между по­мещениями.Кабельотличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка (jac­ket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от меха­нических воздействий и влаги.Шнур(cord) представляет собой отрезок гибкого (многожильного) кабеля от­носительно небольшой длины.Категория(Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (ACRимеет положительное значение). В настоящее время действуют стандартные определения 6 категорий кабеля (CategoryI...Ca­tegory5е), прорабатывается 6-я категория и ожидается появление кабелей кате­гории 7. Частотные диапазоны применимости кабелей различных категорий приведены в табл. 1. Категории определяются стандартомEIA/TIA568А. В по­следней графе приводится классификация линий связи, обеспечиваемых этими кабелями, по стандартуISO11801 иEN50173.

Таблица 1 - Классификация кабелей на витой паре

Категория	Класс линии	Полоса частот, МГц	Типовое сетевое приложение
1	А	0,1	Аналоговая телефония
2	В	1	Цифровая телефония, ISDN
3	С	16	10Base-T (Ethernet)
4	—	20	Token Ring 16 Мбит/с
5	D	100	100Base-TX (Fast Ethernet)
5е	D	125	1000Base-TX (Gigabit Ethernet)
61	El	200 (250)	-
71	Fl	600	-

¹Категории 6 и- 7 еще не стандартизованы.

Кроме общепринятых обозначений кабелей по категориям, существует и классификация кабелей по типам(Type), введенная фирмойIBM. Витая пара может быть как экранированной (shielded), так и неэкранирован­ной (unshielded).Неэкранированная витая пара(НВП) больше известна по аббревиатуреUTP (UnshieldedTwistedPair). Если кабель заключен в общий экран, но пары не имеют индивидуальных экранов, но, согласно стандарту (ISO11801), он тоже отно­сится к неэкранированным витым парам и обозначаетсяUTPилиS/UTP(прав­да,AMPтакой кабель обозначает какSTP, но со словесными примечаниями). Сюда же относитсяSсТР(ScreenedTwistedPair) илиFTP(FoiledTwistedPair) — кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги, а такжеSFTP (ShieldedFoilTwistedPair) — кабель,укоторого общий экран состоит из фольги и оплетки.Экранированная витая пара(ЭВП), онаже STP(ShieldedTwistedPair), имеет множество разновидностей, но каждая пара обязательно имеет собственный экран.STP собозначением вида«Type хх» —«классическая» витая пара, введен­наяIBMдля сетейTokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в от­дельный экран из фольги (кроме типа 6А), обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи, все покрыто изоляционным чул­ком, импеданс — 150 Ом. Провод может быть одножильным или многожиль­ным калибра 22-26AWG. Одножильный кабель 22AWGможет иметь по­лосу пропускания до 300 МГц.STPкатегории 5 — общее название для кабеля с импедансом 100 Ом, име­ющего отдельный экран для каждой пары, который может иметь различ­ное исполнение (фольга, оплетка, их комбинация). Иногда под этим же на­званием идет кабель, имеющий только общий экран (фирмаAMP)PiMF(PairinMetalFoil) — кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары находятся в общем экранирующем чулке. ОтSTPType1 этот кабель отличается числом пар (здесь их че­тыре) и более широкой полосой частот (выпускается и на 600 МГц).SSTP(Shielded-ScreenedTwistedPair) категории 7 — кабель, аналогичныйPiMF. Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. СтандартEIA/TIA-568Aопределяет два значения — 100 и 150 Ом, стандартыIS01 1801 иEN50173 до­бавляют еще и 120 Ом. Кабель UTP чаще всего имеет импеданс 100 Ом, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 Ом. В настоящее время су­ществуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 Ом. Оконеч­ное оборудование выпускается в модификациях как для экранированной (STP), так и, неэкранированной (UTP) витой пары. С кабелем, имеющим хотя бы один экран (STP,ScTP,FTP,PiMF), используются разъемы, обеспечивающие соеди­нение экранов и (не всегда) экранирование. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала, могут привес­ти к неработоспособности соединений. Особенно это критично для высоких час­тот (100 МГц и выше).

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4. Существу­ют и двойные конструкции — два кабеля по две или четыре пары заключены в смежные изоляционные чулки. В общий чулок могут быть заключены, и кабе­ли STP+UTP. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки по 6 штук 4-парных. Каждая пара кабеля имеет свой шаг скрутки отличающийся от соседних. Этим обеспечивается снижение взаимной индуктивности и емкости проводов пар, а следовательно, и снижение перекрестных наводок. Поскольку от шага скрутки зависят волновые характеристики пары (скорость распространения, импеданс, затухание), пары в кабеле не идентичны. Каждая пара в отрезке кабеля имеет свою«электрическую длину»,определяемую через время распространения сигнала и номинальную (для данного кабеля) скорость распространения волны. «Электрическая длина» пары будет отличаться от «механической», измеренной рулеткой. Иногда применяют переменный шаг скрутки для каждой пары — это выравнивает усредненные параметры пар при сохранении допустимого уровня перекрестных помех.

Кабели чаще всего бывают круглыми — в них элементы собираются в пучок. Существуют и плоские кабели, используемые в телефонии для подключения оконечного оборудования, но в них пары проводов обычно не скручены, так что высокие рабочие частоты для них не реализуемы. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (un-dercarpetcable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

Проводники могут быть жесткими одножильными (solid)или гибкимимного­жильными (strandedилиflex),состоящими обычно из 7 проволочек (7-strand). Кабель с одножильными проводами обладает лучшими и более стабильными ха­рактеристиками. Его применяют в основном для стационарной проводки (он и дешевле многожильного), которая составляет наибольшую часть в кабельных линиях. Многожильный гибкий кабель применяют для соединения оборудова­ния (абонентского и телекоммуникационного) со стационарной проводкой и коммутационных шнуров.

Соединительная аппаратура обеспечивает возможность подключения к кабелям, то есть предоставляет кабельные интерфейсы. Для витой пары имеется широ­кий ассортимент коннекторов, предназначенных как для неразъемного, так и разъемного соединения проводов, кабелей и шнуров. Из неразъемных коннекто­ров распространены соединители типов S110,S66 иKrone, являющиеся про­мышленными стандартами. Среди разъемных наиболее популярны стандартизо­ванные модульные соединители (RJ-11,RJ-45 и др.). Встречаются и коннекторы фирмыIBM, введенные с сетямиTokenRing, а также некоторые специфические нестандартизованные коннекторы. К соединительной аппаратуре относятся и различные адаптеры, позволяю­щие, стыковать разнотипные кабельные интерфейсы.

Модульные соединители ModularJack(гнезда, розетки) иModularPlug(вилки) являются наиболее употребимыми разъемами для 1-, 2-, 3-, 4-парных кабелей ка­тегорий 3-6. В кабельных системах применяются 8- и 6-позиционные соедини­тели, больше известные под названиямиRJ-45иRJ-11соответственно. Корректное обозначение для розетки, используемой для подключения сетевой аппаратуры, имеет вид «ModularJack8P8C», для вилки — «ModularPlug8P8C», где 8Р указывает на размер (8-позиционный), а 8С — на число используемых контактов (8). Для подключения телефонов используют конфигурацию 6Р4С (6 позиций, 4 контакта). Кроме обычных симметричных разъемов,встречаются модифициро­ванныеMMJ(ModifiedModularJack) и с ключом. ОбозначениеRJ(RegisteredJack— зарегистрированное гнездо) на самом деле относит­ся к разъему с определенной раскладкой проводов и происходит из телефонии. Каждый из изображенных на рисунке разъемов может использоваться с разными номерами RJ. Для обычного 6-позиционного возможна раскладка RJ-11 С (1 пара),RJ-14C(2 пары),RJ-25C(3 пары). Для 8-позиционного разъема кроме RJ-45 со специфической расклад­койUSOC(UniversalServiceOrderingCodes, см. далее) возможны, например, конфигу­рацииRJ-61CиRJ-48C. 8-позиционный с ключом может бытьRJ-45S,RJ-46SилиRJ-47S. Недостатком всех раскладок является то, что по крайней мере одна пара (а в USOC 2 или 3) разделывается не на соседние контакты, а внутрь нее вклинива­ется другая пара.Модульные розеткикатегории 5 и выше всегда имеют соответствующее обо­значение, от розеток 3-й категории они заметно отличаются конструкцией и спо­собом присоединения проводов.

Модульные вилкиразличных категорий внешне могут почти не отличаться друг от друга, но иметь разную конструкцию Модульные соединители (розетки и вилки) по присоединительным разме­рам стандартизованы.

Разветвители и адаптеры — это пассивные устройства, устанавливаемые между розетками стационарной кабельной системы и интерфейсами оборудования. В их функции входит «преобразование» типа разъема, а иногда и типа соединяе­мых кабелей. Конструктивное исполнение может быть жестким или мягким, мягкое исполнение удобнее (нет конструкций, излишне выступающих из розеток).Адаптеры и разветвителидля модульных розеток служат для специфичных подключений к кабельной проводке. Обычно они имеют 8-позиционную вилку и одно - два 6- или 8-позиционных гнезда.Волновые адаптерыслужат для согласования импедансов кабелей, популяр­ны преобразователи 100/150 Ом, позволяющие использовать кабельную провод­ку на «классической»STPдля обычных 100-омных приложений, и наоборот.

Для установки кабельной проводки на витой паре требуется инструмент для за­делки проводов в IDC-разъемы модульных розеток, кроссовых панелей и комму­тационных панелей, а также обжимной инструмент для установки модульных вилок (если не пользоваться только покупными шнурами).

Для заделки проводов в IDC-разъемы типа S110 и им подобных, а также типаS66 применяются специальные инструменты, называемые набивными или забивными. Самым удобным (и дорогим) являетсяударный инструмент

При использовании блоков коннекторов типа S110/210,S66 и других следует придерживаться стандартных правил нумерации и цветовой маркировки пар проводов. Контакты на блоках нумеруются так, чтобы в установленном положе­нии нумерация шла слева направо и сверху вниз. Каждая пара проводов раскла­дывается на два соседних контакта, причем сначала идет прямой провод (Tip), потом обратный (Ring). При использовании 4-парных проводов с основным ва­риантом маркировки цвета на нечетных контактах будут белые провода (с цвет­ной риской), а на четных — цветные. Цвет каждой пары наносится на верхнюю часть коннектораS110 (рис. 12). Повсеместное использование этого правила существенно ускоряет и раскладку проводов, и проверку соединений, и поиск ошибок.

На розетках цветовая маркировка не всегда бывает регулярной (этим грешат «непородистые» розетки и коммутационные панели). В этом случае подсказкой к правильной раскладке может быть раздельная цветовая маркировка для каждого провода пары или же цифровая маркировка номера контактов гнезда. Напомним, что цветовая марки­ровка проводов для розеток RJ-45 зависит от принятой раскладки (Т568А или Т568В), а розетки с раскладкойUSOCв кабельной проводке категории 5 и выше применять нельзя. (Т568А – бело-зеленый – зеленый, бело-оранжевый – синий, бело-синий – оранжевый, бело-коричневый – коричневый; Т568В – бело-оранжевый – оранжевый, бело–зеленый – синий, бело-синий – зеленый, бело-коричневый – коричневый)

Для, проверки правильности соединений желательно использовать специаль­ные тестеры, поскольку прозвонка всех проводов обычным омметром занимает слишком много времени.