Витая пара: категории, обжим, советы по работе

Несмотря на распространение оптических сетей, медные линии остаются основным типом кабелей на расстояниях до 100 метров. Простые в монтаже и обслуживании, надёжные и очень экономичные. Да, некоторые производители пытаются изменить ситуацию, но в ближайшие лет 15 серьёзных подвижек в этой области ждать не приходится.

Самым распространённым медным кабелем сегодня является витая пара – четыре пары медных или медно-алюминиевых проводника диаметром 0.52мм. Нет сетевого инженера, которой бы не сталкивался с этим кабелем. Рассмотрим основные типы витой пары и как с ней обращаться.

Категории витой пары

Создателем витой пары считается Александр Белл, предложивший скрученный парный провод для защиты телефонной линии от помех, наводимых соседствующими проводами телеграфа или линий электропередачи. Такая скрученная пара проводов успешно использовалась в течение почти 100 лет, пока не была вытеснена современными типами медного кабеля.

Витая пара. Общий вид

Как и любое телекоммуникационное оборудование для медных кабелей разработаны международные стандарты. В данном случае ISO/IEC 11801. Кроме того, существует норматив EIA/TIA 568, действующий на территории США и его сателлитов. Данные стандарты неоднократно дополнялись и сегодня выделены 8 категорий витой пары:

• Категория 1(Сat1). Та самая витая пара проводов Александра Белла. Применяется только в аналоговой телефонии.
• Категория 2 (Сat2). Двухпарный кабель, разработанный для сетей Arcnet и TokenRing и обеспечивающий скорость передачи до 4Мбит/с. Снят с производства в начале 2000-х.
• Категория 3 (Сat3). Первый кабель на 4 пары. Создан для сетей Ethernet 10Base-T. Снят с производства в 2000-е.
• Категория 4 (Сat4). Кабель на 4 пары для сетей Token Ring, 10/100Base-T. Снят с производства, но встречается на старых сетях.
• Категория 5 (Сat5). Первый кабель способный передавать информацию на скорости до 100 Mbps. Практически полностью вытеснен преемником.
• Категория 5e (Сat5e). Усовершенствованная версия cat5. Наиболее популярная категория на сегодняшний день. Кабель способен передавать данные на скорости до 1Гбит/с. Встречается в двух вариантах: двухпарном и четырехпарном.
• Категория 6 (Сat6). Представлена в 2002 году. Пропускная способность витой пары 10Gbps. Первый кабель, способный работать на скорости 10Gbps, хотя и на небольшое расстояние. Рассматривается как возможная альтернатива cat5e.
• Категория 6A (Сat6a). Модификация стандарта Сat6, представленная в 2008 году. Пропускная способность витой пары Cat6a - 10Gbps сохраняется на дистанциях до 100 метров. Фактический аналог Сat5e для 10GE-сетей.
• Категория 7 (Сat7). Представлена в 2002 году вместе с Сat6. Стандарт первоначально позиционировался как более мощная версия Сat6, способная передавать 10Gbps на расстояние свыше 50 м, но с появлением Сat6A утратил свою актуальность.
• Категория 7А (Сat7a). Глубокая модернизация Сat7, предназначенная для работы с 25GE. Пропускная способность этого кабеля также позволяет предавать сигнал 40GE, но лишь на дистанцию 1-15 метров.
• Категория 8 (Сat8). Новейший стандарт, представленный в 2016 году. Этот кабель на четыре пары способен передать 40GE-сигнал, на расстояние до 42 метров. Cat8 делится на 2 категории:
  • Cat8.1 – стандартизирована для работы с коннекторами типа RJ-45 и обратно совместим с кабелями Сat6A.
  • Cat8.2 – предназначена для коннекторов типа TERA (разработка Siemens Company), GG45 (разработка Nexans), и ARJ-45 (разработка Bei Fuse Ltd). Данные коннекторы являются проприетарными и перспективы их применения пока туманны.

Типы витой пары

Помимо категорий, медные кабеля различают по конструкции. Выделяют следующие разновидности кабеля:

• UTP – кабель в простой оболочке, без брони или защитного экрана (неэкранированная витая пара). Обычно прокладывается внутри помещений.
• FTP – экранированная витая пара (экран из фольги).
• STP – здесь в защитный экран помещена каждая пара проводов и между двумя оболочками проложена броня из проволочной сетки.
• S/FTP он же SSTP – кабель с двойным экранированием. Первый оплетает каждую пару по отдельности, второй – охватывает весь пучок.
• U/STP – аналог STP, но без внешней брони.
• SFTP – эта экранированная витая пара имеет наиболее толстый кабель из всех. Имеет три экрана: внутренний, охватывающий парные жилы и два внешних. Один из фольги, другой из проволочной сетки.

Различия в характеристиках отнюдь не ограничены конструкцией кабеля. Свою роль играют и материалы, из которых он изготовлен. Так, жилы из чистой меди имеют лучшие характеристики проводимости по сравнению с аналогом из алюминия, покрытого медью. Другое дело, что медный проводник намного дороже алюминиевого.

Следует также различать материалы оболочек. Наиболее ходовой на сегодня остаётся оболочка из поливинилхлорида (ПВХ). Кабель с такой оболочкой маркируется буквами PVC и чаще всего окрашен в серый цвет. Он предназначен для прокладки внутри помещений. Такая оболочка очень дешева, но хорошо горит и имеет ограниченную стойкость к жаре и холоду.

Еще одним популярным материалом для оболочки кабеля является полиэтилен (обозначение PE). Он используется в кабеле для наружной прокладки. Уличная витая пара отлично переносит перепады температур и не боится сырости. В ряде вариантов оснащается несущим тросом. Это позволяет натягивать кабель между опорами, без риска повредить проводники.

Уличный кабель витая пара с тросом

В последние годы набирает популярность витая пара с оболочкой из мало дымного безгалогенного компаунда (маркировка LSZH) для прокладки в помещениях. Она плохо горит и не выделяет вредных веществ. Поэтому если к линиям или помещениям предъявляются строгие требования пожарной безопасности, выбирать следует именно его. Да, он дороже PVC, но долговечнее и безопаснее.

Существуют также более редкие оболочки для кабеля. Например, маркировка FRNC означает, что оболочка кабеля огнеупорна и устойчива к коррозии. Оболочка из полиуретана (PUR) отлично сопротивляется маслу и многократному изгибу. Такие кабеля используются в робототехнике и других сферах с особыми требованиями к проводникам.

Обжим витой пары

Главными достоинствами медного кабеля по сравнению с оптическим - это дешевизна и легкость развертывания. Всё, что требуется для оконечивания – инструмент для обжима витой пары кримпер (клещи для обжима витой пары) и коннектор типа RJ45. При этом монтажнику не требуется специальное снаряжение и подготовка. Прокладка медного кабеля внутри помещения не требует применения защитных чехлов или гофротрубы, как оптическим патч-кордам. А если разъем загрязнится, то его можно легко очистить или установить новый.

Для применения медные кабели должны быть оконечены соответствующими разъемами. Чаще всего применяется 8P8C, более известный как RJ-45. Последнее, кстати, является популярным заблуждением. Настоящий коннектор типа RJ-45 имеет несколько иную форму и несовместим с разъемами своего «тезки».

Кримперы для установки модульных коннекторов RJ-45:

Схемы обжима витой пары

 Существуют две основных схемы обжима:

• Прямая. Оба конца кабеля обжаты одинаково. Применяется при соединении компьютеров с модемами, коммутаторами или маршрутизаторами, а также при подключении коммутаторов к маршрутизаторам.
• Кросс (обжим витой пары компьютер компьютер). Первая и вторая пары проводов меняются местами. Используется для соединения компьютер-компьютер, а также для подключения маршрутизатора к маршрутизатору. Сегодня практически не применяется, т.к. устройства уже научились «переставлять» контакты в разъеме программно.

Распиновка витой пары при прямой схеме обжима и кросс-обжиме

При оконечивании кабеля необходимо применять специальный инструмент – кримперы, которые также часто называют клещами. Но если нужно срочно смонтировать один-два коннектора, а кримпера нет, можно воспользоваться плоской отверткой. Но будьте аккуратны. Ею очень легко повредить коннектор или поранить руки.

Обжим витой пары 8 жил (4 пары): схема цветов

Обжим витой пары на 8 жил происходит следующим образом:

Снимите оболочку, внешние экраны и броню с кабеля. Лучшего всего, когда под рукой есть инструмент для резки оболочки кабеля - стриппер. Но если его нет, подойдет и канцелярский нож.

Раскрутите пары, выпрямите жилы кабеля и разместите их в порядке схемы цветов на фото

Обрежьте все проводники на длину, равную примерно ширине большого пальца от края оболочки кабеля

Установите коннектор для витой пары. Убедитесь, что все провода встали на свои места до конца, а кабельная оболочка входит в разъем.

Вставьте разъем в гнездо клещей для обжима и плавным движением сожмите их рукоятки до упора

Результат обжима витой пары на 4 пары (8 жил)

Обжим витой пары 4 жилы схема

Особняком стоит схема расположения проводников в разъеме для кабеля на 4 жилы (2 пары). В этом случае, первые 3 жилы размещаются аналогично 4-парной схеме, а последний занимает место в шестом контакте (позиции) разъема.

Схема обжима витой пары 4 жилы

Главная проблема здесь – не ошибиться с размещением последнего провода. Одним из способов избежать этого – вставлять его после трех предыдущих.

Подключение витой пары к розетке

Расшивка кабеля на сетевую розетку немного проще из-за того, что схема размещения проводников нанесена прямо на панель контактов розетки. Главное - ничего не перепутать. При монтаже розеток рекомендуется использовать инструмент для заделки витой пары, например, такой расшивочный нож-эскрактор. Часть современных розеток позволяет обойтись без него – после распределения проводников просто закройте крышку розетки и она зафиксирует соединения.

Подключение витой пары к розетке с помощью расшивки

Частным случаем расшивки на розетку является соединение кабелей витой пары через муфту. Здесь всё аналогично розетке, только операция повторяется дважды: сначала для первого кабеля, а затем для второго. Возможно наиболее простым способом для соединения двух патч-кордов является специальный соединитель витых пар RJ-45 из двух розеток, размещенных в одной коробке.

Расшивки для установки розеток RJ-45:

Как облегчить монтаж витой пары: секреты из практики

Следует отметить еще некоторые тонкости монтажа витой пары:

• Чтобы отмерить 1 метр кабеля не обязательно искать метки на нем. Длина в 1 метр — это расстояние от кончиков пальцев до противоположного плеча по линии груди человека среднего роста.
• В разъем должна заходить и быть обжата оболочка кабеля. Это помогает избежать случайного срыва разъема. Если вы сняли слишком много оболочки, попробуйте растянуть остаток. Учтите, что в кабелях с толстой оболочкой это работает далеко не всегда.
• Установив коннектор для витой пары, проверьте, чтобы все провода были вставлены в разъем до упора. Зазоры приводят к плохому контакту.
• Пользуйтесь тестерами витой пары для контроля качества установки разъемов. Зачастую достаточно простейших моделей. Более продвинутые устройства позволять собрать максимум доступной информации и даже составить небольшой отчет.

ЛАН-тестер для витой пары: продвинутая модель компании Softing

• Если ситуация требует соединение жил кабеля с применением скотчлоков для витой пары – желательно запастись специальным инструментом - кримперами для кнопочных коннекторов. В отличие от пассатижей они не вредят соединителям и существенно ускоряют монтаж скотчлоков.
• Если вы обжимаете кабель типа FTP/STP экранированными коннекторами для витой пары, рекомендуется сначала подготовить провода для монтажа как для UTP-кабеля, а затем срезать еще часть оболочки и обжать нетронутый экран.
• Помните, что хотя сечение жилы витой пары составляет около 0.5 мм, её применение в качестве проводника допускается только в слаботочных системах. Применять витую пару для запитывания активного оборудования категорически запрещено.

Набор инструментов для работы с кабелем типа витая пара

И последнее. Если вам часто приходится работать с медным кабелем типа витая – соберите свой набор инструментов или возьмите готовый набор инструментов для системного администратора. Можете взять готовой или собрать комплектующие набора по своему усмотрению.

Выбор кабеля для локальной сети

 Главной задачей при планировании структурированных кабельных сетей (СКС) является создание инфраструктуры, которая будет использоваться долгие годы. Поэтому, первое с чем требуется определиться – назначение локальной сети. Какие устройства будут к ней подключаться? Где будет прокладываться кабель?

Например, витая пара на 4 жилы категории 5e остаётся отличным выбором для «последнего метра» в сетях FTTx, где 100 Mbps пропускной способности вполне достаточно, а меньшее число пар существенно экономит бюджет. К тому же, средний срок жизни подобного кабеля составляет около 3 лет, а класть туда сверхнадёжный кабель – нерентабельно.

С другой стороны, локальная сеть современного бизнес-центра будет эксплуатироваться долгое время. Здесь намного перспективнее брать витую пару 6 категории.

В целом основные критерии выбора витой пары следующие:

• Витая пара категории 5e на 2 пары (4 жилы) - слаботочные системы (сигнализация, СКУД), кабельные сети с пропускной способностью не более 100Mbps.
• Витая пара категории 5e на 4 пары (8 жил) - локальные сети для дома и небольшого офиса, сети видеонаблюдения и СКУД. Использование Cat 5e для сетей GE – нежелательно, т.к. подобные скорости обеспечиваются лишь кабелями высокого качества, сопоставимыми по цене с Cat6.
• Витая пара категории 6/6A - уровень доступа локальных сетей офисного или административного здания на скоростях до 3-5 Гбит/с.
• Витая пара категории 7/7A - внутренние сети ЦОД и узлов связи, уровень агрегации корпоративных локальных сетей с пропускной способностью до 10GE включительно. При этом стоит учитывать, что применение витой пары 7 категории оправдано лишь на небольших участках до 50 метров.
• Витая пара категории 8 - внутренние соединения ЦОД на расстояниях от 5 до 15 метров. На меньших расстояниях становится выгоднее использовать direct-attach кабели (SFP-модули соединенные кабелем).

Не стоит забывать и про конструкцию кабеля. Неэкранированная витая пара UTP отлично подходит для подключения рабочих мест или телефонных розеток. Одним словом, мест где наличие внешних помех не критично.

В свою очередь экранированная витая пара FTP больше подходит для подключения офисных точек доступа Wi-Fi, рабочих станций типа «тонкий клиент», требующих постоянного подключения к ЦОД и других линий чувствительных к помехам.

Последнее, но не по важности – цена вопроса. Разница между ближайшими категориями кабеля может достигать 100%. А ведь кабеля требуется много. К тому же модернизация кабельной сети в большинстве случаев означает необходимость косметического ремонта помещений. Да, зачастую проблема решается применением кабельных коробов. Но они далеко не всегда вписываются в интерьер.

Для офисного Wi-Fi лучше использовать Cat6A

На сегодняшний день наиболее перспективным кабелем уровня доступа является Cat6. Пропускная способность витой пары этой категории полностью покрывает потребности офисной сети передачи данных на ближайшие 5-7 лет.

Если же речь идёт о точках доступа – то здесь лучше применить экранированный кабель Cat6A/7. Скорости Wi-Fi растут как на дрожжах, к тому же последние годы наметилась тенденция к созданию беспроводных офисных сетей. И здесь требования к пропускной способности ужесточаются.

Какая витая пара будет завтра?

Несмотря на серьёзную конкуренцию со стороны оптического кабеля, витая пара продолжает прочно удерживать сегмент «последнего метра». Не последнюю роль здесь играет цена и габариты оптических трансиверов, которые не позволяют использовать их в персональных компьютерах и ноутбуках.

Действительно, во многих случаях оптические кабели оказываются перспективнее медных, благодаря большей надёжности и огромному запасу для модернизации. Одна и та же пара волокон может передать и 1GE и 40GE. При этом оптический кабель абсолютно не подвержен электромагнитным помехам, более устойчив к непогоде и влажной среде. Да, монтаж ВОК намного сложнее медных линии, но если расстояние между узлами сети превышает 70 метров, берите оптику - не прогадаете.

 Тем не менее, в ближайшие годы рынок витой пары будет продолжать расти. Как ожидают эксперты «ResearchAndMarkets»,[12] к 2023 году более 90% рынка кабеля для передачи данных составит медная витая пара UTP. Кабель Cat5e уже сдаёт позиции более современным Cat6/6A, а кабель Cat7 расширит присутствие на рынке, заняв нишу, которую сейчас занимает Cat6A.

Что касается экзотики вроде витой пары на 6 пар проводников, то она стремительно уходит в прошлое, не в последнюю очередь благодаря распространению IP-телефонии. IP-аппараты уже сравнялись по цене с аналоговыми собратьями, так что сегодня легче и дешевле передать и данные и телефонию по единственному UTP, чем использовать комбинированные решения.

Фактически, главным конкурентом витой пары в её нише «последнего метра» является не оптические, а беспроводные линии. Внедрение стандарта Wi-Fi 6 может серьезно изменить расклад сил в этой области, и как будут развиваться события станет ясно уже совсем скоро, после 2021 года.

Заключение

Металлический кабель витая пара всё ещё остаётся основным способом подключения оконечных устройств к сети передачи данных. Простой, недорогой, надежный. Да, витая пара уступает оптическим линиям в пропускной способности, и беспроводным соединениям в удобстве. Но по совокупности факторов, не последним из которых является цена, витая пара все еще остается вне конкуренции.

Посмотреть:

• Цены на кабельные тестеры (LAN тестеры)
• Цены на сетевые тестеры
• Цены на тестеры для сертификации СКС
• Цены WiFi анализаторы

7 преимуществ сквозных коннекторов RJ45 нового поколения

Краткий справочник по сертификационному тестированию медных кабельных систем

Бюджетный LAN тестер для витой пары: сравнение 5 популярных моделей!

Коннекторы и кримперы: что важно знать про опрессовку кабельных наконечников?