«Вита́я па́ра», LAN-кабель — кабельное изделие для электросвязи, имеющее попарно скрученные изолированные жилы. В рамках фактической стандартизации термин витая пара чаще всего используется для симметричного кабеля парной скрутки для структурированных кабельных систем. Также может означать и иные кабельные изделия для электросвязи с попарно скрученными изолированными жилами.Передача данных по витой паре // Гвоздек М. Справочник по технике видеонаблюдения. Планирование, проектирование, монтаж (перевод с немецкого) —М.: Техносфера, 2010. В рамках официальной стандартизации используется термин кабель парной скрутки, который является одним из вариантов конструкции кабелей связи симметричных для цифровых систем передачиГОСТ Р 54429-2011 Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия п.5.2.1.5.
Кабель состоит из пар — скрученных изолированных жил. Скручивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары и для достижения одинаковой длины каждого из 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 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, Token ring, USB. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости монтажа, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).
История
Первые телефоны использовали телеграфные линии или однопроводные линии с цепью заземления, проложенные открытым способом. В 1880 году во многих городах были пущены электрические трамваи, которые наводили много шумов на эти линии. Судиться было бесполезно, и телефонные компании переделывают свои линии в сбалансированную схему, имевшую дополнительную выгоду, заключавшуюся в снижении ослабления сигнала.
Когда линии электропередачи стали более распространённым явлением, этой меры оказалось недостаточно. Телеграфные провода шли параллельно с линиями электропередачи, и в течение нескольких лет растущее использование электроэнергии снова принесло увеличение помех, поэтому инженеры разработали метод транспозиции проводов, чтобы свести на нет помехи.
В транспозиции проводов их положение менялось через определённое количество опор. Таким образом, два провода сбалансированной пары получали аналогичные помехи от линий электропередачи. Это представляло собой раннюю реализацию скручивания с шагом транспозиции проводов около четырёх перекрестий на километр, или шесть на милю. Такие открытые симметричные линии с периодическими транспозициями дожили до наших дней в некоторых сельских районах.
Витая пара была изобретена Александром Грейамом Беллом в 1881 году. К 1900 году вся американская сеть телефонных линий была или на витой паре, или на открытых проводах с транспозицией для защиты от помех.
Покровы кабелей В защите нуждаются как сигналы, передаваемые по кабелю, так и элементы конструкции кабеля. Защитные элементы разделяют в зависимости от назначения: химическая защита — защита кабеля от внешних воздействий (почва, вода, газы, солнечный свет); механическая защита — защита кабеля от механических повреждений; экранирование — защита сигнала от помех (от внешних и внутренних электромагнитных наводок);
Защитные элементы продлевают срок службы кабеля.
Для химической защиты кабеля используют фольгу и полиэтилен. Кабели, защищённые фольгой, обозначают термином «foiled» — «фольгированные».
Для механической защиты провода используют особо прочные оболочки и оплётку из медной проволоки. Оболочка из чёрного полиэтилена защищает кабель от солнечного света (специальная защита, применяемая для кабелей, предназначенных для прокладки на открытом воздухе). Кабели, имеющие дополнительные слои защиты, называют «double jacket».
Алюминиевая фольга и медная оплётка также используются для экранирования кабеля и отдельных пар для дополнительной защиты от электромагнитных помех.
По числу проволок (жил) в каждом проводе кабели разделяют на: одножильные, однопроволочные — кабели с проводами, состоящими из одной медной проволоки (одной жилы); многожильные, многопроволочные — кабели с проводами, состоящими из нескольких жил.
Одножильный кабель не предполагает непосредственного контакта с подключаемым к сети оборудованием. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъёмы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.
Многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведёт себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает бо́льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления коммутационных шнуров (патч-кордов), соединяющих сетевые устройства с розетками.
Экранирование Для защиты от электрических помех при использовании высокочастотных сигналов в кабелях категорий 6a-8 используется экранирование. Экранирование применяется как к отдельным витым парам, которые оборачиваются в алюминиевую фольгу (металлизированную алюминием полиэтиленовую ленту), так и к кабелю в целом в виде общего экрана из фольги и/или оплётки из медной проволоки. Экран также может быть соединён 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 , приложение E, для обозначения конструкции экранирования кабеля используются три буквы: U — неэкранированный, S — металлическая оплётка (только общий экран), F — металлизированная лента (алюминиевая фольга). Из этих букв формируется сокращение вида x/yTP, обозначающее тип общего экрана и тип экрана для отдельных пар.
Распространены следующие типы конструкции экрана:
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 перекрёстных помех между витыми парами. Общий экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP) Общий экран из фольги, оплётки, или фольги с оплёткой. 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, оплётки, или фольги с оплёткой. Защищает от внешних помех и от перекрёстных 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 оплёткой и фольгой для каждой пары).
+Обозначения для распространённых типов кабелей из витых пар Общепринятое название Обозначение по Общий экран Экран для пар UTP U/UTP нет нет STP, ScTP, PiMF U/FTP нет фольга FTP, STP, ScTP F/UTP фольга нет STP, ScTP S/UTP оплётка нет SFTP, S-FTP, STP SF/UTP оплётка, фольга нет FFTP F/FTP фольга фольга SSTP, SFTP, STP PiMF S/FTP оплётка фольга SSTP, SFTP SF/FTP оплётка, фольга фольга Буквенный код перед обратной чертой обозначает тип общего экрана для всего кабеля, код после черты обозначает тип индивидуального экранирования для каждой витой пары:
U = unshielded, без экрана F = foil, фольга S = braided screening, оплётка из проволоки (только внешний экран) TP = twisted pair, витая пара TQ = индивидуальный экран для двух витых пар (на 4 провода)
Конструкция
Витопарный кабель имеет общий диаметр около Кабель состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки сечением либо из множества более тонких медных проводников (кабель получается более гибкий и обычно используется в патч-кордах). Кроме метрической, применяется американская система AWG, в которой эти величины составляют 26−22 AWG. В стандартных 4‑парных кабелях в основном используются проводники диаметром (24 AWG). Толщина изоляции проводника — около Материал изоляции — обычно поливинилхлорид (ПВХ, ), для более качественных образцов 5 категории — полипропилен (ПП, ), полиэтилен (ПЭ, ). Особенно высококачественные кабели имеют изоляцию из вспененного (ячеистого) полиэтилена, который обеспечивает низкие диэлектрические потери, или политетрафторэтилена (ПТФЭ, ; также называют тефлоном), 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 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 поддерживают горения при групповой прокладке и не выделяют при нагреве соединения галогенов (такие кабели маркируются аббревиатурой : — малой дымности, не выделяющий галогенов; 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 пространствах, 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. Маркировка на кабеле в бухтах, кроме данных о производителе и типе кабеля, обязательно включает в себя метровые или футовые метки. Эти метки позволяют узнать длину уже проложенного закрытым способом кабеля. Маркировка патч-кордов не включает в себя метки о длине.
Форма внешней оболочки кабеля «витая пара» может быть различной. Чаще других применяется круглая форма. Для прокладки под ковровым покрытием может использоваться плоский кабель. В плоском кабеле провода так же скручены в пары, однако пары не скручены вокруг общей оси. В результате плоский кабель более подвержен влиянию помех.
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.
Рабочий диапазон частот