Витая пара
Витая пара — это тип медного кабеля, который используется в телефонной связи и в большинстве сетей Ethernet. Пара проводов образует цепь, по которой можно передавать данные. Провода пары переплетены для защиты от перекрестных помех, представляющих собой шумы, генерируемые соседними парами проводов кабеля. Пары медных проводов заключены в цветную пластиковую изоляцию и сплетены воедино. Пучки витых пар защищает внешняя оплетка.
Есть два вида обжима витой пары:
Перекрестный обжим (кроссовер, сrossover) — используют для подключения типа компьютер-компьютер, свитч-свитч, роутер-роутер.
Когда по медному проводу протекает электричество, вокруг провода создается магнитное поле. Цепь состоит из двух проводов, каждое из которых имеет магнитное поле противоположного заряда. Если два провода цепи находятся близко друг к другу, магнитные поля подавляют друг друга. Это называется эффектом взаимной компенсации. Без него сетевая связь была бы медленной вследствие интерференции, вызванной магнитными полями.
Существует два основных типа кабелей «витая пара»:
Неэкранированная витая пара (НВП) — кабель, состоящий из двух или четырех пар проводов. Кабель такого типа функционирует исключительно благодаря эффекту взаимной компенсации, создаваемому парами витых проводов, который ограничивает искажение сигнала, возникающее вследствие электромагнитных и радиопомех. НВП чаще всего используется в качестве кабельной проводки в сетях. Кабели НВП имеют диапазон 100 м (328 футов).
Экранированная витая пара (ЭВП) — каждая пара проводов оплетена металлической фольгой для лучшего экранирования проводов от шумов. Кроме того, четыре пары проводов обернуты металлической оплеткой или фольгой. ЭВП уменьшает электрический шум изнутри кабеля. Кроме того, она снижает электромагнитные и радиопомехи снаружи кабеля.
Несмотря на то что ЭВП снижает помехи лучше НВП, она является более дорогостоящей за счет дополнительного экранирования и более сложной для установки вследствие большей толщины.
Кроме того, металлический экран должен быть заземлен на обоих концах. При неправильном заземлении экран действует подобно антенне, улавливающей нежелательные сигналы.
ЭВП используются в основном за пределами Северной Америки.
Деление на категории НВП подразделяется на несколько категорий на основании двух факторов:
Категория 3 — это провода, использующиеся в телефонных и в локальных сетях, работающих на скорости 10 Мбит/с. Кабели категории 3 состоят из четырех пар проводов.
Кабели категории 5 и 5е состоят из четырех пар проводов со скоростью передачи данных 100 Мбит/с. В проводах категории 5е больше витков на один фут по сравнению с проводами категории 5. Эти дополнительные витки препятствуют помехам, наводимым внешними источниками и другими проводами в пределах кабеля.
В некоторых кабелях категории 6 используется пластиковый разделитель, который разделяет пары проводов, препятствуя возникновению помех. В таких парах больше витков, чем в кабелях категории 5е.
Кабели категорий 5 и 5е выглядят одинаково, но кабель 5е производится в соответствии с более высокими стандартами для того, чтобы обеспечивать более высокие скорости передачи данных. Кабель 6е создается в соответствии с еще более высокими стандартами по сравнению с категорией 5e. В кабеле категории 6е может присутствовать даже центральный разделитель, который отделяет пары внутри кабеля.
Наиболее распространенным кабелем, используемым в сети, является кабель категории 5е. Он подходит для стандарта Fast Ethernet, а его длина составляет до 100 м. В некоторых офисах и домах устанавливают кабель 6е для того, чтобы в будущем можно было без проблем увеличить пропускную способность. Некоторые приложения, такие как видео, видеоконференции и игры, требуют большой пропускной способности.
Самой последней разновидностью кабелей типа витая пара является кабель категории 6А. По нему можно передавать сигналы Ethernet на скорости 10 Гбит/с. Сокращением для 10-гигабитного Ethernet по кабелю типа витая пара является спецификация 10GBase-T, которая описана в стандарте IEEE 802.3an-2006. Клиенты, которым требуются сети с большой пропускной способностью, могут выиграть от установки кабеля, поддерживающего стандарт Gigabit Ethernet или 10 Gb Ethernet.
Кабели на основе витой пары
В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии: незащищенная витая пара
фольгированная витая пара ( FTP — Foiled twisted pair) — также известна как F/UTP (см.: Screened Shielded Twisted Pair (S/STP)), присутствует один общий внешний экран в виде фольги;
защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;
фольгированная экранированная витая пара (S/ FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;
незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP — Screened Foiled Unshielded twisted pair) — двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.
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 зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы, а во втором — из нескольких. Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. 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 разъемы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше. В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает бо́льшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord), соединяющих периферию с розетками.
Стандарты по разводке цветов
Существует два наиболее распространенных стандарта по разводке цветов по парам:
EIA/ TIA -568B (рекомендуемый компанией AT&T) — настоятельно рекомендуется к применению, тем более если PoE.
На разъеме RJ45(правильно 8P8C) цвета проводников располагаются так:
Как правильно обжимать кабель «витая пара»?
Кабель UTP обжимается в соответствии с установленными стандартами цветовых маркировок 568А и 568В. В качестве коннектора используется разъем RJ — 45, имеющий 8 контактов.
На практике были случаи, когда некоторые устройства с POE питанием отказывались работать с витой парой обжатой по стандарту EIA/ TIA -568A. Поскольку большинство производителей ориентируется на стандарт EIA/ TIA -568B, мы рекомендуем использовать именно его.
Практика видео обжим витой пары
Узнайте, как сделать сетевой кабель (коммутационный провод) и установить разъем RJ45 с помощью сквозного обжимного инструмента RJ45 для разъемов с защелкой. Этот тип разъема RJ45 позволяет 8 проводам проходить через конец, что упрощает обеспечение правильного порядка цветных проводов (T-568A или T-568B) и идеальное размещение внутри разъема перед обжимом.
MDI, MDIX, Auto-MDIX
Medium Dependent Interface (англ. интерфейс, зависящий от передающей среды) или MDI — порт Ethernet абонентского устройства (например, сетевых карт ПК). Позволяет таким устройствам, как сетевые концентраторы или коммутаторы подключаться к другим концентраторам без использования кроссоверного кабеля или нуль-модема. MDI немного отличается подключением контактов от своей вариации MDIX. Контакты 1 и 2 используются для передачи (Tx) информации (сигналов), 3 и 6 — для приема (Rx).
Чтобы соединить один концентратор с MDI-портом с MDIX-портом компьютера или другого концентратора используется обычный кабель. Однако, чтобы соединить MDI-порт с MDI-портом другого устройства нужен кроссоверный кабель (так же, как и для соединения двух MDIX-портов).
Некоторые производители сетевого оборудования (Planet, Danpex, Level One, Zelax и др.) используют обозначение MPR и DTE, что соответствует MDI и MDI-X
И к чему может привести произвольный обжим?
В принципе, витую пару можно обжимать произвольно, лишь бы контакты с обоих сторон совпадали. Однако, делать это не рекомендуется. По стандарту, в кабеле жилы обжимаются таким образом, чтобы передающие и приемные провода были свиты вместе (оранжевый с оранжево-полосатым и зеленый с зелено-полосатым), для защиты от помех. На расстоянии 5-6 метров разница не будет чувствоваться, но вот на большем расстоянии, обжатый не по стандарту кабель, будет непригодным для использования. При оконцовывании главное что бы пары распологались в порядке:
1 и 2 контакты - вторая пара. 3 и 6 контакты - третья пара 4 и 5 контакты - первая пара 7 и 8 контакты - четвёртая пара
Принятая цветовая последовательность такая:
Синий - первая пара Оранжевый - 2 Зелёный - 3 Коричневый - 4
Хотя от перемены цветов абсолютно ничего не изменится.
Если недообжать или обжать неправильно (провода не из тех пар), то скорость передачи данных заметно падает. В случае использования хаба производительность падает во всей сети при обращении к данной станции. Хаб является широковещательным повторителем — любое обращение слышат все сетевые станции, подключенные к хабу. Соответственно, повторно посланные пакеты, не дошедшие в целости до места назначения, и загружают трафик.
Перекрёстный кабель (crossover cable)
Перекрёстный кабель (crossover cable) — предназначен для соединения однотипного оборудования (например, компьютер-компьютер). Однако большинство современных сетевых устройств способно автоматически определить метод обжима кабеля и подстроиться под него (Auto MDI/MDI-X), и перекрёстный кабель сегодня потерял свою актуальность.
Оптоволоконный кабель
Волоконно-оптический кабель (Оптоволокно) — это стеклянный или пластиковый проводник, передающий информацию при помощи световых волн. Волоконно-оптический кабель состоит из одного или нескольких оптоволокон, заключенных в оплетку или оболочку. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель изготовлен из стекла, он не подвержен электромагнитным или радиопомехам. На входе в кабель все сигналы преобразовываются в световые импульсы, а на выходе они преобразовываются обратно в электрические сигналы. Это означает, что сигналы, передаваемые по волоконно-оптическому кабелю, являются более четкими, могут передаваться на большие расстояния и имеют большую пропускную способность по сравнению с кабелем из меди или других металлов.
Волоконно-оптический кабель может иметь длину в несколько километров до того, как сигнал потребуется регенерировать. Волоконно-оптический кабель обычно более дорогостоящий в использовании по сравнению с медным кабелем, а разъемы тоже более дорогие и более сложные для сборки. Наиболее распространенными для оптоволоконных сетей являются разъемы SC, ST и LC. Эти три типа оптоволоконных разъемов являются полудуплексными, что позволяет данным двигаться только в одном направлении. Следовательно, необходимо два кабеля.
Существует два типа волоконно-оптических кабелей:
Многомодовый — кабель, у которого сердечник толще, чем у одномодового. Его легче изготовить, с ним можно использовать более простые источники света (светодиоды), и он хорошо работает на расстояниях не более нескольких километров. Многомодовое волокно имеет больший диаметр — 50 или 62,5 микрона. Этот тип оптоволокна чаще всего применяется в компьютерных сетях. Большее затухание во многомодовом волокне объясняется более высокой дисперсией света в нем, из-за которой его пропускная способность существенно ниже — теоретически она составляет 2,5 Гбит/с.
Одномодовый — кабель с очень тонким сердечником. Его тяжелее изготовить, в качестве источника света используются лазеры, а сигнал может легко передаваться на расстояния в десятки километров. Одномодовое волокно очень тонкое, его диаметр составляет порядка 10 микрон. Благодаря этому световой импульс, проходя по волокну, реже отражается от его внутренней поверхности, что обеспечивает меньшее затухание. Соответственно одномодовое волокно обеспечивает большую дальность без применения повторителей. Теоретическая пропускная способность одномодового волокна составляет 10 Гбит/с. Его основные недостатки — высокая стоимость и высокая сложность монтажа. Одномодовое волокно применяется в основном в телефонии.
Монтаж соединителей на оптоволоконный кабель — очень ответственная операция, требующая опыта и специального обучения, поэтому не стоит заниматься этим в домашних условиях, не будучи специалистом. Если уж вам “приспичило” строить сеть с использованием оптоволокна, легче приобрести кабели с соединителями. Впрочем, учитывая стоимость кабеля, соединителей, а также активного оборудования для оптики, можно предположить, что в домашних и небольших ЛВС это оборудование будет использоваться еще нескоро.