Пять категорий кабелей на основе неэкранированной витой пары
Согласно стандарту ЕIА/ТIА 568, существуют пять категорий кабелей на основе неэкранированной витой пары (UТР):
- Кабель категории 1 — это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь, но не данные. Данный тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропус-кания, перекрестных наводок).
- Кабель категории 2 — это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт Е1А/Т1А 568 не различает кабели категорий 1 и 2.
- Кабель категории 3 — это кабель для передачи данных в полосе часто до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины. Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей.
- Кабель категории 4 — это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слиш¬ком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Кабель был разработан для работы в сетях по стандарту 1ЕЕЕ 802.5.
- Кабель категории 5 — самый совершенный кабель в настоя¬щее время, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях. Кабель категории 5 примерно на 30-50% дороже, чем кабель категории 3.
- Кабель категории 6 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 МГц.
- Кабель категории 7 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.
Согласно стандарту ЕIА/ТIА 568, полное волновое сопротивление наиболее совершенных кабелей категорий 3, 4 и 5 должно составлять 100 Ом ± 15% в частотном диапазоне от частоты 1 МГц до максимальной частоты кабеля. Как видим, требования не очень жесткие: величина волнового сопротивления может находиться в диапазоне от 85 до 115 Ом. Здесь же отметим, что волновое сопротивление экранированной витой пары UТР должно быть по стандарту равно 150 Ом ± 15%. Для согласования импедансов кабеля и оборудования в случае их несовпадения применяют согласующие трансформаторы (Balun). Встречается также экранированная витая пара с волновым сопротивлением 100 Ом, но довольно редко.
Второй важнейший параметр, задаваемый стандартом, — это максимальное затухание сигнала, передаваемого по кабелю, на разных частотах. Еще один специфический параметр, определяемый стандартом — это величина так называемой перекрестной наводки на ближнем.
Для присоединения витых пар используются разъемы (коннекторы) типа RJ-45, похожие на всем известные разъемы, используемые в телефонах (RJ-11), но несколько большие по размеру (поэтому они не входят в телефонную розетку). Разъемы RJ-45 имеют восемь контактов вместо четырех в случае RJ-11. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью специальных обжимных инструментов. При этом золоченые игольчатые контакты разъема прокалывают изоляцию каждого провода, входят между его жилами и обеспечивают надежное и качественное соединение.
Категории кабелей
Согласно стандарту ЕIА/ТIА 568, существуют пять категорий кабелей на основе неэкранированной витой пары (UТР):
-
Кабель категории 1 — это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь, но не данные. Данный тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропус-кания, перекрестных наводок).
-
Кабель категории 2 — это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт Е1А/Т1А 568 не различает кабели категорий 1 и 2.
-
Кабель категории 3 — это кабель для передачи данных в полосе часто до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины.
Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей. Сейчас он имеет наибольшее распространение. -
Кабель категории 4 — это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слиш¬ком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Кабель был разработан для работы в сетях по стандарту 1ЕЕЕ 802.5.
-
Кабель категории 5 — самый совершенный кабель в настоя¬щее время, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом.
Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях. Кабель категории 5 примерно на 30-50% дороже, чем кабель категории 3. -
Кабель категории 6 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 МГц.
-
Кабель категории 7 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.
Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей. Сейчас он имеет наибольшее распространение.
Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях. Кабель категории 5 примерно на 30-50% дороже, чем кабель категории 3.
Согласно стандарту ЕIА/ТIА 568, полное волновое сопротивление наиболее совершенных кабелей категорий 3, 4 и 5 должно составлять 100 Ом ± 15% в частотном диапазоне от частоты 1 МГц до максимальной частоты кабеля. Как видим, требования не очень жесткие: величина волнового сопротивления может находиться в диапазоне от 85 до 115 Ом. Здесь же отметим, что волновое сопротивление экранированной витой пары UТР должно быть по стандарту равно 150 Ом ± 15%. Для согласования импедансов кабеля и оборудования в случае их несовпадения применяют согласующие трансформаторы.
Второй важнейший параметр, задаваемый стандартом, — это максимальное затухание сигнала, передаваемого по кабелю, на разных частотах. Еще один специфический параметр, определяемый стандартом — это величина так называемой перекрестной наводки на ближнем. Он характеризует влияние разных проводов в кабеле друг на друга. Естественно, более качественные кабели обеспечивают меньшую величину перекрестной наводки. Стандарт определяет также максимально допустимую величину рабочей емкости каждой из витых пар кабелей категории 4 и 5. Она должна составлять не более 17 нФ на 305 метров (1000 футов) при частоте сигнала 1 кГц и температуре окружающей среды 20°С. У силовых кабелей для экстримальных условий использования, значения температуры – от минус 65° C до 125° C
Для присоединения витых пар используются разъемы (коннекторы) типа RJ-45, похожие на всем известные разъемы, используемые в телефонах (RJ-11), но несколько большие по размеру (поэтому они не входят в телефонную розетку).
Тестирование неэкранированной витой пары Cat 5e и соединений Ethernet
Кабель Cat 5e (расширенный) широко используется в локальных сетях (LAN), телефонии и видео. Он хорошо работает в приложениях, требующих неэкранированной витой пары (UTP) и проводки телефонных зон в звездообразной конфигурации. Две телефонные линии могут быть запущены, и две дополнительные пары доступны для использования в будущем. Используя модульные разъемы RJ-45, установка Cat 5e обеспечивает 10BASE-T, 100BASE-T, 1000BASE-T и 10GBASE-T со скоростями 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с.
Cat 5e обычно состоит из четырех витых пар, каждая из которых имеет немного разную скорость скручивания, от 50 до 75 витков/м, для предотвращения перекрестных помех. Скручивание в сочетании с дифференциальной сигнализацией, используемой в Ethernet, значительно минимизирует шум извне, поскольку подавление синфазного сигнала в равной степени устраняет нежелательный ток, индуцируемый в обоих проводниках. Хорошая производительность требует, чтобы скручивание сохранялось как можно ближе к окончаниям. Поэтому вполне подходят обжимные провода RJ-45. (Cat 6a имеет более высокую скорость скручивания и лучшую производительность, но из-за более высокой стоимости не используется в большинстве инсталляций локальных сетей.)
Инструкции прилагаются к недорогому обжимному инструменту.Существует два стандарта подключения: T568A и T568B. Использование любого из этих стандартов на обоих концах приводит к так называемой конфигурации прямого подключения. Использование T568A и T568B на другом конце приводит к конфигурации кроссовера. Выбор прямых или перекрестных оконечных устройств зависит от типа устройств, присутствующих на двух концах. Разница заключается в положении двух контактов, используемых для передачи, и двух контактов, используемых для приема. Сеть не будет работать, если передача и прием не связаны.
Два стандартных завершения Ethernet. Концентраторы и коммутаторы имеют порты MDI-X с внутренним кроссовером. Маршрутизаторы, серверы и конечные хосты, такие как ПК, имеют восходящие порты. При подключении устройств с портами одного типа используется перекрестный кабель. При подключении устройств с разными типами портов используется прямой кабель. (Для подключения компьютера к концентратору или коммутатору требуется прямой кабель.
Для подключения двух компьютеров, коммутаторов или концентраторов требуется перекрестный кабель.) могут использоваться взаимозаменяемо. Но лучше, если соответствующий тип помечен и используется на случай замены устройства в будущем.
Короткие коммутационные шнуры любого типа легко доступны. Для длинных участков, особенно тех, которые должны быть скрыты отделочными поверхностями или протянуты через существующие полости, обычно сначала прокладывают кабель, а затем заделывают два конца в полевых условиях. Кабель медной категории доступен как с многожильными, так и с однопроволочными жилами. Многожильные обычно используются для патч-кордов, где желательна большая гибкость, а сплошные предпочтительнее для стационарных установок.
В локальных сетях, городских сетях (MAN) и глобальных сетях (WAN) Ethernet является преобладающей технологией. В прошлом использовались коаксиальные и другие кабели, но в настоящее время вы видите кабель категории, в основном неэкранированную витую пару (UTP) категории 5e или оптоволокно.
Исключение составляет беспроводная передача. Будь то кабель или Wi-Fi, пакеты Ethernet генерируются, передаются и обрабатываются одинаково. Wi-Fi очень популярен в жилых и коммерческих приложениях, потому что он быстрый и простой, устраняет путаницу проводов и трудозатраты на установку за счет немного менее стабильного соединения и необходимости защиты паролем.
Передача Ethernet состоит из коротких сегментов, известных как кадры. Адреса источника и получателя указываются в каждом кадре. Дефектные кадры обнаруживаются, отбрасываются и заменяются. Каждый кадр Ethernet включает 48-битные MAC-адреса, определяющие источник и пункт назначения. С помощью этих элементов создаются соединения на уровне ссылок. Получатель считывает адрес получателя, чтобы определить, актуальна ли передача или ее следует игнорировать. Все это обратно совместимо, поэтому устройства нового поколения можно использовать в существующих сетях. Формат кадра не меняется.
Раньше для компьютеров требовалась внешняя сетевая карта, но сегодня сетевой интерфейс является частью материнской платы компьютера.
Современные станции Ethernet обмениваются данными через коммутаторы, которые передают пакеты Ethernet в соответствующее место назначения. Коллизии значительно уменьшаются, они возникают только тогда, когда станция и коммутатор пытаются обмениваться данными одновременно. Коллизии ограничиваются одним звеном. Более того, полнодуплексная связь была введена в стандарте 10Base-T и используется в сетях Fast Ethernet и Gigabit. Эти реализации полностью свободны от коллизий данных.
Важным заключительным этапом построения сети передачи данных является ее тестирование и сертификация. Имеется специальное тестовое оборудование для использования с оптическими и оптоволоконными носителями.
Оптический рефлектометр Fluke с отчетом о результатах Pass и Fail. Оптический рефлектометр (OTDR) используется для тестирования и оценки оптоволоконных линий связи. Прибор подает световые импульсы на один конец тестируемого волокна и на том же конце обнаруживает свет, отраженный от одной или нескольких точек линии связи.
Отраженные импульсы измеряются и синхронизируются, чтобы можно было узнать местонахождение любых аномалий и другие соответствующие данные.
Рефлектометр настольного типа имеет множество функций, которых нет в более портативных ручных приборах с батарейным питанием. Оба типа являются эффективными и точными локаторами обрыва волокна, а также предоставляют другую информацию. Новейшие портативные рефлектометры подходят для сбора данных в полевых условиях. Помимо разрывов волокна, они измеряют и локализуют точки с высокими потерями или коэффициентом отражения, сквозными потерями и обратными оптическими потерями. Данные могут быть сохранены, а затем загружены на ПК с установленным соответствующим программным обеспечением для дальнейшего анализа или отправки по электронной почте коллеге.
Прибор Fluke, предназначенный для оценки медного кабеля. Рефлектометр во временной области, доступный в настольных и портативных моделях, может быть оптимизирован для оценки медных каналов передачи данных в UTP или коаксиальном кабеле.
Здесь снова импульс, теперь уже электрический, а не световой, подается на один конец исследуемой линии связи, и на том же конце измеряется время и анализируется любое отражение. Если кабель имеет однородный и правильный характеристический импеданс, при правильном подключении не будет отражений, что указывает на хорошую связь. Без отражений определить длину кабеля невозможно. Однако чувствительность прибора такова, что даже в почти идеальном кабеле будут небольшие отклонения, создающие небольшое и безвредное отражение, которое можно использовать для измерения длины.
Если кабель закорочен на дальнем конце, передаваемый импульс не поглощается, как это было бы, если бы полное сопротивление кабеля соответствовало полному сопротивлению нагрузки. Соответственно, в источнике напряжение падает до нуля. Путем измерения временного интервала можно определить расстояние до короткого замыкания.
Если на дальнем конце имеется разомкнутая цепь (бесконечный импеданс), обратный импульс добавляется к напряжению источника, поскольку он имеет ту же полярность, и временной интервал будет указывать на место неисправности.
Анализ TDR имеет множество различных применений, помимо оценки каналов передачи данных и обнаружения неисправностей. Примером может служить обнаружение и локализация незаконных прослушиваний телефонных разговоров, которые создают разрывы, вызывающие отражения. Другим примером является неразрушающее картирование арматурных стержней в крупных бетонных конструкциях, таких как плотины. Еще одним примером является обнаружение неисправности электропроводки в скрытой проводке большого самолета. Кроме того, рефлектометрия во временной области используется при проверке печатных плат, где выявляются трудно видимые дефекты пайки из-за несплошностей.
Рефлектометры довольно дороги, и если вы не будете проводить эти измерения профессионально на регулярной основе, вы не сможете оправдать расходы. Но если вы читаете это, скорее всего, у вас есть осциллограф и генератор сигналов.
Подключение и математика довольно сложны. (Преимущество изготовленного на заводе рефлектометра во временной области состоит в том, что он удобен для пользователя и выполняет математические расчеты, отображая результаты таким образом, чтобы их можно было легко передать.
) В Интернете есть множество планов и обсуждений. Лучшее объяснение, которое я видел, можно посмотреть здесь.
Кабельные стандарты CAT 5, cat 5e, cat6, cat6a, cat7, cat8
Кабельные стандарты категорий 5, 5e, 6, 6a и 7
Кабель категории 5 пара) высокопроизводительный кабель, состоящий из витых пар проводников, используемый в основном для передачи данных. Базовый кабель CAT5 рассчитан на характеристики до 100 МГц. Кабель CAT5 обычно используется для сетей Ethernet со скоростью 10 или 100 Мбит/с.
Кабель категории 5e
Кабель категории 5e (CAT5e), также известный как Enhanced Category 5, предназначен для поддержки работы в полнодуплексном режиме Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Основные различия между CAT5 и CAT5e можно найти в спецификациях. Требования к производительности в новом стандарте немного повышены (см. сравнительную таблицу ниже).
CAT5e имеет более строгие требования к сумме равноуровневых перекрестных помех на дальнем конце (PS-ELFEXT), перекрестных помех на ближнем конце (NEXT), затухании и возвратных потерях (RL), чем для CAT5.
Как и CAT5, CAT5e является стандартом 100 МГц, но его пропускная способность выше, чем у CAT5. Кабель CAT5 обычно используется для сетей Ethernet со скоростью 100 Мбит/с или 1 Гбит/с. Используйте надежный высокопроизводительный кабель Cablek GigaBase 350 CAT5e, 350 МГц, проверенный ETL.
Простой способ отличить соединительный кабель Cat5e от Cat6
Cat6 Cat5e
Кабель категории 6
Кабель категории 6 (CAT6) обеспечивает более высокую производительность, чем CAT5e, и имеет более строгие требования к перекрестным помехам и системному шуму.
Качество передачи данных зависит от производительности компонентов канала. Для передачи в соответствии со спецификациями CAT6 разъемы, коммутационные кабели, коммутационные панели, кросс-соединения и кабели должны соответствовать стандартам CAT6. Компоненты CAT6 тестируются по отдельности, а также совместно проверяются на производительность. Кроме того, стандарт требует общей производительности системы, чтобы в канале можно было использовать компоненты CAT6 любого поставщика.
Все компоненты CAT6 должны быть обратно совместимы с CAT5e, CAT5 и CAT3. Если компоненты другой категории используются с компонентами CAT6, то канал будет достигать характеристик передачи более низкой категории. Например, если кабель CAT6 используется с разъемами CAT5e, канал будет работать на уровне CAT5e. Используйте кабель Cablek категории 6+ DATAGAIN Solid High-Performance, ETL Verified Bulk Cable.
Кабель расширенной категории 6 (CAT6a)
CAT6a — это 10-гигабитный кабель Ethernet по медным кабелям, соответствующий стандарту CAT6. IEEE опубликовал проект стандарта (Std 802.3an) в октябре 2004 года. Проект предусматривает передачу данных со скоростью 10 Гбит/с по медному кабелю с витой парой из 4 пар на расстояние 100 метров по медному кабелю класса F или класса E. . Проект расширяет электрические характеристики CAT6 с 250 МГц до 500 МГц. Также предлагается новое измерение: Power-Sum Alien Crosstalk до 500 МГц. Alien Crosstalk — это связанный сигнал в паре с помехами, возникающий из-за сигнала в соседнем кабеле.
TIA работает над завершением новой спецификации, которая определит расширенные стандарты производительности для кабельных систем с неэкранированной витой парой. Проект спецификации ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10 определяет кабельные системы, называемые «Расширенная категория 6» или чаще «Категория 6a», которые работают на частотах до 500 МГц и обеспечивают скорость до 10 Гбит/с. пропускная способность. Новая спецификация имеет ограничения на посторонние перекрестные помехи в кабельных системах.
Расширенная категория 6 определяет кабели, работающие на минимальной частоте 500 МГц, как экранированные, так и неэкранированные. Он может поддерживать будущие приложения со скоростью 10 Гбит/с на максимальном расстоянии до 100 метров на канале с 4 разъемами.
На сетевом рынке продолжается движение к ратификации расширенных кабелей категории 6, но пока не установлены четкие стандарты, настало время подождать и посмотреть. Хотя ряд компаний анонсировали продукты Cat6A, ясно, что они основаны исключительно на проприетарных системах, и на них возлагаются большие надежды.
Основной движущей силой Cat6A является желание поддерживать 10 Гбит/с на рабочем столе по сравнению со стандартными 100 м. Хотя текущий стандарт Cat6 поддерживает передачу на расстоянии до 55 м, он не подходит для большинства организаций.
Категория 7/Класс F
Категория 7/Класс F (ISO/IEC 11801:2002) определяет частотный диапазон 1600 МГц на протяжении 100 метров полностью экранированной витой пары. Он включает в себя четыре индивидуально экранированные пары внутри общего экрана, называемого экранированной/фольгированной витой парой (S/FTP) или фольгированной/фольгированной витой парой (F/FTP). Ожидается класс Fa, основанный на использовании кабеля S/FTP до 1000 МГц. Он может поддерживать передачи 10GBASE-T.
В обоих типах кабелей каждая витая пара заключена в фольгу. В кабеле S/FTP все четыре пары заключены в общую металлическую оплетку. В F/FTP четыре пары заключены в фольгу.
Кабель категории 7/класса F может иметь две конструкции интерфейса, указанные в IEC 6063-7-7 и IEC 61076-3-104.
Одним из них является разъем GG-45, совместимый с RJ-45. Другой — более распространенный разъем TERA, выпущенный в 1999 году.
Категория 7/Класс F обратно совместима с традиционным кабелем CAT6 и CAT5, но имеет гораздо более строгие требования к перекрестным помехам и системному шуму. Полностью экранированный кабель практически исключает перекрестные помехи между парами. Кроме того, кабель устойчив к помехам, что делает системы категории 7/класса F идеальными для зон с высоким уровнем электромагнитных помех, таких как промышленные и медицинские объекты визуализации. Кабель категории 7/класса F также может повысить безопасность за счет предотвращения передачи сигналов данных от кабеля в близлежащие области.
| Category | Standard Bandwidth | Max Data Rate | Shielding | |||
| Cat5e | 100MHz (up to 350) | 1000Mbps | UTP or STP | |||
| Cat6 | 250MHz (up до 550) | 1000 Мбит / с | UTP или STP | |||
| CAT6A | 500 МГц (до 550) | 10GBPS | UTP или STP | |||
| UTP или STP | ||||||
| UTP или STP | ||||||
| OR STP | ||||||
| UTP или STP | ||||||
. 0082 600 МГц | 10 Гбит / с | . Сравнение кабелей категорий 5, 5e, 6 и 7 | ||||
CAT5 | CAT5e | CAT6 | CAT6a | CAT7 (Предлагается) | ||
| Частота | 100 МГц | 100 МГц | 250 МГц | 500 МГц | 600 МГц | |
| Затухание (мин. при 100 МГц) | 22 дБ | 22 дБ | 19,8 дБ | — | 20,8 дБ | |
| Волновое сопротивление | 100 Ом = 15% | 100 Ом = 15% | 100 Ом = 15% | — | 100 Ом = 15 % | |
СЛЕДУЮЩИЙ (мин. при 100 МГц) | 32,3 дБ | 35,3 дБ | 44,3 дБ | 27,9 дБ | 62,1 дБ | |
| PS-NEXT (мин. при 100 МГц) | нет данных | 32,3 дБ | 42,3 дБ | — | 59,1 дБ | |
| EL-FEXT (мин. при 100 МГц) | нет данных | 23,8 дБ | 27,8 дБ | 9,3 дБ | (еще не указано) | |
| PS-ELFEXT (мин. при 100 МГц) | нет данных | 20,8 дБ | 24,8 дБ | — | (пока не указано) | |
PS-ANEXT (мин. | ||||||