для чего скручивают провода в витой паре
Простое объяснение почему витая пара скручена
Почему витая пара скручена
Высокочастотный сигнал, который используется для передачи данных, генерирует магнитное поле, которое может вызвать сигнал на соседнем проводе. Эти индуцированные сигналы называются «перекрестными помехами». К примеру, на старых аналоговых телефонных линиях часто можно слышать другие разговоры на фоне вашего вызова. Эти сигналы и возникают в результате этих индуцированных сигналов.
Исходя из правил, по которым функционирует Ethernet, передача и прием осуществляется последовательно, а не одновременно. Соответственно, как только компьютер начинает передачу сигнала, он «слышит» сигнал на паре приема и останавливается. Таким образом, передача информации невозможна.
На самом деле, индуцированный в паре приема сигнал во много раз слабее, чем оригинал, что делает это меньшей проблемой. Однако приемная электроника должна быть очень чувствительной. Это связано с тем, что высокочастотные сигналы сильно ослабляют по всей длине кабеля. Например, спецификация IEEE 802.3 Список стандартов группы IEEE 802 подгруппы 802.3, являющихся основой семейства технологий пакетной передачи данных Ethernet. для 1000BASE-T Gigabit Ethernet: 1 Гбит/с (125 Мбайт/с) по витой паре 5-й категории допускает максимальные потери 24 дБ, что приводит к уменьшению сигнала до 6% от его первоначальной силы при его отправлении от передатчика с дальнего конца к порту Ethernet вашего компьютера. Таким образом, для успешной передачи информации, наведенный сигнал должен быть намного слабее оригинала. По мере удаления от интерфейса передающего компьютера сигнал затухает, что приводит и к уменьшению наводок на соседние пары. В результате делаем вывод, что наибольшие наводки возникают на передающей стороне. Параметр, который описывает это влияние называется перекрестные помехи на ближнем конце (Near End Crosstalk) или NEXT.
Три способа решить проблему
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.
Категорий 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:
Типы витой пары
Помимо категорий, медные кабеля различают по конструкции. Выделяют следующие разновидности кабеля:
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
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».
Почему витая пара скрученая? Физика витой пары простыми словами
12 октября 2021 15:48
В статье — немного истории о витом кабеле, а еще об особенностях его конструкции. Рассказываем, почему кабель называется витой парой, а не по-другому, и как свитые проводники помогают сделать сигнал качественнее.
Краткая история витой пары
Изобретение этого кабеля стало решением защиты телефонного сигнала от помех. Первые телефоны работали от телеграфных или однопроводных линий, которые прокладывали открытым способом. В 1880 году во многих городах запустили электрические трамваи, они создавали немало помех этим линиям. По этой причине телефонные компании стали переделывать линии таким образом, чтобы они образовывали сбалансированную схему и при этом сигнал слабел меньше.
Это помогло ненадолго: линии электропередачи распространились еще больше, а телеграфные провода шли параллельно им. Это снова привело к росту помех. По этой причине ученые разработали способ транспозиции проводов: через определенное количество опор положение проводов менялось. Такой метод — ранняя реализация скручивания проводников с определенным шагом. Тогда у проводов было около 4 перекрещиваний на 1 км.
Интересно: подобные открытые линии с определенным шагом скрутки на километр даже сейчас можно встретить в некоторых селах.
Немногим позже изобрели витую пару — кабель, который содержит проводники с определенным шагом скрутки. Ее создал Александр Белл в 1881 году. А уже 9 лет спустя вся сеть телефонных линий Америки работала с этим кабелем или на открытых проводах с транспозицией.
Как устроен кабель витая пара? Особенности конструкции
Кабель состоит из нескольких проводников (минимум двух), каждый из которых оснащен изоляцией. Проводники скручены в пары и имеют общую внешнюю оболочку для защиты от повреждений.
Из-за своей конструкции кабель и получил название «витая пара». В отличие от сигналов кабелей электропитания или других типов проводов, он функционирует на более высокой частоте и скорости. Из-за этого образуется магнитное поле. Оно вызывает появление сигнала и на соседнем проводнике. То есть создает перекрестные помехи.
Например, раньше на стационарных телефонах можно было случайно подслушать чужой разговор во время своего звонка. Причина этому — перекрестные помехи. Они еще губительнее для интернета.
Представим, что компьютер куда-нибудь передает сигнал. Вокруг проводников, по которым этот сигнал проходит, образуется магнитное поле, вызывающее посторонние сигналы в соседних парах. Это значит, что помехи появятся даже в той паре, которая принимает сигнал. Ethernet стандарт же подразумевает последовательность: сначала передача сигнала, а потом — прием. По этой причине если компьютер уже начал передавать данные, он прервет процесс, если «почувствует» сигнал на паре для приема сигнала. А значит передача данных будет невозможна.
На самом же деле сигнал, индуцированный в рассчитанной на прием паре проводников, слабее, чем оригинальный. Так что проблема не настолько существенная. Однако электроника, которая принимает сигнал, должна быть очень чувствительной: чем длиннее провод, тем высокочастотный сигнал слабее.
Как обжать витую пару: распиновка, схема
Содержание
Содержание
Подключение домашней электроники, обычно, сводится к одному — провод в розетку и поехали. Компьютерная техника достаточно «поумнела», чтобы не требовать от пользователя диплома физико-математика. Когда-то сложные, требующие спецподготовки действия, перестали пугать современного домашнего пользователя: не важно, переустановить операционную систему на рабочей машинке или настроить роутер для домашнего пользования. Вместе с электроникой поумнел и юзер — теперь можно открыть сайт, почитать инструкцию и повторить все на практике. Например, любители «балуются» настройкой домашних серверов, файлохранилищ или видеонаблюдения, где устройства соединяются с помощью витой пары. А поэтому в таких «развлечениях» приходится часто обжимать провода. Хотя на рынке есть готовые решения, они все приведены к стандарту и вряд ли пригодятся для уникальных задач конкретного пользователя, поэтому любому домашнему энтузиасту приходится делать витые пары своими руками. Тем более для этого есть все, что нужно: инструмент, запчасти и провода. Остается только найти инструкцию и смело приступать к экспериментам.
Витая пара — это несколько проводников, которые «завиты» в определенном порядке как между собой, так и вместе. Так как цифровая техника понимает только цифровой язык, по проводам приходится передавать огромное количество разнообразных сигналов: с разной длиной волны, разным напряжением и формой. Все это кодируется и декодируются специальными «приемниками» как с одной стороны, так и с другой. На качество и целостность битов в проводе могут влиять разные факторы. Например, любые источники магнитных волн и радиосигналов — как микроволновые печи или роутеры с частотой 5 ГГц.
Вообще, передача данных по сети подчиняется не только законам физики, а поэтому имеет много смежных характеристик. Например, на сигнал и его дальнобойность влияет материал, из которого изготовлены проводники в кабеле и то, каким образом они расположены внутри оболочки. Мы говорили об этом подробно в материале о том, как работает витая пара и как происходит передача данных.
Для чего нужна витая пара
Несмотря на то, что беспроводные технологии давно окутывают корпоративные сети, старая добрая проводка все еще остается актуальной, если нужно создать безопасную, быструю и стабильную сеть. И даже в домашних условиях иногда «полезно» подключаться по кабелю. Например, чтобы провести быстрый канал на несколько этажей в большом доме или просто подключить умный телевизор по проводу, когда просмотр любимых кинофильмов прерывается из-за слабого WiFi-приемника. А если захочется организовать видеонаблюдение в доме и за его пределами — без витой пары и PoE просто физически не обойтись.
Веди куда хочешь и сколько хочешь — главное, чтобы хватило портов на роутере. Единственное, что может помешать новичку — это отсутствие практических навыков. Ведь для сборки своего патч-корда необходимо хотя бы один раз увидеть, как обжимается провод и какие мелочи при этом нужно учитывать.
Что нужно для работы
Стоит сказать, что на рынке сетевых устройств можно найти готовые витые пары. Их называют патч-кордами — такие кабели обычно выпускаются по стандартным лекалам и не отличаются большим ассортиментом по размеру или качеству. Тем более, что их не везде можно применить — готовый кабель с коннектором на конце не провести под крышей или через тонкое отверстие без повреждения коннекторов. Более того, готовые провода не могут предложить пользователю тот же уровень качества и стабильности, как у кабеля собственного изготовления. Ведь «для себя» можно выбрать самые лучшие комплектующие. Для создания топовой витой пары понадобится:
Подготовка к обжиму
Перед обжимом нужно подготовить витую пару. Пусть это будет отрезок с небольшим запасом:
Обычного Cat. 5e кабеля с медными жилами и мягкой качественной оболочкой хватит для домашних задач с головой.
Даже опытный мастер может «запороть» процесс, поэтому коннектор — это расходный материал. Пусть и они тоже будут в запасе:
Простые коннекторы типа 5e — золотые и бутафорские.
Для реализма будем использовать самый простой кримпер из доступных на рынке:
Такого инструмента хватит для нужд домашнего мастера и даже специалиста.
Отвертка с плоским жалом:
Определяемся со способом обжима витой пары. Например, для соединения типа компьютер-компьютер раньше использовали перекрестное расположение пар в коннекторе. А для соединения компьютера с роутером — прямую распиновку. Сейчас вся техника автоматически перекидывает нужные пары местами и для стандартных задач можно всегда использовать прямой способ обжима:
Оба коннектора обжимаются идентично.
Подготовка провода и коннектора
Зачищаем провод примерно на полторы длины коннектора. Стараемся сделать максимально аккуратно, чтобы не повредить оболочку самих жил:
Каждая пара различается по цветам и скручена в определенном порядке. Необходимо раскрутить проводники, но так, чтобы скрытая часть провода под оболочкой оставалась в заводском скрученном виде. Это необходимо для сохранения помехоустойчивости на всех участках провода, вплоть до коннекторов. Не забываем распределить провода по цветам, как показано на схеме распиновки:
Примеряем провод к коннектору, чтобы определиться с нужной длиной проводников. Красными линиями на фото обозначены границы для оболочки и самих витых пар:
Чтобы удержать пучок в правильном порядке, можно прижать их пальцем возле края оболочки, а затем аккуратно перенести хлипкую конструкцию в коннектор. В нем есть специальные салазки для каждого провода — поэтому после того, как каждый проводник попадет на свою дорожку, просто вставляем кабель до упора. Не забываем отвести в сторону нейлоновую нить:
Обязательно следим, чтобы все пары достигли крайних точек в салазках и полностью накрылись ножами контактов:
Оболочка провода должна также достигнуть сужения в месте, где начинаются салазки, чтобы одноразовая защелка полностью накрыла своей плоскостью широкую часть провода:
Обжим
Убеждаемся в качестве подготовки конструкции и переносим ее в рабочий паз инструмента. В обжимной каретке присутствуют ограничитель и защита от неправильного положения коннектора — не спешим и делаем внимательно:
Когда коннектор окажется в правильном положении в инструменте, сжимаем ручки кримпера практически до упора, после чего будет слышен щелчок — сработает стопор оболочки в коннекторе:
Зубцы кримпера имеют одинаковый шаг и соответствуют контактам в коннекторе. При сжатии ручек они попадают в пазы с контактами и продавливают их через оболочку проводников:
Проверка качества
Вынимаем готовый провод и проверяем качество обжима. Во-первых, убеждаемся в том, что ножи полностью «врезались» в провода:
Во-вторых, проверяем качество фиксации оболочки провода в коннекторе:
Если один из контактов не достает до проводника, то можно сделать «контрольный» обжим в кримпере или использовать секретный инструмент.
Доработка
Бывает, что некоторые зубцы кримпера не достают до каждого контакта в одинаковой степени и оставляют часть пар без контакта. Для этого необходимо настроить обжимную каретку, которая подвижна и регулируется с помощью фиксирующих болтов. Однако, можно быстро исправить положение с помощью секретного инструмента — отвертки. Просто дожимаем нужный контакт плоскостью:
Нажимаем с силой, аккуратно, без ударов по отвертке, не расшатывая контакт, чтобы ножи прорезали оболочку проводника и соединились с медными проводниками. Впрочем, так можно обжать весь провод, если под рукой нет кримпера. Долго и неудобно, но осуществимо:
То же самое с защелкой для оболочки — давим до щелчка:
Проверяем работу
Для проверки можно использовать специальный тестер, который находит обрывы, короткое замыкание и проверяем распиновку обжима. Без спецтехники тоже можно обойтись — подключаем компьютер к роутеру с помощью нового кабеля и ждем подключения:
Затем проверяем качество интернета:
Тариф на месте, скорость соответствует заявленной — провод готов к труду и обороне.
Витая пара: что это? Схемы и способы обжима витой пары
В современном мире развитие технологий передачи данных происходит по-настоящему высочайшими темпами. Вполне можно сказать «со скоростью света», ведь никого уже не удивишь передачей информационных потоков при помощи оптического волокна. Но при всех положительных функциональных характеристиках подобных кабелей связи у них есть несколько серьезных недостатков. Ключевыми из них являются дороговизна и хрупкость.
На данный момент необходимо очень сильно постараться, чтобы найти человека, который абсолютно не представляет, что такое Интернет или никогда им не пользовался. У огромного количества людей стоит дома персональный компьютер с доступом ко «всемирной паутине». Но чтобы «подвести» Интернет к домашнему ПК необходимо использовать удобный, надежный, а главное крепкий кабель. Вот тут на выручку уже много лет приходит кабель, получивший непонятное, на первый взгляд, название – витая пара.
Что такое витая пара?
В последнее время этот вид кабеля связи стал самым распространенным при создании локальных и структурированных кабельных сетей. Это произошло благодаря его дешевизне и легкости прокладки.
Основным недостатком витой пары является значительное затухание сигнала (до уровня не распознаваемости) на расстояниях свыше 100 метров. Но этот недостаток легко ликвидируется с помощью повторителей.
В зависимости от того, есть защита или нет, а также ее качества, различают несколько видов кабелей созданных по этой технологии:
При этом в некоторых видах экранированного кабеля могут использовать защиту вокруг каждой пары. Такой вид экранирования обеспечивает значительно лучшую защиту от различного рода наведений, как внутренних, так и внешних.
Категории кабеля «витая пара»
Всего на данный момент существует около 15 категорий витой пары. Они нумеруются от САТ 1 до САТ 8.2. В большинстве случаев категория имеет прямую зависимость от количества используемых пар для передачи информации, а также от количества витков, которые используются на единицу длины. Категории кабеля четко описаны в Американском стандарте проводки в коммерческих строениях.
Опишем кратко каждую из категорий:
Количество пар в одном кабеле может доходить до 100 штук! Посмотрите, как могут выглядеть разные виды (UTP, F/UTP, S/FTP, SF/UTP, U/FTP) и категории (от Cat.3 до Cat.7A) в телекоммуникационном каталоге LAN-ART.
Там же опубликованы фотографии бухт, на которые наматывается провод, можно узнать цену и характеристики товаров.
Способы и схемы обжима витой пары
Для того, чтобы сеть, построенная на витой паре, работала правильно, необходимо в соответствующем порядке соединить контакты в коннекторах RJ-45. Сделать это необходимо, как с одного, так и с другого конца кабеля. Для удобства обжима все провода помечены стандартизированными цветами. Естественно, что обжимать кабель, при наличии достаточных знаний, можно и на собственное усмотрение, но для того, чтобы не было путаницы при объединении сетей лучше воспользоваться стандартными схемами обжима. Их существует всего две: прямой порядок обжима и кроссовый порядок обжим (перекрещенный).
Для обжима кабеля используют специальное приспособление – кримпер (щипцы). Об этом я писал в статье: как обжать витую пару в RJ-45? Сетевой кабель своими руками.
А теперь непосредственно о порядке обжима. Рассмотрим схемы обжима витой пары категории 5, как самой распространенной на данный момент.
Схема обжима прямого кабеля
Такой кабель самый распространенный. Он подходит для подключения компьютеров, ноутбуков, телевизоров и т. д., к роутерам и другим сетевым устройствам.
Кроссовый кабель: схема обжима
Развитие технологий передачи данных не стоит на месте. Теоретически возможно, что скоро витая пара станет устаревшим типом кабеля, но на данный момент – это самый используемый, надежный и дешевый вид сетевого кабеля.