Кабелі вита пара: екранована, неекранована

Вита пара - це кабель, який має дві або чотири кручених пари проводів. Кабелі на основі вита пара являють собою кілька пар скручених попарно ізольованих мідних проводів у єдиною діелектричної (пластикової) оболонці. Він достатньо гнучкий і зручний для прокладки. Скручування проводів дозволяє звести до мінімуму індуктивні наведення кабелів один на одного і знизити вплив перехідних процесів. Вита пара використовується в дешевих і сьогодні, вочевидь самих популярних кабелях.
пзазвичай у кабель входить дві (мал. 1) або чотири кручених пари.

Рис. 1.  Кабель з крученными парами

Неекранована вита пара характеризується слабкою захищеністю від зовнішніх електромагнітних перешкод, а також від підслуховування, яке може здійснюватися з метою, наприклад, промислового шпигунства. Причому перехоплення переданої в мережі інформації можливо як з допомогою контактної методу (наприклад, за допомогою двох голок, уткнутих у кабель), так і з допомогою безконтактного методу, який зводиться до радиоперехвату випромінюваних кабелем електромагнітних полів. Причому дія перешкод і величина випромінювання в поза збільшується із зростанням довжини кабелю. Для усунення цих недоліків застосовується екранування кабелів.
пВ разі екранованого кручений пари STPкожна з кручених пар міститься в металевій обгортці-екрані для зменшення випромінювань кабелю, захисту від зовнішніх електромагнітних перешкод і зниження взаємного впливу пар проводів один на одного (crosstalk- перехресні наведення). Для того, щоб екран захищав від перешкод, він обов ’ язково повинен бути заземлений. Звичайео, екранована кручення пара помітно дорожче, ніж неекранована. Її використання вимагає спеціальних екранованих разниманий. Тому вона зустрічається значно рідше, ніж неекранована кручення пари.

Основні переваги неекранованої витої пари - це простота монтажу разниманий на кінцях кабелю, а також ремонту будь-яких пошкоджень в порівнянні з іншими типами кабелю. Всі інші характеристики у них гірше, ніж у інших кабелів. Наприклад, при заданої швидкості передачі загасання сигналу (зменшення його рівня в міру проходження по кабелю) у них більше, ніж у коаксіальних кабелів. Якщо врахувати ще низьку перешкодозахищеність, то зрозуміло, чому лінії зв'язку на основі кручених пар, як правило, досить короткі (зазвичай в межах 100 метрів). У цей час вита пара використовується для передачі інформації на швидкостях до 1000 Мбіт/с, хоча технічні проблеми, які виникають при таких швидкостях, дуже складні.

У відповідності зі стандартом EIA/TIA 568, існують п'ять основних і дві додаткові категорії кабелів на основі неекранованої витої пари (UTP):

У відповідності зі стандартом EIA/TIA 568, повне хвильовий опір найбільш поширених кабелів категорій 3, 4 і 5 повинен становити 100 Ом ±15% частотному діапазоні від 1 Мгц до максимальній частоті кабелю. Вимоги не дуже тверді: величина хвильового опору може знаходитися в діапазоні від 85 до 115 Ом. Тут же слід зазначити, що хвильовий опір екранованого кручено пари STPза стандартом повинен бути рівним 150 Ом ±15%. Для узгодження опорів кабелю і устаткування у разі їх суперечності застосовують трансформатори Balun). Існує також екранована кручення пара з хвильовим опором 100  Ом, але використовується вона досить рідко.

Другий найважливіший параметр, який задається стандартом, - це максимальне загасання сигналу, переданого по кабелю, на різних частотах. У таблиці 1 наведено граничні значення величини загасання в децибелах для кабелів категорій 3, 4 і 5 на відстань 1000 футів (тобто 305 метрів) при нормальній температурі навколишнього середовища 20°С.

З таблиці видно, що величини загасання на частотах, близьких до граничних, для всіх кабелів дуже значні. Навіть на невеликих відстанях сигнал послаблюється у десятки й сотні разів, яка висуває високі вимоги до приймачів сигналу.

Ще один специфічний параметр, обумовлений стандартом, це величина так званого перехресного наведення на кінці ближнього (NEXT- NearEndCrossTalk). Він характеризує вплив різних проводів в кабелі один на одного. Суть даного параметра ілюструється на рис. 2. Сигнал, переданий за однією з кручених пар кабелю (верхня пара), наводить індуктивний перешкоду на іншу (нижню) крученную пару кабелю. Дві кручених пари в мережі зазвичай передають інформацію в різні сторони, тому найбільш важливо наведення на кінці близького сприймає пари (нижньої на малюнку), тому що саме там знаходиться приймач інформації. Перехресного наведення на далекому кінці (FEXT- FarEndCrossTalk) не мають такого великого значення.

У таблиці представлені 2. значення припустимого перехресного наведення на ближньому кінці для кабелів категорій 3, 4 і 5 на різних частотах сигналу. Природно, більше якісні кабели забезпечують меншу. величину перехресного наведення. Рис. 2.  Перехресні перешкоди в кабелях на кручених парах. пСтандарт визначає також максимально допустиму величину робочої ємності кожної з кручених пар кабелів категорії 4 і 5. Вона повинна складати не більше 17 мф на 305 метрів (1000 футів) при частоті сигналу 1 кГц і температурі навколишнього середовища 20°С.

Для приєднання кручених пар використовуються рознімання (конектори типу RJ-45, схожі на рознімання, які використовуються в телефонах (RJ-11), але трохи більші за розміром. Рознімання RJ-45мають вісім контактів замість чотирьох у разі RJ-11. Приєднуються рознімання до кабелю за допомогою спеціальних обтискних інструментів. При цьому золочены голчасті контакти рознімання проколюють ізоляції кожного проводу, входять між його жилами і забезпечують надійне і якісне з'єднання. Потрібно враховувати, що при встановленні разниманий стандартом допускаються розплетіння крученою пари кабелю на довжину не більше одного сантиметра.

Найчастіше кручені пари використовуються для передачі даних в одному напрямку (точка-точка), тобто в топології типу зірка або кільце. Топологія шина зазвичай орієнтується на коаксіальний кабель. Тому зовнішні термінатори, що погоджують неподключенные кінці кабелю, для кручених пар практично ніколи не застосовуються.
пКабели випускаються з двома типами зовнішніх оболонок:

Кабель ПВХ оболонці називається ще non-пленум, а у тефлоновій - пленум. Термін пленумозначає в цьому випадку простір під фальшпідлогою і над підвісним стелею, де зручно розміщати кабелі мережі. Для прокладки в цих прихованих від очей просторах саме зручніше кабель в тефлоновій оболонці, що, зокрема, горить набагато гірше, ніж ПВХ - кабель, і не виділяє при цьому отруйні гази у великій кількості.

Ще один важливий параметр будь-якого кабелю, який жорстко не визначається стандартом, але може істотно вплинути на працездатність мережі, - це швидкість поширення сигналу в кабелі або, інакше кажучи, затримка розповсюдження сигналу в кабелі в розрахунку на одиницю довжини.

Виробники кабелів іноді вказують величину затримки на метр довжини, а іноді - швидкість поширення сигналу щодо швидкості світла (або NVP- NominalVelocityofPropagation, як її часто називають документації). Пов'язані ці дві величини простою формулою:

tз =1/(3 108 NVP),
де tз- величина затримки на метр довжини кабелю наносекунди. Наприклад, якщо NVP=0,65 (65% від швидкості світла), то затримка tзбуде дорівнює 5,13 нс/м. Типова величина затримки більшості сучасних кабелів становить близько 4-5 нс/м.
пСтоит також зазначити, що кожен з проводів, які входять у кабель на основі кручених пар, як правило, має свій колір ізоляції, яка істотно спрощує монтаж разниманий, особливо в тому випадку, коли кінці кабелю знаходяться в різних кімнатах, і контроль за допомогою приладів ускладнене.

Прикладом кабелю з екранованими крученными парами може служити кабель STPIBMтипу 1, що містить у собі дві екрановані кручені пари AWGтипу 22. Хвильовий опір кожної пари становить 150 Ом. Для цього кабелю застосовуються спеціальні рознімання, які відрізняються від разниманий для неекранованої кручений пари (наприклад, DB9). Є і екрановані версії рознімання RJ-45.