Характеристика витой пары. Витая пара: назначение, характеристики и применение в современных сетях

Что такое витая пара и для чего она используется. Какие существуют виды витой пары. Каковы основные характеристики и преимущества витой пары. Как правильно выбрать витую пару для конкретных задач.

Что такое витая пара и ее основное назначение

Витая пара представляет собой вид кабеля связи, состоящий из одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой. Основное назначение витой пары — передача высокочастотных сигналов в телекоммуникационных и компьютерных сетях.

Скручивание проводников в витой паре выполняет важную функцию:

• Снижает взаимные наводки между проводниками
• Уменьшает влияние внешних электромагнитных помех
• Повышает помехозащищенность линии связи

Благодаря своей конструкции, витая пара обеспечивает более качественную передачу сигнала на высоких частотах по сравнению с обычным параллельным кабелем.

Основные виды и категории витой пары

Существует несколько основных видов витой пары, различающихся по конструкции и характеристикам:

По наличию экрана:

• UTP (Unshielded Twisted Pair) — неэкранированная витая пара
• FTP (Foiled Twisted Pair) — фольгированная витая пара
• STP (Shielded Twisted Pair) — экранированная витая пара
• SFTP (Screened Foiled Twisted Pair) — витая пара с двойным экранированием

По категориям:

• Категория 3 — до 16 МГц
• Категория 5 — до 100 МГц
• Категория 5e — до 100 МГц (улучшенная)
• Категория 6 — до 250 МГц
• Категория 6a — до 500 МГц
• Категория 7 — до 600 МГц
• Категория 8 — до 2000 МГц

Чем выше категория, тем лучше характеристики кабеля и выше скорость передачи данных.

Ключевые характеристики витой пары

При выборе витой пары следует учитывать следующие важные характеристики:

Волновое сопротивление

Стандартное значение — 100 Ом. Определяет согласование линии с оборудованием. Какое волновое сопротивление имеет витая пара? Для большинства современных сетей используется витая пара с волновым сопротивлением 100 Ом, что обеспечивает оптимальное согласование с сетевым оборудованием.

Погонное затухание

Измеряется в дБ/100 м. Показывает, насколько ослабевает сигнал при прохождении по кабелю. Чем меньше затухание, тем лучше.

Переходное затухание

Характеризует уровень наводок между парами проводников. Измеряется в дБ. Более высокое значение означает лучшую защиту от помех.

Скорость распространения сигнала

Обычно составляет 0,6-0,8 от скорости света. Влияет на задержку сигнала.

Полоса пропускания

Определяет максимальную частоту передаваемого сигнала. Зависит от категории кабеля.

Преимущества использования витой пары

Витая пара обладает рядом важных преимуществ, определяющих ее широкое применение в современных сетях:

• Низкая стоимость по сравнению с другими типами кабелей
• Простота монтажа и обслуживания
• Высокая помехозащищенность
• Возможность передачи данных на большие расстояния (до 100 м)
• Поддержка высоких скоростей передачи (до 10 Гбит/с)
• Совместимость с большинством сетевых технологий

Эти преимущества делают витую пару оптимальным выбором для построения локальных компьютерных сетей и систем телекоммуникаций.

Области применения витой пары

Витая пара широко используется в различных сферах телекоммуникаций и передачи данных:

Компьютерные сети

Витая пара является стандартом для построения локальных сетей Ethernet. Она применяется в технологиях 10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T и 10GBase-T.

Телефония

Витая пара используется для подключения телефонных аппаратов и прокладки телефонных линий внутри зданий.

Системы видеонаблюдения

По витой паре может передаваться видеосигнал от камер наблюдения к регистраторам и мониторам.

Промышленные сети

Витая пара применяется в системах промышленной автоматизации и управления технологическими процессами.

Умный дом

Системы домашней автоматизации часто используют витую пару для соединения различных устройств и датчиков.

Как правильно выбрать витую пару

При выборе витой пары для конкретного применения следует учитывать несколько важных факторов:

Категория кабеля

Выбирайте категорию в зависимости от требуемой скорости передачи данных и полосы пропускания. Для большинства современных сетей оптимальным выбором будет кабель категории 5e или 6.

Наличие экрана

В условиях сильных электромагнитных помех рекомендуется использовать экранированные кабели (FTP, STP). Для обычных офисных сетей достаточно неэкранированной витой пары (UTP).

Материал жилы

Медные проводники обеспечивают лучшую проводимость, но стоят дороже. Кабели с алюминиевыми жилами дешевле, но имеют худшие характеристики.

Тип оболочки

Для прокладки внутри помещений подойдет кабель с ПВХ-оболочкой. Для наружного применения выбирайте кабель с полиэтиленовой оболочкой, устойчивой к УФ-излучению.

Сечение проводников

Стандартное сечение для витой пары — 0,5 мм² (24 AWG). Для длинных линий можно выбрать кабель с увеличенным сечением 0,64 мм² (22 AWG).

Монтаж и подключение витой пары

Правильный монтаж витой пары важен для обеспечения надежной работы сети. Вот несколько ключевых рекомендаций:

• Соблюдайте минимальный радиус изгиба кабеля (обычно 4-8 диаметров)
• Избегайте чрезмерного натяжения кабеля при прокладке
• Используйте специальные инструменты для зачистки и обжима разъемов
• Придерживайтесь стандартных схем разводки проводников (T568A или T568B)
• Проверяйте качество соединений тестером
• Маркируйте кабели для удобства обслуживания

Правильный монтаж позволит максимально реализовать потенциал витой пары и обеспечить стабильную работу сети.

Тестирование и диагностика витой пары

Для проверки качества кабельной системы на основе витой пары используются специальные приборы и методики тестирования:

Кабельные тестеры

Позволяют проверить целостность проводников, правильность разводки, длину кабеля. Как протестировать витую пару на работоспособность? Простейший способ — использовать кабельный тестер, который проверит целостность всех проводников и правильность их подключения.

Рефлектометры

Определяют место повреждения кабеля путем анализа отраженного сигнала.

Анализаторы

Выполняют комплексное тестирование параметров линии: затухание, переходное затухание, задержку распространения и др.

Методы тестирования

• Постоянным током — проверка целостности
• На переменном токе — измерение импеданса, емкости
• Высокочастотные — анализ передаточных характеристик

Регулярное тестирование позволяет своевременно выявлять проблемы и поддерживать кабельную систему в оптимальном состоянии.

Кабель витая пара: основные виды и характеристики

При построении компьютерных, локальных, а также систем видеонаблюдения не обойтись без дополнительного оборудования, в том числе кабельной продукции.

В последнее время самым распространенным типом кабеля в таких системах является витая пара. Это объясняется его универсальностью, высокой эффективностью и доступной ценой.

Витая пара (от англ. “twisted pair”) — особый вид сетевого кабеля, конструкция которого представляет собой одну или несколько пар изолированных и скрученных между собой проводников.

Наличие защитного экрана — главный параметр, по которому различают витую пару.

О типе защиты нам могут сказать значения аббревиатуры в маркировке кабеля. Буква U означает отсутствие защитного экрана. В свою очередь, буква S говорит о том, что имеется экран из медной оплетки, а F о наличии экрана из алюминиевой фольги. К каждой из этих букв прибавляется значение «ТP» от слов «twisted pair» — витая пара.

Самыми распространенными типами витой пары являются UTP и FTP кабели.

UTP кабель — неэкранированная витая пара, которая отличается гибкостью и доступной ценой.

FTP кабель — экранированная витая пара. Данный кабель дороже UTP, но зато помехоустойчив и защищен от электромагнитных излучений.

В зависимости от задач будущей системы различают еще несколько подвидов витой пары. Например, STP кабель с экраном из медной сетки и SFTP кабель с двойным экранированием из медной оплетки и фольги.

Характеристики кабеля витая пара

Помимо экранирования витая пара FTP UTP обладает и другими отличительными характеристиками:

• Вид жилы. По количеству жил различают одножильные и многожильные кабели. Одножильная витая пара имеет одну токопроводящую жилу. А многожильная витая пара состоит из пучков тонких жил. Второй тип кабеля характеризуется более высокой стоимостью, но зато не ломается при сгибании, поэтому используется для подвижных соединений.

• Сечение витой пары, которое маркируется по стандарту AWG и измеряется в мм. Самые распространенные типы сечения на сегодняшний день: 22 AWG (0,33 – 0,44 мм2), 24 AWG (0,2 – 0,28 мм2), и 26 AWG (сечение 0,13 мм2).

• Категория витой пары, определяющаяся по количеству применяемых пар для передачи информации, а также по числу витков, которые используются на единицу длины.

  Различают 7 категорий от CAT1 до CAT7. На сегодняшний день все категории до CAT 5e считаются устаревшими. Большей популярностью в в современных системах пользуются кабели категории 5e, которая состоит из 4-х пар проводников, а скорость передачи данных составляет 1000 Мбит/с.

В нашем интернет-магазине вы можете купить кабель витая пара от производителя, который представлен в широком ассортименте и по доступной цене.

Получить консультацию специалиста, а также заказать необходимое оборудование можно по телефону +7 (812) 244-71-31 или в нашем розничном магазине систем безопасности по адресу в Санкт-Петербурге ул. Есенина, д.11, к.1.

Видеонаблюдение для дачи: задачи и оборудование Автоматика для гаражных ворот: особенности и основные типы

Рекомендуемые товары

Кабель UTP Андижанкабель 2 пары (2х2х0,5), кат. 5е, медный, внешний, КСВПП 1159

0 ₽

Основные виды и характеристики кабеля типа «витая пара»

Введение.

Безусловно, одним из величайших изобретений человека в области передачи слаботочных высокочастотных сигналов является так называемый кабель типа «витая пара» (от англ. “twisted pair”).

Суть этого кабеля в том, что сигнал в нем передается при помощи одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой с небольшим числом витков на единицу длины.

Данный вид кабеля благодаря своей конструкции позволяет увеличить степень связи между проводниками каждой пары, а также, благодаря синхронизации влияния электромагнитных помех на оба проводника каждой пары снизить влияние внешних помех на сигнал в целом.

Область применения данного типа кабеля очень широка. Это и современнные структурированные кабельные системы, и компьютерные сети, и телекоммуникационное оборудование, и телефония.

 

Маркировка различных типов витой пары.

Для начала определимся с терминологией.

Рассмотрим типовое название кабеля типа «витая пара» (в его полном варианте, разумеется).

 

UTP 4 CAT5E 24 CCA

 

Разберем его на составляющие.

UTP – обозначение типа кабеля. Основные типы:

UTP – неэкранированная витая пара.

FTP – экранированная витая пара.

SFTP – витая пара с двойным экранированием.

 

4 — в данной записи обозначает количество пар.

Стандартные количества — 2 и 4 (двухпарный и четырехпарный кабель соответственно), однако встречаются и другие количества — 10, 15, 20, 25 и т. д. — это так называемые «многопарные» кабели, которые используются в основном при монтаже крупных СКС.

 

CAT5E – это категория кабеля.

В данном случае — пятая, экстра. На данный момент 5-я категория витой пары — самый распространенный и частоиспользуемый вид категории, однако следует помнить о том, что есть и более низкие категории, которые сейчас почти повсеместно заменяются на пятую. А также и о том, что есть 6-я категория — которая отличается от 5-й тем, что в ней каждая пара помимо разного шага скрутки разделена друг от дружки ещё и специальной пластмассовой крестовиной.

Распространение именного 5-й категории кабеля связано с тем, что это была первая категория в которой использовался разный шаг скрутки для разных пар, а значит ещё большая помехозащищенность.

 

24 — это число, характеризующее толщину жилы проводника. Подробнее см. ниже в разделе «Конструкция кабеля»

 

CCA – материал из которого изготовлен проводник. Обычно это медь (Cu, либо просто отсутствует маркировка, либо омедненный алюминий или сталь — CCA).

 

 

КОНСТРУКЦИЯ КАБЕЛЯ

 

Кабель типа «витая пара» состоит из нескольких витых пар. Проводники в парах изготовлены из монолитной меди (либо омедененного алюминия или стали в случае CCA) диаметром 0.4-0.6 мм. Для измерения диаметров проводников применяется также американская система AWG, в которой эти проводники имеют соответственно обозначения 26AWG или 22AWG. 

В стандартных четырехпарных кабелях используются в основном проводники диаметром 0.51мм (24AWG). 

Изоляция обычно имеет толщину порядка 0.2 мм и выполняется из поливинилхлорида (PVC), либо для более качественных проводников 5-й категории и выше — полипропилен (PP), полиэтилен (PE). Особенно качественные проводники имеют изоляцию из вспененного полиэтилена, позволяющего обеспечить более низкие диэлектрические потери, либо тефлона, обеспечивающего широкий рабочий диапазон температур.

Внутри кабеля также находится так называемая «разрывная нить» (как правило используется капрон). Она позволяет легко снимать внешнюю оболочку кабеля, а также, благодаря высокой прочности обеспечивает дополнительную прочность кабеля.

Внешняя оболочка стандартных четырехпарных кабелей имеет толщину порядка 0.5-0.9мм (в зависимости от категории и качества кабеля) и исполняется из поливинилхлорида с добавлением мела, чтобы обеспечить некоторую хрупкость и позволить точно отделять оболочку в месте обреза отрезным инструментом. Кроме этого для изготовления оболочки используются полимеры, которые не поддерживают горения и не выделяют при нагреве галогены (такие кабели маркируются LSZH – Low Smoke Zero Halogen). 

 

 

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КАБЕЛЯ

 

UTP 2 CAT 5E 24 AWG, UTP 2 CAT 5E 24 AWG CCA – кабель типа «витая пара», неэкранированный, двупарный, стандартной толщины проводника. Выполнен из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Применяется при соединении компьютеров внутри локальной сети, для прокладки телекоммуникаций. Из-за того, что в его состав входят только 2 пары — при передаче данных внутри сети обеспечивает скорость до 100МБит/сек.

 

UTP 4 CAT 5E 24 AWG, UTP 4 CAT 5E 24 AWG CCA – кабель типа «витая пара», неэкранированный, четырехпарный, стандартной толщины проводника. Выполнен из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Применяется для соединения компьютеров внутри локальной сети, для прокладки телекоммуникаций, в распределенных телефонных сетях. 

Благодаря одновременному использованию четырех пар позволяет развивать скорость передачи информации до 1ГБит/сек(1000МБит/сек).

 

FTP 2 CAT 5E 24 AWG, FTP 2 CAT 5E 24 AWG CCA – кабель типа «витая пара», экранированный, двупарный, стандартной толщины проводника. Проводники выполнены из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Экранирован при помощи фольги, либо тонкого алюминия.

Применяется для передачи сигнала там, где необходима повышенная устойчивость как к внешним помехам, так и к внутреннему излучению проводника.

Используются как правило для соединения между серверами. 

Всвязи с использованием двух пар скорость передачи данных — до 100 Мбит/сек.

 

FTP 4 CAT 5E 24 AWG, FTP 4 CAT 5E 24 AWG CCA – кабель типа «витая пара», экранированный, четырехпарный, стандартной толщины проводника. Проводники выполнены из меди либо омедненного алюминия или стали (CCA).

Экранирован при помощи фольги, либо тонкого алюминия.

Применяется для передачи сигнала там, где необходима повышенная устойчивость как к внешним помехам, так и к внутреннему излучению проводника.

Используются как правило для соединения между серверами. 

Так как используются четыре пары, скорость передачи данных может составлять до 1Гбит/сек (1000МБит/сек).

 

Также все эти виды кабеля могут быть представлены в негорючей оболочке, в многопарном варианте (до 100 пар).

Каково общее сопротивление витой пары?

9 мая 2022 г. Автор Eric Bogatin 1 комментарий

Понимание импеданса в кабелях с витой парой поможет вам избежать проблем с сигналом.

Витая пара, такая же, как в кабелях Ethernet, предназначена для экономичной передачи дифференциального сигнала. Это межсоединение с дифференциальной парой, хотя проводников всего два. Как мы можем понять эту взаимосвязь, особенно когда мы хотим подумать об ее общем импедансе?

Секрет понимания свойств витой пары как дифференциального межсоединения заключается в определении третьего проводника: земли.

В данном контексте я не имею в виду заземление. Я имею в виду землю, как и пол.

Витые пары обычно используются в кабелях связи, таких как Ethernet и последовательные порты.

Каждая дифференциальная пара состоит из двух несимметричных линий передачи — без исключений. Каждая из двух несимметричных линий передачи в витой паре на самом деле состоит из сигнальной линии (одного из проводов в паре) и ее обратного пути. В кабеле с неэкранированной витой парой, таком как кабель категории 5, обратный путь представляет собой сложную структуру, состоящую из интерференционных полей к шасси, к соседним проводам в кабеле и к любой близлежащей проводящей поверхности, которой обычно является земля, как в проводнике. пол. Это будет меняться по мере перемещения кабеля и изменения близости к полу или близлежащему металлу.

Несимметричные свойства каждой линии передачи в витой паре ужасны. Это не очень контролируемый импеданс. Несимметричный импеданс кабеля изменяется по его длине в зависимости от положения местных проводников.

Когда мы запускаем дифференциальный сигнал по двум линиям передачи, он на самом деле состоит из двух несимметричных сигналов, распространяющихся в одном направлении. Один — положительное напряжение, а другой — отрицательное напряжение. Обратные токи этих несимметричных сигналов проходят по сложному и запутанному пути, но обычно они следуют одному и тому же пути. Они компенсируют друг друга, потому что циркулируют в противоположных направлениях.

Чем больше обратные токи несимметричных линий передачи перекрываются и компенсируются, тем меньше влияние извилистого обратного пути на дифференциальный сигнал. Таким образом, витая пара обеспечивает очень чистый и равномерный дифференциальный импеданс.

Общий сигнал отличается. Общим сигналом является одинаковое напряжение на обеих линиях. Обратные токи этих двух линий передачи перекрываются, но поскольку обратные токи общего сигнала циркулируют в одном направлении, они просто складываются в обратном пути.

Профиль общего импеданса покажет изменение импеданса из-за этого извилистого обратного пути, и обычно это будет очень высокий импеданс.

На приведенном ниже графике показан пример измеренного профиля дифференциального и общего импеданса для витой пары, извлеченной из кабеля категории 5 и разложенной по поверхности стола.

Этот профиль импеданса показывает, как дифференциальный импеданс может оставаться постоянным по частоте, в то время как синфазный импеданс может меняться.

Типичное общее сопротивление неэкранированной витой пары варьируется от 100 до 200 Ом. Пока на витой паре нет общих сигналов, вам не нужно заботиться об общем импедансе. Задача состоит в том, чтобы предотвратить попадание обычных сигналов на витую пару.

Рубрики: Основы, Синхронизация EE, Электрика/Инструменты, Ethernet, Часто задаваемые вопросы, Рекомендуемые, Промышленность, IoT С тегами: faq

Витая пара

Витая пара

Next: Синтезирующие схемы Up: Другие виды передачи Previous: Коаксиальный кабель

Подразделы

---

Конфигурации витой пары, показанные на рис. 13.2 обеспечивает хорошее экранирование низких частот. Нежелательные сигналы, как правило, соединены одинаково в каждую линию пары. Дифференциальный приемник поэтому полностью отменит помехи.

Рисунок 13.2: конфигурация витая пара

Согласно П. Лефферсону [58] характеристика импеданс и эффективная диэлектрическая проницаемость витой пары могут быть рассчитывается следующим образом.

		(13.7)
		(13.8)

с

(13. 9)

тогда как угол наклона крутки; угол между центральная линия витой пары и скрутка. Было обнаружено, что это оптимально для быть между 20 и 45. обозначает повороты на длину. уравнение (13.9) справедливо для пленки изоляции, для более мягкого материала PTFE он должен быть изменен как следует.

(13.10)

Предполагая, что воздух является диэлектриком вокруг проводов, мы получаем замену 1 в уравнении (13.8). Всего провода длина до скручивания в пересчете на количество витков

(13.11)

Постоянная распространения общей линии передачи равна данный

(13. 12)

Использование некоторых преобразований формулы дает выражение с и без угловой частоты.

(13.13)

Для высоких частот уравнение (13.13) можно аппроксимировать следующим образом:

(13.14)

Таким образом, действительная часть постоянной распространения дает

(13.15)

С

(13. 16)

выражение в уравнении (13.15) может быть записано как

(13.17)

тогда как обозначает потери проводника и диэлектрические потери.

Потери проводника

Поверхностное сопротивление R’ проводника линии передачи определяется выражением

(13.18)

тогда как удельное сопротивление материала проводника и эффективная площадь проводника, перпендикулярного направление распространения. На более высоких частотах площадь проводник уменьшается за счет скин-эффекта. Глубина кожи определяется

(13. 19)

Таким образом, эффективная площадь одного круглого провода дает

(13.20)

тогда как обозначает радиус провода. Это означает общее постоянная затухания проводника для одного провода дает

(13.21)

Диэлектрические потери

Диэлектрические потери определяются тангенсом угла диэлектрических потерь.

(13.22)

С

(13. 23)

уравнение (13.22) можно переписать в виде

(13.24)

тогда как обозначает фазовую скорость, скорость света, эффективная диэлектрическая проницаемость и длина волны в свободном пространстве. С этими выражениями под рукой можно найти формулу для диэлектрических потерь линия передачи.

(13.25)

Общие потери конфигурации витой пары

Потери при передаче состоят из потерь в проводнике, диэлектрических потерь и т.д. также радиационные потери. Приведенные выше выражения для проводника и диэлектрические потери считаются приближениями первого порядка. Потери в проводнике рассчитаны для одного круглого провода.