Вітая пара

Вітая пара (англ.: twisted pair) — кабель, які аб’ядноўвае ў абалонцы адну ці больш пар правадоў. Кожная пара ўяўляе сабой два ізаляваныя правады, звычайна з медзі, звітыя вакол адзін аднаго.

Кабелі гэтага тыпу найчасцей моцна адрозніваюцца якасцю і магчымасцямі перадачы інфармацыі. Адпаведнасць характарыстык кабеляў вызначанага класу або катэгорыі вызначаюць агульнапрызнаныя стандарты (ISO 11801 і TIA-568). Самі характарыстыкі наўпрост залежаць ад структуры кабелю і ўжытых у ім матэрыялаў, якія і вызначаюць фізічныя працэсы, што адбываюцца ў кабелі падчас перадачы сігналу.

Гісторыя

Першыя тэлефоны выкарыстоўвалі тэлеграфныя лініі або аднаправадныя лініі з ланцугом зазямлення, пракладзеныя адкрытым спосабам. У 1880 годзе ў многіх гарадах былі запушчаны электрычныя трамваі, якія наводзілі шмат шуму на гэтыя лініі. Судзіцца было марна і тэлефонныя кампаніі перабудавалі свае лініі з правадамі, якія выкарыстоўваюць збалансаваную схему, якая мела дадатковую перавагу ў выглядзе змяншэння эфекту аслаблення сігналу.

Калі лініі электраперадачы сталі больш распаўсюджанай з’явай, гэтай меры аказалася недастаткова. Тэлеграфныя правады ішлі раўналежна лініям электраперадачы, і на працягу некалькіх гадоў калі ўжыванне электраэнергіі расло ўзровень шуму зноў узрос, таму інжынеры распрацавалі метад транспазіцыі правадоў, каб звесці завады на нішто.

У транспазіцыі правадоў іх становішча мянялася праз пэўную колькасць апор. Такім чынам, два правады збалансаванай пары атрымлівалі аналагічныя завады ад ліній электраперадачы. Гэта ўяўляла сабой раннюю рэалізацыю скручвання з крокам транспазіцыі правадоў каля чатырох перакрыжаванняў на кіламетр, ці шэсць на мілю. Такія адкрытыя сіметрычныя лініі з перыядычнымі транспазіцыямі дажылі да нашых дзён у некаторых сельскіх раёнах.

Вітая пара вынайдзена Аляксандрам Грэямам Бэлам у 1881 годзе. Да 1900 года ўся амерыканская сетка тэлефонных ліній была або на вітай пары, або на адкрытых правадах з транспазіцыяй для абароны ад завад.

Віды кабеля, які ўжываецца ў сетках

У абароне маюць патрэбу як сігналы, якія перадаюцца па кабелі, так і элементы канструкцыі кабеля. Ахоўныя элементы падзяляюць залежна ад прызначэння на:

хімічная абарона — абарона кабеля ад знешніх уздзеянняў (глеба, вада, газы, сонечнае святло);
механічная абарона — абарона кабеля ад механічных пашкоджанняў;
экранаванне — абарона сігналу ад завад (вонкавых і ўнутраных электрамагнітных навядзенняў);

Ахоўныя элементы падаўжаюць тэрмін службы кабеля.

Для хімічнай абароны кабеля выкарыстоўваюць фольгу і поліэтылен. Кабелі, абароненыя фольгай, абазначаюць тэрмінам «foiled» — «фальгаваныя».

Для механічнай абароны провада выкарыстоўваюць асоба трывалыя абалонкі і аплётку з меднага дроту. Абалонка з чорнага поліэтылену абараняе кабель ад сонечнага святла (адмысловая абарона, якая ўжываецца для кабеляў, прызначаных для пракладкі на адкрытым паветры). Кабелі, якія маюць дадатковыя пласты абароны, завуць «double jacket».

Алюмініевая фольга і медная аплётка таксама выкарыстоўваюцца для экранавання кабеля і асобных пар для дадатковай абароны ад электрамагнітных завад.

Па колькасці дратоў (жыл) у кожным провадзе кабелі падзяляюць на:

аднажыльныя, аднадрацяныя — кабелі з правадамі, якія складаюцца з аднаго меднага дроту (адной жылы);

шматжыльныя, шматдрацяныя — кабелі з правадамі, якія складаюцца з некалькіх жылаў.

Аднажыльны кабель не дапускае кантакту з абсталяваннем, што падключанае да сеткі. Гэта значыць, як правіла, яго ўжываюць для пракладкі ў корабах, сценах і т. д. з наступным тэрмінаваннем разеткамі. Звязана гэта з тым, што медныя жылы даволі тоўстыя і пры частых выгібах хутка ламаюцца. Аднак для «ўразання» у злучальнікі панэляў разетак такія жылы падыходзяць як найлепей.

Шматжыльны кабель дрэнна пераносіць «уразанне» у злучальнікі панэляў разетак (тонкія жылы разразаюцца), але выдатна паводзіць сябе пры выгінах і скручванні. Акрамя таго, шматжыльны провад валодае вялікім згасаннем сігналу. Таму шматжыльны кабель выкарыстоўваюць у асноўным для вырабу патчкордаў (англ. patchcord), якія злучаюць сеткавыя прылады з разеткамі.

Экранаванне

Для абароны ад электрычных завад пры выкарыстанні высокачашчынных сігналаў у кабелях катэгорый 6a-8 выкарыстоўваецца экранаванне. Экранаванне ўжываецца як да асобных вітых пар, якія абарочваюцца ў алюмініевую фольгу (металізаваную алюмініем поліэтыленавую стужку), так і да кабеля ў цэлым у выглядзе агульнага экрана з фольгі і/або аплёткі з меднага дроту. Экран таксама можа быць злучаны з неізаляваным дрэнажным провадам, які служыць для зазямлення і механічна падтрымлівае экран у выпадку падзелу на секцыі пры залішнім выгіне ці расцяжэнні кабеля.

Згодна з міжнародным стандартам ISO / IEC 11801, дадатак E, для абазначэння канструкцыі экранаванага кабеля выкарыстоўваецца камбінацыя з трох літар: U — неэкранаваны, S — металічная аплётка (толькі агульны экран), F — металізаваная стужка (алюмініевая фольга). З гэтых літар фармуецца абрэвіятура выгляду xx/xTP, якая пазначае тып агульнага экрана і тып экрана для асобных пар.

Распаўсюджаны наступныя тыпы канструкцыі экрана:

Неэкранаваны кабель (U/UTP): Экранаванне адсутнічае. Катэгорыя 6 і ніжэй.
Індывідальны экран (U/FTP): Экранаванне фольгай кожных асобных пар. Абараняе ад вонкавых завад і ад скрыжаваных завад.
Агульны экран (F/UTP, S/UTP, SF/UTP): Агульны экран з фольгі, аплёткі, ці фольгі з аплёткай. Абараняе ад вонкавых электрамагнітных завад.
Індывідуальны і агульны экран (F/FTP, S/FTP, SF/FTP): Індывідуальныя экраны з фольгі для кожнай вітай пары, плюс агульны экран з фольгі, аплёткі, ці фольгі з аплёткай. Абараняе ад вонкавых завад і ад скрыжаваных завад паміж вітымі парамі.

Экранаваныя кабелі катэгорый 5e, 6/6A і 8/8.1 часцей за ўсё выкарыстоўваюць канструкцыю F/UTP (агульны экран з фольгі), тады як экранаваныя кабелі катэгорый 7/7A і 8/2 выкарыстоўваюць канструкцыю S/FTP (з агульнай металічнай аплёткай і фольгай для кожнай пары).

Абазначэнні для распаўсюджаных тыпаў кабеляў з вітых пар
Агульнапрынятая назва	Абазначэнне ISO/IEC 11801^[ru]	Агульны экран	Экран для пар
UTP	U/UTP	няма	няма
STP, ScTP, PiMF	U/FTP	няма	фольга
FTP, STP, ScTP	F/UTP	фольга	няма
STP, ScTP	S/UTP	аплётка	няма
SFTP, S-FTP, STP	SF/UTP	аплётка, фольга	няма
FFTP	F/FTP	фольга	фольга
SSTP, SFTP, STP PiMF	S/FTP	аплётка	фольга
SSTP, SFTP	SF/FTP	аплётка, фольга	фольга

Літарны код перад зваротнай рысай пазначае тып агульнага экрана для ўсяго кабеля, код пасля рысы пазначае тып індывідуальнага экранавання для кожнай вітай пары:

U = unshielded, без экрана

F = foil, фольга

S = braided screening, аплётка з дрота (толькі знешні экран)

TP = twisted pair, вітая пара

TQ = індывідуальны экран для двух вітых пар (на 4 правады)

Канструкцыя вітапарнага кабеля

Вітапарны кабель мае агульны дыяметр каля 5,2-6 мм. Кабель складаецца з некалькіх вітых пар. Праваднікі ў парах выраблены з маналітнага меднага дроту таўшчынёй 0,4-0,6 мм або з мноства больш тонкіх медных праваднікоў (кабель атрымліваецца больш гнуткі і звычайна выкарыстоўваецца ў патчкордах). Акрамя метрычнай, прымяняецца амерыканская сістэма AWG, у якой гэтыя велічыні складаюць 26-22 AWG. У стандартных 4-парных кабелях у асноўным выкарыстоўваюцца праваднікі дыяметрам 0,51 мм (24 AWG). Таўшчыня ізаляцыі правадніка — каля 0,2 мм. Матэрыял ізаляцыі — звычайна полівінілхларыд (ПВХ, англ. PVC), для больш якасных узораў 5 катэгорыі — поліпрапілен (ПП, англ. PP), поліэтылен (ПЭ, англ. PE). Асабліва высакаякасныя кабелі маюць ізаляцыю з успененага (ячэістага) поліэтылену, які забяспечвае нізкія дыэлектрычныя страты, або тэфлона, які забяспечвае шырокі працоўны дыяпазон тэмператур.

Таксама ўнутры кабеля часам сустракаецца так званая «разрыўная нітка» (звычайна капрон), якая выкарыстоўваецца для палягчэння раздзелкі знешняй абалонкі — пры выцягванні яна робіць на абалонцы падоўжаны разрэз, які адкрывае доступ да кабельнага стрыжня, гарантавана не пашкоджваючы ізаляцыю праваднікоў. Таксама разрыўная нітка, з прычыны сваёй высокай трываласці на парыў, выконвае ахоўную функцыю.

Вонкавая абалонка 4-парных кабеляў мае таўшчыню 0,5-0,9 мм у залежнасці ад катэгорыі кабеля і звычайна вырабляецца з полівінілхларыда з даданнем крэйды і павялічвае далікатнасць. Гэта неабходна для дакладнага аблома па месцы надрэзу лязом адрэзнай прылады. Для вырабу абалонкі могуць выкарыстоўвацца палімеры, якія не распаўсюджваюць гарэння пры групавой пракладцы і не вылучаюць пры нагрэве галагены (такія кабелі маркіруюцца абрэвіятурай англ. LSZH: low smoke zero halogen — малой дымнасці, які не вылучае галагенаў; расійская маркіроўка: F , НГ(B)-HF, НГ(C)-HF, НГ(D)-HF). Кабелі, якія не падтрымліваюць гарэнне і не вылучаюць дым, па еўрапейскіх стандартах дазваляецца пракладаць і выкарыстоўваць у закрытых абласцях, дзе могуць праходзіць паветраныя патокі сістэмы кандыцыянавання і вентыляцыі (так званых пленум-вобласцях). Кабелі для вонкавай пракладкі па-над полівінілхларыднай абалонкай маюць абалонку з поліэтылену для абароны ад сонечнага выпраменьвання. Гэтыя кабелі распаўсюджваюць гарэнне нават пры адзіночнай пракладцы. Адкрытая пракладка такіх кабеляў у будынках і збудаваннях забаронена.

У агульным выпадку, колеры не пазначаюць адмысловых уласцівасцяў, але іх ужыванне дазваляе лёгка адрозніваць камунікацыі c розным функцыянальным прызначэннем, як пры мантажы, так і абслугоўванні. Самы распаўсюджаны колер абалонкі кабеляў — шэры. У вонкавых кабеляў знешняя абалонка чорнага колеру. Аранжавая афарбоўка, як правіла, паказвае на негаручы матэрыял абалонкі.

Асобна трэба адзначыць маркіроўку. Маркіроўка на кабелі ў бухтах, акрамя даных пра вытворцу і тып кабеля, абавязкова ўключае ў сябе метровыя або футавыя пазнакі. Гэтыя пазнакі дазваляюць пазнаць даўжыню ўжо пракладзенага закрытым спосабам кабеля. Маркіроўка патч-кордаў не ўключае ў сябе пазнакі аб даўжыні.

Форма знешняй абалонкі кабеля «вітая пара» можа быць рознай. Часцей за іншых прымяняецца круглая форма. Для пракладкі пад дывановым пакрыццём можа выкарыстоўвацца плоскі кабель. У плоскім кабелі правады гэтак жа скручаныя ў пары, аднак пары не скручаныя вакол агульнай восі. У выніку плоскі кабель больш схільны ўплыву завад.

Кабелі для вонкавай пракладкі абавязкова маюць вільгацятрывалую абалонку з поліэтылену, якая наносіцца (як правіла) другім пластом па-над звычайнай, полівінілхларыднай. Акрамя гэтага, магчыма запаўненне пустэч у кабелі воданепрымальным гелем і браніраванне з дапамогай гафрыраванай стужкі ці сталёвага дрота.

Катэгорыі кабеля

Існуе некалькі катэгорый кабеля «вітая пара», якія нумаруюцца ад 1 да 8 і вызначаюць эфектыўны прапускальны частотны дыяпазон. Кабель больш высокай катэгорыі звычайна змяшчае больш пар правадоў і кожная пара мае больш віткоў на адзінку даўжыні. Катэгорыі неэкранаванай вітай пары апісваюцца ў стандарце EIA/TIA 568 (Амерыканскі стандарт праводкі ў камерцыйных будынках) і ў міжнародным стандарце ISO 11801, а таксама прыняты ДАСТ Р 53246-2008 і ДАСТ Р 53245-2008.

Катэгорыя	Паласа частотаў, МГц	Прымяненне	Заўвагі
1	0,1 (0,4?)	Тэлефонныя і старыя мадэмныя лініі	1 пара, не апісана ў рэкамендацыях EIA / TIA для перадачы даных (у Расіі ўжываецца кабель і наогул без скрутак — «локшына» — у яе характарыстыкі не горш, але больш уплыў завад). У ЗША выкарыстоўваўся раней, толькі ў «скручаным» выглядзе. Выкарыстоўваецца толькі для перадачы голасу ці даных пры дапамозе мадэма (не падыходзіць для сучасных сістэм)
2	1 (4?)	Старыя тэрміналы (такія кяк IBM 3270)	2 пары праваднікоў, стары тып кабелю, не апісана ў рэкамендацыях EIA/TIA для перадачы даных, падтрымліваў перадачу даных на хуткасці да 4 Мбіт/с, выкарыстоўваўся ў сетках Token ring і Arcnet (не падыходзіць для сучасных сістэм). Цяпер часам сустракаецца ў тэлефонных сетках.
3	16	10BASE-T, 100BASE-T4 Ethernet	4-парны кабель, выкарыстоўваецца пры пабудове тэлефонных і лакальных сетак 10BASE-T і token ring, падтрымлівае хуткасць перадачы даных да 10 Мбіт/с або 100 Мбіт/с па тэхналогіі 100BASE-T4 на адлегласці не далей за 100 метраў. У адрозненне ад папярэдніх двух, адпавядае патрабаванням стандарту IEEE 802.3. Цяпер выкарыстоўваецца ў асноўным для тэлефонных ліній.
4	20	token ring, зараз не выкарыстоўваецца	кабель складаецца з 4-х скручаных пар, выкарыстоўваўся ў сетках token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, хуткасць перадачы даных не перавышае 16 Мбіт/с па адной пары.
5	100	Fast Ethernet (100BASE-TX), Gigabit Ethernet (1000BASE-T)	4-парны кабель, выкарыстоўваецца пры пабудове лакальных сетак 10BASE-T, 100BASE-TX і 1000BASE-T і для пракладкі тэлефонных ліній, падтрымлівае хуткасць перадачы даных да 100 Мбіт/с пры выкарыстанні 2 пар і да 1000 Мбіт/с пры выкарыстанні 4 пар .
5e	125	Fast Ethernet (100BASE-TX), Gigabit Ethernet (1000BASE-T)	4-парны кабель, удасканаленая катэгорыя 5 (удакладненыя/палепшаныя спецыфікацыі). Хуткасць перадач даных да 100 Мбіт/с пры выкарыстанні 2 пар і да 1000 Мбіт/с пры выкарыстанні 4 пар. Кабель катэгорыі 5e з’яўляецца самым распаўсюджаным і выкарыстоўваецца для пабудовы камп’ютарных сетак. Часам сустракаецца дзвюхпарны кабель катэгорыі 5e. Перавагі гэтага кабелю ў ніжэйшым сабекошце і меншай таўшчыні.
6	250	10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T)	неэкранаваны кабель (UTP) складаецца з 4 пар правадыроў і здольны перадаваць даныя на хуткасці да 10 Гбіт/з на адлегласць да 55 м. Дададзены ў стандарт у чэрвені 2002 года.
6_A	500	10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T)	складаецца з 4 пар праваднікоў і здольны перадаваць даныя на хуткасці да 10 Гбіт/с на адлегласць да 100 метраў. Дададзены ў стандарт у лютым 2008 года, ISO/IEC 11801:2002 папраўка 2. Кабель гэтай катэгорыі мае або агульны экран (F/UTP), або экраны вакол кожнай пары (U/FTP).
7	600	10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T)	спецыфікацыя на гэты тып кабелю зацверджана толькі міжнародным стандартам ISO 11801, але не ANSI/TIA-568-C. Хуткасць перадачы даных да 10 Гбіт / с. Кабель гэтай катэгорыі мае агульны экран і экраны вакол кожнай пары (F/FTP ці S/FTP).
7_A	1000	10 Gigabit Ethernet (10GBASE-T)	Міжнародны стандарт ISO 11801, хуткасць перадачы даных да 10 Гбіт/с. Агульны экран і экраны вакол кожнай пары (F/FTP ці S/FTP).
8/8.1^[ru]	1600-2000	40 Gigabit Ethernet (40GBASE-T)	У распрацоўцы, тэхнічная рэкамендацыя ISO/IEC TR 11801-99-1 і міжнародны стандарт ISO 11801 рэдакцыя 3 (для Cat. 8.1), амерыканскі стандарт ANSI/TIA-568-C.2-1 (для Cat. 8). Цалкам сумяшчальны з кабелем катэгорыі 6A. Хуткасць перадачы даных да 40 Гбіт / с пры выкарыстанні стандартных канектараў 8P8C. Кабель гэтай катэгорыі мае альбо агульны экран, альбо экраны вакол кожнай пары (F/UTP ці U/FTP).
8.2^[ru]	1600-2000	40 Gigabit Ethernet (40GBASE-T)	У распрацоўцы, міжнародны стандарт ISO 11801 рэдакцыя 3. Цалкам сумяшчальны з кабелем катэгорыі 7A. Хуткасць перадачы даных да 40 Гбіт /с пры выкарыстанні стандартных канектараў 8P8C або GG45 / ARJ45 і TERA. Кабель гэтай катэгорыі мае агульны экран і экраны вакол кожнай пары (F/FTP ці S/FTP).

Кожная асобна ўзятая вітая пара, уваходная ў склад кабеля, прызначанага для перадачы даных, павінна мець хвалевы супраціў 100±15 Ом, у адваротным выпадку форма электрычнага сігналу будзе скажоная і перадача даных стане немагчымай. Чыннікам праблем з перадачай даных можа быць не толькі няякасны кабель, але таксама наяўнасць «скрутак» у кабелі і выкарыстанне разетак ніжэйшай катэгорыі, чым кабель.

Часам пад выглядам вітай пары могуць прадаваць кабелі з амедненага сталёвага провада (Copper Clad Steel, CCS). Жылы провада з алюмінія, пакрытага тонкім пластом медзі з’яўляюцца менш устойлівымі да выгібу і менш даўгавечнымі. Падобныя CCA-кабелі і CCS-кабелі не адпавядаюць катэгорыям EIA/TIA 568 з-за падвышанага ўзроўня згасання сігналу; таксама стандарт прадугледжвае выраб жылаў толькі з медзі. Аднак, з прычыны выключна нізкага кошту, такія кабелі часта знаходзяць ужыванне ў побыце, а таксама для пракладкі ліній, працягласць якіх адносна невялікая.