Основы построения компьютерных сетей (стр. 9 )

рефлектометра можно увидеть и присутствие отрезка «неправильного» кабеля. Рефлектометр имеется в составе довольно дорогих приборов для проведения динамических испытаний кабельной проводки (например, Fluke DSP-100, см. приложение А. З).

кабели — витая пара

Витая пара в качестве среды передачи используется во всех современных сетевых технологиях, а также в аналоговой и цифровой телефонии. Унификация пассивных элементов сети на витой паре стала основой для концепции постороения структурированных кабельных систем (см. 5.1), независимых от приложений (сетевых технологий). Любые сети на витой паре (кроме устаревшей LocalTalk) основаны на звездообразной физической топологии, которая при соответствующем активном оборудовании может служить основой для любой логической топологии.

3.3.1. Кабели

Кабели на скрученной, или ватой паре (Twisted Pair cable или ТР), в отличие от коаксиального кабеля, симметричны и используются для дифференциальной (балансной) передачи сигнала. Отсюда и происходит иное название этих кабелей — симметричные (balanced cable), под которое подпадают и редко используемые кабели из четверок проводов. Иногда это название переводят как «сбалансированные», но это слово характеризует скорее свойство (качество), чем принцип. Скрученная пара проводов по свойствам существенно отличается от пары тех же прямых проводов, идущих рядом параллельно друг другу. При скручивании оказывается, что проводники идут всегда под некоторым углом друг к. другу, что снижает емкостную и индуктивную связь между ними. Кроме того, значительный отрезок такого кабеля для внешних полей оказывается симметричным (круглым), что снижает его чувствительность к наводкам (по дифференциальной помехе) и внешние излучения при прохождении сигнала. Чем мельче шаг скрутки, тем меньше перекрестные помехи, но и больше погонное затухание кабеля, а также время распространения сигнала. Кабель может иметь различное исполнение, отдельные пары могут иметь экран из медной проволоки и/или фольги. В общий экран могут быть заключены и все пары кабеля. Впервые в сетевых технологиях витая пара была применена в сетях Token Ring — так называемый кабель IBM STP Туре 1. Это был (и есть) дорогой и громоздкий кабель, требующий применения довольно крупных коннекторов. В настоящее время кабели на витой паре постоянно совершенствуются, главным образом в сторону расширения полосы пропускания. 100МГц— это уже обычное значение для полосы пропускания кабеля, прорабатываются стандарты на кабели с полосой до 600 МГц. Определим некоторые понятия, имеющие отношение к кабелям и проводам на основе витой пары.

Провод витая пара представляет собой два скрученных изолированных проводника. Такой провод применяют для кроссировки (cross-wires) внутри коммутационных шкафов или стоек, но никак не для прокладки соединений между помещениями. Кроссировочный провод может состоять из одной, двух, трех и даже четырех витых пар.

Кабель отличается от провода наличием внешнего изоляционного чулка racket). Этот чулок главным образом защищает провода (элементы кабеля) от механических воздействий и влаги. Наибольшее распространение получили кабели, содержащие две или четыре витые пары. Существуют кабели и на большое число

пар — 25 пар и более.

Шнур (cord) представляет собой отрезок гибкого (многожильного) кабеля относительно небольшой длины.. Типичный пример — коммутационный шпур (patch cord) — отрезок многожильного 4-парного кабеля длиной 1-5 м с модульными 8-контактными вилками (RJ-45) на концах.

Категория (Category) витой пары определяет частотный диапазон, в котором ее применение эффективно (ACR имеет положительное значение). В настоящее время действуют стандартные определения 6 категорий кабеля (Category 1... Category 5е), прорабатывается 6-я категория и ожидается появление кабелей категории 7. Частотные диапазоны применимости кабелей различных категорий приведены в табл. 3.3. Категории определяются стандартом Е1А/Т1А 568А. В последней графе приводится классификация линий связи, обеспечиваемых этими кабелями, по стандарту ISO 11801 и EN 50173.

Употребление в характеристиках или наименовании кабеля слова PowerSum означает более жесткий подход к определению перекрестных паводок (см. выше). Кабели категории 5 PowerSum имеют больший запас по NEXT и ACR, чем обычные кабели категории 5. Эти 4-парпые кабели гарантируют работоспособность разделяемого кабеля (см. 5.3.2) для lOOBascTX.

Таблица 3.3. Классификация кабелей на витой паре

Категория	Класс линии	Полоса частот, МГц	Типовое сетевое приложение	,--—i
1	A	0.1	Аналоговая тс'лс(})онпя
2	В	1	Цифровая телефония. ISDN i
3	С	16	lOBasc-T (Ethernet)
4	-	20	Token Ring 16 Мопт/е	i i
5	D	100	lOOBase-TX (Fast Ethernet)	~"\
5е	D	125	lOOOBase-TX (Gigahit Ethernet)
6'	El	-	-^-\
71	Fl	600	-

Категории 6 и 7 еще нс стандартизованы.

, Кроме общепринятых обозначений кабелей по категориям, существует и •классификация кабелей по типсич (Type), введенная фирмой IBM (табл. 3.4). Э эту классификацию кроме медных кабелей попали и оптоволоконные. Поня-»,1ия тип (Type) и категория (Category) иногда путают, но в названиях кабелей по ^Классификации IBM обычно присутствует имя этой фирмы и слово «Type».

Таблица 3.4. Кабельная система IBM

Тип	Конструкция	Применение
Type 1	22 AWG одножнльньш. 2 пары STP 150 0м в индивидуальном фольговом и общем плетеном экране	Token Ring, стационарная проводка. Очень жесткий и громоздкий, но имеет лучшие характеристики передачи
Type 2	22 AWG одножильный. 2 пары STP 150 0м в индивидуальном фольговом и общем плетеном экране + 2 пары UTP	Телефония + Token Ring, стационарная проводка. Очень толстый, тяжелый и жесткий
ТуреЗ	22 или 24 AWG. 2, 3 или 4 пары UTP	Телефония, с фильтрами может использоваться и для Token Ring 16 Мбит/с (не рекомендуется)
Type 5	2 оптоволокна 100/140 мкм	Token Ring
Type 6	26 AWG многожильный. 2 пары STP 150 0м	Шнуры и перемычки для Token Ring
Type 6A	26 AWG многожильный. 2 пары STP 150 0м без индивидуальных экранов	Шпуры и перемычки для Token Ring
TypeS	26 AWG, многожильный плоский. 2 пары STP 150 0м	Подковерный для шнуров Token Ring
Type 9	26 AWG многожильный или одножильный. 2 пары STP 150 0м	Облегченная проводка для Token Ring (plenum), перемычки и коммутационные шнуры

Иногда в обозначениях типов кабеля присутствуют цифры, вводящие в заблуждение. Так, например, фирмой MOHAWK/CDT выпускается кабель MegaLAN400, который тестирован в диапазоне частот до 400 МГц. Однако это означает, что его характеристики нормированы в этом диапазоне, но на 400 МГц у него ACR будет уже отрицательным. Фактически этот кабель применим для частот до 200 МГц (на 155 МГц у него ACR не меньше 10 дБ).

Витая пара может быть как экранированной (shielded), так и неэкранированной (unshielded), вид кабелей приведен на рис. 3.19. Терминология конструкций экрана неоднозначна, здесь используются слова braid (оплетка), shield и screen (экран, защита), foil (фольга), tinned drain wire (луженый «дренажный» провод, идущий вдоль фольги и слегка ее обвивающий).

Рис. 3.19. Кабели витая пара: а — UTP категории 3-5, б — UTP категории 6, в — ScTP, FTP, г — SFTP, д — STP Type I, e —- PiMF. I — провод в изоляции, 2 — внешняя оболочка, 3 — сепаратор, 4 — экран из фольги, 5 — дренажный провод, б — экранирующая оплетка

Неэкранированная витая пара (НВП) больше известна по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Если кабель заключен в общий экран, но пары не име-

ют индивидуальных экранов, то, согласно стандарту (ISO 11801), он тоже относится к неэкранированным витым парам и обозначается UTP или S/UTP (правда, АМР такой кабель обозначает как STP, но со словесными примечаниями). Сюда же относится ScTP (Screened Twisted Pair) или FTP (Foiled Twisted Pair) -кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги, а также SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) - кабель, у которого общий экран состоит из фольги

и оплетки.

Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновидностей, но каждая пара обязательно имеет собственный экран:

1 STP с обозначением вида «Type хх» — «классическая» витая пара, введенная IBM для сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в отдельный экран из фольги (кроме типа 6A), обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс — 150 0м. Провод может быть одножильным или многожильным калибра 22-26 AWG. Одножильный кабель 22 AWG может иметь полосу пропускания до 300 МГц.

1 STP категории 5 — общее название для кабеля с импедансом 100 0м, имеющего отдельный экран для каждой пары, который может иметь различное исполнение (фольга, оплетка, их комбинация). Иногда под этим же названием идет кабель, имеющий только общий экран (фирма АМР).

I PiMF (Pair in Metal Foil) — кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары находятся в общем экранирующем чулке. От STP Туре 1 этот кабель отличается числом пар (здесь их четыре) и более широкой полосой частот (выпускается и на 600 МГц).

I SSTP (Shielded-Screened Twisted Pair) категории 7 - кабель, аналогичный PiMF.

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт Е1А/Т1А-568А определяет два значения — 100 и 150 0м, стандарты ISOI 1801 и EN 50173 добавляют еще и 120 0м. Требования к точности выдерживания импеданса в рабочей полосе частот обычно лежат в диапазоне ±15 % от номинала. Заметим, что. кабель UTP чаще всего имеет импеданс 100 0м, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 0м. В настоящее время существуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 0м. Оконечное оборудование выпускается в модификациях как для экранированной (STP), ,Т&к и, неэкранированной (UTP) витой пары. С кабелем, имеющим хотя бы один ^кран (STP, ScTP, FTP, PiMF), используются разъемы, обеспечивающие соединение экранов и (не всегда) экранирование. Импеданс применяемого кабеля 'должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном 1^учае помехи, возникающие от отраженного сигнала (см. выше), могут привести к неработоспособности соединений. Особенно это критично для высоких час-1^Т (100 МГц и выше). ' ^ 1^ При необходимости использования кабеля и аппаратуры с несовпадающими Цйсачениями импеданса следует применять согласовател^ импедансов — волновые Ц^аптеры. Такой согласователь представляет собой небольшое пассивное устрой-1^0 (чаще всего согласующий трансформатор), включаемое между стыкуемы-ЦЦ^епями. Существуют разнообразные согласователи, из которых наиболее

распространены переходники 100/150 0м для витой пары. Существуют и переходники 50 0м коаксиальный кабель/м витая пара, позволяющие подключать сегмент сети Ethernet IOBase2 или IOBase5 через витую пару (но не к сети lOBaseT!). Эти переходники имеют название Balun (balance-unbalance).

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4. Существуют и двойные конструкции — два кабеля по две или четыре пары заключены в смежные изоляционные чулки. В общий чулок могут быть заключены и кабели STP+UTP. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки по 6 штук 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в телефонии, поскольку изготовление многопарных кабелей высоких категорий — задача очень сложная.

Каждая пара кабеля имеет свой шаг скрутки, отличающийся от соседних. Этим обеспечивается снижение взаимной индуктивности и емкости проводов пар, а следовательно, и снижение перекрестных наводок. Поскольку от шага скрутки зависят волновые характеристики пары (скорость распространения, им-педанс, затухание), пары в кабеле не идентичны. Каждая пара в отрезке кабеля имеет свою «электрическую длину», определяемую через время распространения сигнала и номинальную (для данного кабеля) скорость распространения волны. «Электрическая длина» пары будет отличаться от «механической», измеренной рулеткой. Иногда применяют переменный шаг скрутки для каждой пары — это выравнивает усредненные параметры пар при сохранении допустимого уровня перекрестных помех. Кабели разных производителей по шагу скрутки различаются (табл. 3.5).

Таблица 3.5. Шаг скрутки ^мм) витых пао в кабелях категсюии 5

Фирма-изготовитель	Цвет пары
	Синий	Оранжевый	Зеленый	Коричневый
BICC Brand Rex	18	15	20	12
Belden	25	20	16	32
General Cable	14	17	12	20
Lucent Technologies	15	13	20	24
Mohawk/CDT	25	17	28	20

Кабели чаще всего бывают круглыми — в них элементы собираются в пучок. Существуют и плоские кабели, используемые в телефонии для подключения оконечного оборудования, но в них пары проводов обычно не скручены, так что высокие рабочие частоты для них не реализуемы. Существуют и специальные плоские кабели для прокладки коммуникаций под ковровыми покрытиями (undercarpet cable), среди которых есть и кабели категорий 3 и 5.

По калибру — сечению проводников — кабели маркируются в соответствии со стандартом AWG (American Wire Gauge — американские калибры проводов). В основном применяются проводники 26 AWG (сечение 0,13 мм^ погонное сопротивление 137 Ом/км), 24 AWG (0,2-0,28 мм^ 60-88 Ом/км) и 22 AWG (0,33-0,44 мм^ 39-52 Ом/км). Однако калибр проводника не дает информации о толщине провода в изоляции, что весьма существенно при заделке концов ка-

беля в модульные вилки, и внешнем диаметре кабеля, по которому можно рассчитать сечение требуемых кабельных каналов.

Проводники могут быть жесткими одножильными (solid) или гибкими многожильными (stranded или flex), состоящими обычно из 7 проволочек (7-strand). Кабель с одножильными проводами обладает лучшими и более стабильными характеристиками. Его применяют в основном для стационарной проводки (он и дешевле многожильного), которая составляет наибольшую часть в кабельных линиях. Многожильный гибкий кабель применяют для соединения оборудования (абонентского и телекоммуникационного) со стационарной проводкой и коммутационных шнуров.

Для многопарных кабелей стандартизована цветовая маркировка проводов, позволяющая быстро и безошибочно выполнять их разделку без предварительной прозвонки. Каждая пара имеет условно прямой (Tip) и обратный (Ring) провод. Маркировка для 25-парного кабеля приведена в табл. 3.6, для 4-парно-го — в табл. 3.7, кроме основного варианта имеется и альтернативная маркировка. Дешевые «беспородные» кабели зачастую имеют невнятную маркировку — в паре с каждым цветным проводом идет просто белый, что осложняет визуальный контроль правильности разделки.

Таблица 3.6. Цветовая маокиоовка 25-паоного кабеля

Номер пары	Цвет: основной/полоски
	Прямой (Tip)	Обратный (Ring)
1	Белый/синий	Синий/белый
, 2	Белый/оранжевый	Оранжевый/белый
3	Белый/зеленый	Зеленый/белый
4	Белый/коричневый	Коричневый/белый
5	Белый/серый	Серый/белый
6	Красный/синий	Синий/красный
7	Красный/оранжевый	Оранжевый/красный
8	Красный/зеленый	Зеленый/красный
9	Красный/коричневый	Коричневый/красный
10	Красный/серый	Серый/крещеный
11	Черный/синий	Синий/черный
;,^	Черный/оранжевый	Оранжевый/черный
^	Черный/зеленый	Зеленый/черный
-14	Черный/коричневый	Коричневый/черный
hi5	Черный /серый	Серый/черный
ie	Желтый/синий	Синий/желтый
^7	Желтый/оранжевый	Оранжевый /желтый
	Желтый /зеленый	Зеленый/желтый
^	Желтый/коричневый	Коричневый/желтый
^	Желтый /серый	Серый /желтый
141	Фио лотовый /синий	Синий /фио лотовый

Номер пары	Цвет: основной/полоски
	Прямой (Tip)	Обратный (Ring)
22	Фиолетовый/оранжевый	Оранжевый/фиолетовый
23	Фиолетовый/зеленый	Зеленый/фиолетовый
24	Фиолетовый/коричневый	Коричневый/фиолетовый
25	Фиолетовый/серый	Серый/фиолетовый

Таблица 3.7. Цветовая маркировка 4-парного кабеля