Csavart érpár: teljesítmény, jellemzők, cél

A sodrott Párok alacsony költsége kibővítette azok használatának lehetőségét rövid hatótávolságú elosztórendszerekben vagy in-line alkalmazásokban, beleértve a helyi hurkot, a vezetéket és a hálózati terminált. Az évek során a csavart érpár sávszélessége az Internet igényeihez drámaian megnőtt. A kezdeti 10 Mbit/s szabvány óta a haladás felgyorsította a hálózatot 100 Mbit/s-ra, majd 1 Gbit/s-ra. A közelmúltban 10 Gigabites Ethernet biztosította a sebességet, szükséges új alkalmazások. Ezeket a frissítéseket nagyrészt a processzor sebességének növekedése okozta, ami lehetővé tette a hálózatok számára, hogy elkerüljék a kommunikációs szűk keresztmetszeteket.

Az Internetkábelek szabványosítása

A csavart érpár két körülbelül 1 mm vastag rézhuzalból áll. Külön-külön műanyag szigeteléssel vannak lezárva, spirál alakúra csavarva. A polietilén, a polivinil-klorid, a polimer gyanta és a Teflon olyan anyagok, amelyeket védelmi célokra használnak.

A csavarás célja az elektromos interferencia csökkentése a környezet. A csavart érpár teljesítménye vagy teljesítménye javul a hosszonkénti csavarások számának növekedésével. Ha két vezeték párhuzamosan helyezkedik el, és elektromágneses interferencia jön létre bennük, például egy közeli villanymotorból, akkor a zajforráshoz közelebb elhelyezkedő vezetékben fordulnak elő, ami magasabb feszültségszintet eredményez az egyikben, mint a másikban.

Az ilyen kábelek szabványosítását az ISO / IEC JTC1 / SC25 / WG3 nemzetközi követelményeinek, valamint az olyan szervezeteknek, mint a TIA / EIA - az Egyesült Államok távközlési iparának Szövetsége.

Fő kábelkategóriák:

• 3 (10BaseT);
• 4 (10BaseT 16.0 Mbit/s);
• 5 (10BaseT, Token-gyűrű 16.0 Mbps és TPD 100.0 Mbit/s);
• 5e (az R típus 100 sávszélességre fejlődött.0 MHz);
• 6 (200 MHz sávszélesség esetén);
• 7 (600 MHz csavart érpár sávszélesség).

Ezeket az áthallásnak megfelelően hasonlítják össze, vagyis a jelenergia egy részének elvesztését egy másik áramkör közelsége és csillapítása miatt.

A zaj hatása a csavart vezetékekre

A zaj egyenetlen terheléshez és jelkárosodáshoz vezet, akkor a vevő oldalán különbségek lesznek. Ha két vezeték meg van csavarva, akkor az interferencia kumulatív hatása mindkét vezetékre azonos, tehát minden vezeték fele az idő felénél közelebb van a zajforráshoz, a másik felében pedig távolabb, a következő körben az ellenkezője igaz, tehát a vevő oldalán nem lesz különbség, mivel a nem kívánt jelek kialszanak.

A csavart érpár teljesítményének növelésének fontos feltétele a kalibrálás. Az érzékelő a vezető vastagságának mértéke. Minél vastagabb a vezeték, annál erősebb a jel egy adott távolságban, annál jobb a közeg jellemzői. A csavart érpár tényleges sávszélessége számos tényezőtől függ, beleértve a vezető méretét, az áramkör hosszát és az erősítők (átjátszók)közötti távolságot.

A csavart érpár analóg vagy digitális jel továbbítására használható, a frekvenciatartomány pedig 100 Hz-től 5 MHz-ig terjed. A leggyakoribb alkalmazás a telefonrendszer IS. A csavart érpárat a távolság korlátozza. Ahogy növekszik a hálózat elemei között, a csillapítás növekszik, a csavart érpár sávszélessége pedig egy adott frekvencián csökken.

A WAN vezetékek típusai

Kétféle sodrott pár létezik: árnyékolatlan (UTP) és árnyékolt (STP). Az UTP színkódolt rézhuzalokból készül, de szigetelőként nem tartalmaz fonatot az interferencia elleni védelem érdekében. Az egyes kábelek huzalpárjai méterenként eltérő számú csavarral rendelkeznek. Az UTP különböző kategóriái vannak.

Az STP rézhuzalok párjából készül, amelyek össze vannak csavarva. A párokat fóliával vagy fonott hálóval, valamint PVC külső héjjal borítják. Ez a fólia vagy háló megakadályozza az elektromágneses interferencia bejutását és kiküszöböli az áthallást.

A képernyőt úgy kell földelni, hogy a fólia vagy a szövött háló ne váljon mágnesként a villamos energia számára. A vezetékek csavarása csökkenti a zaj vagy a külső interferencia hatását. Az egységnyi hosszúságú fordulatok száma meghatározza a kábel minőségét, a több fordulat pedig jobb minőséget jelent.

Az STP kevésbé érzékeny a zajra, mint az UTP, ezért csökkenti az áthallást. Az STP hátrányai - megfelelően földelni kell, és drágább, mint az UTP.

A csavart érpár előnyei:

1. Mindkét analóg továbbítására szolgál. digitális adatok.
2. Viszonylag könnyen megvalósítható .
3. A legolcsóbb módja a rövid távolságok továbbításának.
4. Ha a kábel egy része sérült, az nem érinti a teljes hálózatot.

A csavart érpár hátrányai:

1. Gyenge zajvédelmet biztosít, ami nagyobb jel torzulást eredményez.
2. A csillapítás nagyon magas.
3. Támogatja az alacsonyabb sávszélességet más környezetekhez képest.
4. 10 Mbit/s sebességet biztosít 100 m-ig.
5. Nagyon gyenge biztonságot nyújt, és viszonylag könnyen használható.
6. Mivel vékony méretűek, könnyen megsérülhetnek.

A kábelek általános tulajdonságai

A hatás a vezető vastagságától függően nyilvánul meg. Minél vastagabb a huzal, annál alacsonyabb az ellenállás, annál erősebb a jel egy adott távolságban, annál jobb a közeg jellemzői. A vastagabb huzalok a nagyobb szakítószilárdság előnyét kínálják. A kalibrációs számok regresszívek. Más szavakkal: minél nagyobb a szám, annál kisebb a vezető.

Egypárú konfiguráció - több pár kombinálódik oly módon, hogy minimalizálja a több eszköz, például PBX vagy KTS elektronikus telefonközpontok, adatterminálok és modem egyetlen munkaállomáshoz történő csatlakoztatásával kapcsolatos telepítési költségeket.

Sávszélesség-a csavart érpárú kábel tényleges kapacitása számos tényezőtől függ, beleértve a vezető méretét, az áramkör hosszát és az erősítők (átjátszók)közötti távolságot. A nagy sávszélességű (frekvenciájú) alkalmazás zavarhatja a többi jelet párban, közvetlen közelében.

Biztonság-a csavart érpár eredendően nem biztonságos átviteli közeg. Viszonylag egyszerű fizikai csapokat elhelyezni az UTP-n. Ezenkívül a sugárzott energia antennák vagy induktív tekercsek segítségével könnyen elfogható, anélkül, hogy fizikai csapot kellene elhelyezni.

Adatátviteli sebesség

Míg a kábelhálózati szabványok meghatározzák a telepített rendszer sávszélességét, az adatok továbbításának tényleges sebessége az elektronikus kialakításától függ csatlakoztatott berendezések. A rendszer sávszélességét megahertzben (MHz), az adatátviteli sebességet bit / másodpercben kell megadni: Mbit / s vagy Gbit / s.

Bár a csavart érpárú csatlakozási kategória határozza meg a maximális sávszélességet, a kábel által ténylegesen továbbított maximális adatátviteli sebességet a kábelrendszer elektronikus berendezése határozza meg. A szabványosított adatátviteli sebesség általában tíz multiplicitással növekszik.

A Cat5e kábelek sebessége támogatja a nagy hálózati teljesítményt. A fejlett 5. kategóriájú kábelek akár 1000 Mbps gigabites Ethernet sebességet is képesek biztosítani. A kábellel csatlakoztatott eszközöknek, beleértve a kapcsolókat és az útválasztókat, szintén meg kell tartaniuk a kívánt sebességet.

A Cat5e 100 MHz sávszélességet biztosít, bár akár 350 MHz-es képességekkel rendelkező változatok is rendelkezésre állnak. A kábel kevesebb áthallást és interferenciát biztosít az eredeti Cat5-hez képest. A Cat5e sebessége és elérhetősége miatt általában vezetékes LAN-ban használják, amelyek nagy teljesítményigényűek és 20% - kal olcsóbbak, mint a Cat6.

Árnyékolatlan UTP rendszer

UTP áramkör az UTP árnyékolatlan kábelt jelent. Ez egy 100 ohmos rézkábel, amely 2-1800 árnyékolatlan sodrott párból áll, amelyeket külső héj vesz körül. Nincs fém pajzsuk. Ezáltal a kábel átmérője kicsi, de nem védett az elektromos interferenciától. A csavar segít javítani az elektromos interferenciával és az elektromágneses interferenciával szembeni ellenállását.

Vízszintes kábelek esetén a párok száma általában 4 pár. A törzskábelek esetében a párok száma általában 25-tel növekszik, mivel a többpárosú UTP kábeleket 25 párból álló összekötő csoportba állítják össze. Mind a vízszintes, mind a fő UTP kábelek rézvezetéke 22 AWG vagy 24 AWG. A 24 AWG a leggyakoribb méret, de a nagyobb teljesítményű kábelek, például a 6.kategóriájú UTP 23 AWG rézhuzalt használnak.

Kábel szilárd vezetővel

Ahogy a neve is sugallja, a szilárd huzalú UTP kábeleknek egy szilárd rézhuzaluk van. Amellett, hogy fizikailag erősebbek és könnyebben kezelhetők, kiváló csavart érpárú elektromos jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek szélesebb frekvenciatartományban is stabilak maradnak.

A tömörvezetékes kábelek átmérője miatt kisebb egyenáramú ellenállással és kisebb érzékenységgel rendelkeznek a nagyfrekvenciás hatásokkal szemben. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik az egymagos kábelek használatát, amelyek hosszabb adatátvitelt és nagyobb adatátviteli sebességet biztosítanak, mint a többmagos társaik. UTP kábelek mind vízszintes, mind csomagtartó alkalmazásokhoz.

Csavart UTP kábel kép

Csavart vezeték UTP kábel kép-a sodrott huzalú kábeleket általában összekötő kábelekként használják a munkaterületeken vagy a telekommunikációs helyiségekben. A sodrott kábel sodrott párjában minden egyes vezető rövidebb hosszúságú vezetékkötegből áll. Úgy vannak elrendezve, hogy több vezeték veszi körül az egyik vezetéket a gerenda közepén, egy sodrott pár áteresztőképességével 8 vezetékek egy pár felett 4.

A külső vezetékeket spirálba tekerjük a központi vezeték körül egy csavarásnak nevezett eljárással. A sodrott huzalok együttesen egy vezetőt alkotnak, amelynek teljes átmérője megközelítőleg megegyezik a vezető átmérőjével egy szilárd kábelben, de sokkal kisebb vezetőképességű területtel (a vezetőképes huzal vezetőinek kisebb átmérője alapján). A vezetékvezetékek magja védi őket, és rugalmasságot biztosít a többmagos kábelek számára.

Az UTP kábeleket elsősorban LAN-hoz használják. Használhatók hangátvitelhez, alacsony és nagy sebességű adat -, hang-és személyhívó rendszerekhez, valamint épületautomatizáláshoz és vezérlőrendszerekhez. Az UTP kábel mind vízszintesen, 8 magos csavart érpárral, mind a csomagtartó alrendszerekben használható.

A vízszintes UTP kábelek 8 állású moduláris csatlakozóval rendelkeznek a munkaterületen. Az RJ45 csatlakozó egy 8 vezetékes kompakt moduláris csatlakozó, amelyet UTP adatkábel csatlakoztatására használnak. Az RJ45 aljzatokat úgy tervezték, hogy támogassák az 5., 5e., 6. vagy 6A. kategória bizonyos jellemzőit, ezért meg kell egyezniük annak a kábelnek a kategóriájával, amelyhez csatlakoznak.

USB hosszabbító kábel csavart érpáron keresztül

Néha vannak olyan helyzetek, amikor az USB-kábelt 5, 15, 30 méter vagy annál nagyobb távolságra kell nyújtani. Ezt önállóan lehet elvégezni, ma már számos megoldás közül lehet választani. Mindez a maximális Kábelhossz korlátaitól, valamint annak minőségétől függ.

Először meg kell mennie az USB bővítési lehetőségekhez, hogy megértse az ilyen kábel hosszának fő korlátait. Az USB 2.0 eszközök közötti maximális Kábelhossz.5 méter, és az USB 3.x 3 méter. Aktív USB-kábelek vagy átjátszók használata esetén a hosszkorlátozás attól függ, hogy egy aktív USB-kábelt használnak-e vagy sem. Számukra az Aktív kábel hossza az USB-hez.A 2.0 30 méter, az USB 3 pedig.x – 18 méter. Ha hagyományos kábelt használ, akkor a hosszabbító kábel maximális hossza csavart érpáron USB 2.0 körülbelül 20 méter, és ajánlott USB 3.x-10 méter.

Például csatlakoztatnia kell egy USB mikrofont vagy webkamerát a Konferenciaterem asztalától a falra szerelhető televíziókhoz, amelyek körülbelül 25 méterre vannak. Egy ilyen kapcsolat létrehozásához egy Hall Kutatóeszközt használnak.

Ethernet vezetékek összehasonlítása

A Cat5e és a Cat6 két különböző Ethernet kábel, amelyek szabványos kategóriákba vannak besorolva. A " Cat " a "Kábelkategóriára" utal, az "5e" és a "6" kifejezések pedig különböző szabványokra utalnak.

A Cat5e kábel a Cat5 továbbfejlesztett változata, megnövelt csavart érpárú 5e sávszélességgel. Elődjének dizájnját és 100 MHz-es sávszélességét örökölve a Cat5e optimalizált adatátviteli sebesség és áthallásvédelmi előírások bevezetésével javítja a teljesítményt. 10-szer gyorsabban továbbítja az adatokat, mint egy Cat5 kábel, akár 1000 Mbps. Támogatja a Gigabit Ethernet-et, és gyakran használják otthoni hálózatban, különböző hosszúságú és forrású vezetékekkel.

A Cat5e és a Cat6 kábel közös RJ45 kábelcsatlakozókkal és tervezési funkció sodrott érpárú rézhuzalból. Ezek teljesen más Ethernet kábel szabványok. A Cat5e RJ45 kábel alacsonyabb átviteli teljesítményt nyújt, a Cat6 (kábel) RJ45 pedig 250 MHz-es sávszélességgel, nagyobb adatátviteli sebességgel és jobban ellenáll az áthallásnak és a zajnak. A következő részlet a funkcionális különbségek bemutatására szolgál.

Mind a Cat5e, mind a Cat6 4 sodrott érpárú rézhuzalból áll, szigetelésükhöz hosszanti elválasztóval. Ez a kialakítás csökkentheti a különböző vezetékek közötti elektromágneses interfészt. A Cat5e-hez képest, amely egyenlő távoli áthallást (FEXT), visszatérési veszteséget és beillesztési veszteséget biztosít, a Cat6-nak alacsonyabb a közeli áthallása (NEXT). Egyszerűen fogalmazva, a Cat6 kábel magas SNR-vel (Signal Noise factor) rendelkezik, amely kevesebb zajt, kevesebb hibát és nagyobb sebességet és maximális csavart érpár sávszélességet biztosít a jel továbbításakor.

Csavart érpár tesztelés

A modern távközlési berendezésekben a nagy számú sodrott párral rendelkező kábel egyre gyakoribbá válik a fő keresztkapcsoló és a közbenső keresztkapcsoló kialakításában. Ennek eredményeként a 100 pár, a 300 pár és a magasabb Párok gyakoriak a fő és a kiegészítő csatornáknál. Ezek a nagyszámú kábel általában színkódolt kötőanyagokat tartalmaznak, amelyek azonosítják az egyes 25 páros kötegeket.

Előfordulhat, hogy ezeket a kötőanyagokat helytelenül irányítják át a blokk megfelelő pozícióira. Ezenkívül a kötőanyagok tévesen vághatók le, ha a kábel helytelenül van törve, ezért tesztelni kell őket.

Működési algoritmus:

1. A sodrott érpár sávszélességének ellenőrzése előtt a kábel egyik végét leválasztják és levágják, és egy hangjelet vezetnek át minden 25 pár kábelen egy hanggenerátor és egy pár keresztvezeték segítségével.
2. Vágja le az első 25 pár első párját az ütköző penge tompa oldalával. Ez megakadályozza a keresztirányú huzal vágását. Ezután a második halmaz második párjára, a harmadik halmaz harmadik párjára lépnek, és ugyanúgy folytatják, amíg az összes 25 pár halmazt keresztezik.
3. Induktív erősítő segítségével a kábel másik végére mennek, és megtalálják a hangjelet. Ha az összes gerendát helyesen vezetik át a blokkmezőn, akkor a hangnak ezen a mezőn kell mozognia abban a sorrendben, amelyben a teszt keresztvonalat levágták.
4. Akár 600 sodrott érpárú kábel tesztelhető egyszerre egy 110 vezetékes egységen anélkül, hogy ugyanazt a 25 páros csomagot kétszer használná.

Az Ethernet fejlődése

Az 1970-es évek eleji fejlesztése óta az Ethernet folyamatosan fejlődik, hogy megfeleljen a helyi számítógépes hálózatok növekvő igényeinek. Kezdetben egy közös koaxiális kábelt használt kommunikációs közegként, de árnyékolatlan pont-pont kapcsolatokra váltott, amelyek megnövelték a sávszélességet, valamint a helyi hálózatokról (LAN) széles körű hálózatokra (WAN)váltottak.

Az IEEE technológia szabványosítása 1982-ben, a World Wide Web megjelenésével együtt tovább gyorsította az Ethernet növekedését és későbbi dominanciáját a hálózati topográfiában. Az Ethernet átvitelhez használt rézhordozók a száloptikai és vezeték nélküli szállításra is kiterjedtek, hogy megfeleljenek a sávszélesség igényeinek és bővülésének ezeken a növekvő piacokon.

Az evolúció során akár 1 Gbit Ethernet, a 8P8C nyolcutas csatlakozó volt az Ethernet kapcsolat gerince. Ez a figyelemre méltó réz csatlakozó a Bell Laboratories által 1972-ben telefonos alkalmazásokhoz kifejlesztett moduláris csatlakozók közvetlen leszármazottja. A hálózati alkalmazásokban általában Ethernet vagy RJ45 csatlakozónak nevezik.

Ezeket az alacsony költségű csatlakozókat egy egyszerű, egylépcsős szigetelési eltolási eljárással csatlakoztatják a vezetékekhez, amely egyetlen eszközt igényel annak biztosítására, hogy a kapcsolat minősége ne függjön a kezelő készségétől. A kés és a rugó közötti aranyozott lapos érintkezés bizonyította nagy megbízhatóságát egy fajta nehéz körülmények között.

A következő lépés a nagyobb Ethernet teljesítmény felé a 40 Gbit Ethernet, amelyet az IEEE 802 szabvány ír le.3Ba, 2010-ben ratifikálták. A legfelső szintű alkalmazások gyakran megkövetelik több 1 GB-os vagy 10 GB-os Ethernet-csatorna kombinálását, ami a 40 Gb-os Ethernet-t vonzó lehetőséggé teszi.

A 100 GB-os Ethernet támogatására irányuló verseny újabb interfésze a CXP csatlakozó. Legfeljebb 12 csatornát biztosít 10 Gbit / s sebességgel egy csomagban, amely kissé meghaladja a QSFP-t +. Bár a CXP-t eredetileg az Infiniband számára fejlesztették ki, támogatja az 10 x 10 Gbit / s csatornákat az 100 Gbit Ethernet számára.

A sávonkénti alacsonyabb sebesség MŰSZAKI előnyeit ellensúlyozhatja a nyomtatott áramköri lap elfoglalt területének túlterhelése, ami a nagyobb számú differenciálpár következménye. Ez a rézcsatlakozó viszonylag rövid távú alkalmazásokra is korlátozódik, bár aktív CXP optikai kábelszerelvények állnak rendelkezésre.

Tekintettel a korábbi Ethernet iterációk sebességének tízszeres ugrására, a következő logikai cél az 1TbEthernet, bár egyesek "szerényebb" ugrást javasolnak 400 Gbit / s-ra. A Xilinx már leírt egy 28 nm-es FPGA-t, amely támogatja a 400 Gbps Ethernet-t. Nem kétséges, hogy az Ethernet számos formája továbbra is jelentős technikai kihívásokat jelent, valamint a csatlakozó bővítésének lehetőségeit az elkövetkező években.