Вита пара: FTP та UTP

Що таке вита пара?

 Як тільки у світі з’явився більше, ніж один комп’ютер, одразу ж виникла ідея організувати обмін даними між ними, а в ідеалі – створити мережу обміну даними між усіма комп’ютерами у світі. Усе почалося із організації локальних комп’ютерних мереж (LAN). На початковому етапі комп’ютери використовували вже наявну кабельну мережу – телефонну. Спеціальний пристрій, ADSL модем, організовував виклик віддаленого номера і передачу інформації по звичайній двопровідній телефонній лінії. Швидкість передачі була невеликою через потужну дію електромагнітних завад. Той, хто ще застав розмови по аналоговому стаціонарному телефону, добре пам’ятає шум в мікрофоні, клацання і шипіння. Усі ці шуми часто сприймалися декодером модему як інформаційний сигнал, тому таке з’єднання було ненадійним, а якщо взяти ще до уваги постійні переривання під час сесії, про нормальний доступ в Інтернет споживачі могли тільки мріяти.

Виникла потреба в побудові суто цифрових, відокремлених від телефонних, комп’ютерних мереж. На початку 2000-их «виділена лінія» була предметом гордості власників і заздрощів тих, хто не міг її собі дозволити.

Однак прогрес не стоїть на місці, і тепер кожен комп’ютер, чи інший цифровий гаджет, потребує доступу до Інтернету. Функціонування Всесвітньої мережі примусило людей прокласти потужні кабелі на морському дні, запустити в космос тисячі супутників зв’язку, занурити сервери на дно океанських западин, щоб забезпечити їх охолодження. А для домашніх мереж було розроблене недороге обладнання і спеціальний провід зв’язку.

Електромагнітна хвиля наводить сигнал (тобто змінну напругу) в будь-якому провіднику, тому той служить своєрідною антеною. Максимальне значення сигналу досягається тоді, коли довжина антени співрозмірна з довжиною радіохвилі. Напевне усі чули про радіохвилі метрового, дециметрового, сантиметрового діапазону. В загальному, цифровий сигнал, який здебільшого являє собою послідовність «нулів» і «одиниць» (тобто відсутності та наявності напруги), сам по собі достатньо захищений від дії електромагнітних завад, однак це працює тільки на низьких частотах до кількох десятків кілогерц. Високочастотні завади надто схожі на короткі прямокутні імпульси цифрового сигналу, тому для забезпечення гарантованого прийому розробникам довелося піти на хитрощі.

Наприклад, якщо зробити провідники в кабелі не паралельними, а скрученими в спіраль, то наведена напруга в одній половині витка матиме додатне, а в іншому – від’ємне значення, що в підсумку дає нуль. Іншими словами, завдяки такій формі завади самокомпенсуються. Оскільки для замкнутого кола потрібні два проводи, такий кабель назвали «витою парою».

Вита пара (англ. twisted pair) — вид мережевого кабелю, з однією або декількома парами ізольованих провідників, скручених між собою (з невеликою кількістю витків на одиницю довжини) для зменшення взаємних наведень при передачі сигналу і покритих пластиковою оболонкою. Використовується для побудови мереж у багатьох технологіях, наприклад, Ethernet, ARCNet і Token ring. Останнім часом, завдяки своїй дешевизні й легкості установки, є найпоширенішою для побудови локальних мереж.

Кабель приєднується до мережевих пристроїв за допомогою з'єднувача 8P8C, тобто це штекер і розетка з восьми пінами.

Вита пара підтримує передачу даних на відстань до приблизно 100 метрів. На більших відстанях сигнал, через загасання, не розпізнається, до того ж зростає вплив електромагнітних завад низької частоти, що призводить до неправильного зчитування сигналу. Якщо передача даних на більшу відстань все ж необхідна, потрібно скористатися повторювачем, або задіяти коаксіальний кабель.

Іншим способом уникнути дії завад є екранування кабелю. Залежно від наявності захисту — електрично заземленої мідної сітки або алюмінієвої фольги навколо скручених пар, визначають різновиди цієї технології:

• неекранована вита пара (UTP — Unshielded twisted pair): скручені пари проводів оточені оболонкою;
• екранована вита пара (STP — Shielded twisted pair): пари оточені мідною сіткою, як в антенному кабелі, зверху покриті оболонкою;
• фольгована вита пара (FTP — Foiled twisted pair): пари загорнуті в металеву фольгу, яка зверху покрита оболонкою;
• фольгована екранована вита пара (SFTP — Shielded Foiled twisted pair): кожна пара загорнута у власну фольгу, всі вони вкриті екраном, потім оболонкою.

В деяких типах екранованого кабелю захист може використовуватися ще і навкруги кожної пари. Екранування забезпечує кращий захист від електромагнітних наведень як зовнішніх, так і внутрішніх (одна вита пара цілком може наводити свій сигнал на сусідню всередині кабелю).

За швидкістю передачі сигналу, яка вимірюється у мегабітах на секунду (Мбіт/с), кабель передачі даних поділяється на категорії (CAT). Кабель вищої категорії зазвичай містить більше пар проводів, і кожна пара має більше витків на одиницю довжини (щоб нівелювати вплив завад вищої частоти).

CAT 1 — телефонний кабель, всього одна пара, яка витою була тільки на Заході. В радянські часи  мала вигляд залитого одним шаром ізоляції проводу марки ТРП або ТРВ, які в народі називали «лапшою» через зовнішню схожість з цим видом макаронів. Використовується тільки для передачі голосу або даних за допомогою DSL модему. Смуга частот 0,1-0,4 МГц.

CAT 2 — старий тип кабелю з 2-х пар провідників, підтримував передачу даних на швидкостях до 4 Мбіт/с. Зараз іноді зустрічається в телефонних мережах. Смуга частот 1-4 МГц.

CAT 3 — 2-парний кабель, підтримує швидкість передачі даних тільки до 10 Мбіт/с. Дотепер зустрічається в телефонних мережах. Смуга частот 16 МГц.

CAT 4 — кабель складається з 4-х скручених пар, швидкість передачі даних не перевищує 16 Мбіт/с, зараз не використовується. Смуга частот 20 МГц.

САТ 5 — 4-парний кабель, це і є те, що зазвичай називають кабель «вита пара». Використовується при побудові локальних мереж і для прокладки телефонних ліній, підтримує швидкість передачі даних до 100 Мбіт/с при використанні 2 пар і до 1000 Мбіт/с при використанні 4 пар. Смуга частот 100 МГц.

CAT 5e — 4-парний кабель, вдосконалена категорія 5. Швидкість передач даних до 100 Мбіт/с при використанні 2 пар і до 1000 Мбіт/с при використанні 4 пар. Кабель категорії 5e є найпоширенішим і використовується для побудови комп'ютерних мереж. Іноді зустрічається двохпарний кабель категорії 5e. Переваги даного кабелю в нижчій собівартості і меншій товщині. Смуга частот 100 МГц.

CAT 6 — Застосовується в мережах Fast Ethernet і Gigabit Ethernet, складається з 4 пар провідників і здатний передавати дані на швидкості до 10000 Мбіт/с, пропускає сигнали частотою до 200 МГц. Існує категорія CAT 6е, в якій збільшена частота сигналу, що пропускається, до 500 МГц. 70% встановлених мереж у 2004 році використовували кабель категорії CAT 6, проте, можливо, це просто данина моді, бо й кабелі CAT 5 і CAT 5e цілком справляються. Смуга частот 250 МГц.

CAT 6a — складається з 4 пар провідників і здатний передавати дані на швидкості до 10 Гбіт/с на відстань до 100 метрів. Кабель цієї категорії має або загальний екран (F/UTP), або екрани навколо кожної пари (U/FTP). Смуга частот 500 МГц.

Кабелі вищих стандартів (Cat 7, Cat 7a) ще не отримали всіх галузевих сертифікатів, а кабелі CAT 8/CAT 8.1, CAT 8.2 ще взагалі знаходяться на етапі розробки. Це технології майбутнього, які обіцяють швидкість передачі даних до 40 Гбіт/с і смугу частот 1600-2000 МГц. 

Як вибрати виту пару?

• Не економити на якості. Вибирати тільки мідні кабелі, хоч на ринку можна зустріти й дешевий алюмінієвий, або біметалічний аналог, який є ламким та окислюється на повітрі. Слідкувати за діаметром міді: не менше AWG 24 (по-нашому 0,51 мм, питомий опір 0,0842 Ом/м). Не слід, однак, використовувати занадто товстий кабель. Наприклад, стандарт AWG 22 (діаметр 0,64 мм, 0,0530 Ом/м) є максимальним, який можна обтиснути в модулях розеток і штекерах, та й то не в усіх, особливо китайських.
• Вибирати провід категорії 5е. Впровадження гігабітних мереж не за горами, тому можуть знадобитися усі чотири пари. Кабель категорії 6а ще перспективніший, але така швидкість для домашнього інтернету наразі надлишкова, навіть якщо ви збираєтеся дивитися потокове відео в якості 4К. Він використовується для серверного обладнання.
• Провідники повинні бути монолітні. У них кращі провідність та механічна стійкість, більший термін служби, вони надійно обтискаються в конекторах. Підходять як для прокладки в штукатурці, так і по плінтусу. М’який багатожильний кабель допускається тільки у вигляді обтиснутих і залитих на заводі коротких (до 5м) патч-кордів, які витримують сильні та часті згини.
• Якщо це кабель для дому, де немає GSM-підсилювачів, мікрохвильовок чи інших джерел високочастотного випромінювання, то цілком підійде звичайний UTP. Екран в FTP ефективний тільки при умові приєднання його до заземляючого провода і використанні спеціальних екранованих конекторів. Тому FTP доцільно використовувати для прокладання інтернету в багатоквартирних будинках, надворі чи на велику відстань. Кабель типу SFTP є сенс використовувати тільки в місцях, де діють сильні завади (для керування устаткуванням на виробництві, в енергетиці тощо).
• Якщо кабель призначений для прокладання всередині приміщень, ізоляція повинна бути товстою і м’якою, тоді вона не переламається, не перетреться, кабель можна легко зігнути в штробі або кабель-каналі. Для зовнішнього кабелю ізоляція навпаки повинна бути щільною, стійкою до стирання, з високою механічною міцністю. При стисканні кабелю пари не повинні змінювати своє відносне положення в пучку.

І, звісно ж, прокладання домашньої мережі краще довірити професійному електрику, обізнаному з правилами прокладання кабелю і обтисканням його в розетках та конекторах.