Витая пара

Характеристики каналов связи

Цель: знакомство с характеристиками каналов связи

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (скрученная пара, twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако отличается слабой устойчивостью к помехам. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с.

Различают два типа данного кабеля:

• экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair);
• неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair).

Оба типа состоят из пары витых медных проводов. Кабель «неэкранированная витая пара» стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте установки. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии. Экранирование проводов витой пары увеличивает стоимость и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля. Кабели «витая пара» бывают разной категории (3, 4, 5 или 6). Номер категории указывает на скорость передачи. Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.

Витые пары бывают одинарными, объединенными в многопарный кабель или оформленными в виде плоского ленточного кабеля. Несколько витых пар часто объединяют и помещают в одну защитную оболочку. В качестве такого кабеля можно использовать обычный телефонный провод (категория 3). Сетевые адаптеры, способные работать с витой парой, имеют разъем RJ-45, аналогичный применяемому в импортных телефонных аппаратах.

Кабели, изготовленные из витых пар категории 5 (волновое сопротивление 100,15 Ом), с полосой 100 МГц обеспечивают пропуск¬ную способность до 155 Мбит/с. При четырех витых парах это позволяет осуществлять передачу до 622 Мбит/с. Кабели категории 6 сертифицируются до частот 300 МГц, а экранированные и до 600 МГц (волновое сопротивление 100 Ом). Такой кабель пригоден для передачи информации со скоростью более 1 Гбит/с. В табл. 2.2 приведены данные по затуханию и перекрестным наводкам (NEXT - Near End Cross Talk - перекрестные наводки ближнего конца кабеля, ACR - Attenuation-to Crosstalk Ratio - отношение ослабления к относительной величине перекрестных наводок).

Зависимость сигнала

На рисунке представлена зависимость ослабления сигнала в неэкранированной витой паре (именно такие кабели наиболее часто используются для локальных сетей) от частоты передаваемого сигнала. Следует иметь в виду, что при частотах в области сотен мегагерц и выше существенный вклад начинает давать поглощение в диэлектрике.

В таблице приведены параметры неэкранированных витых пар категории 6.

Частота, МГц	Затухание дБ/100м	NEXT, дБ/100м	ACR, дБ/100м
	2,3
	6,9
	23,0
	46,8

Таким образом, даже если проводники изготовить из чистого золота, существенного продвижения по полосе пропускания достичь не удастся.

(Отдельным файлом)

Зависимость отношения сигнал/шум от частоты

Для неэкранированной витой пары 5-й категории зависимость отношения сигнал/шум от длины с учетом ослабления и наводок NEXT показана на рисунке. Характеристики неэкранированных витых пар американского стандарта 24 AWG (приведены характеристики кабелей, используемых при построении локальных сетей) для кабелей различной категории представлены в таблице. По мере развития технологии витые пары смогли вытеснить коаксиальные кабели. Это произошло, когда полоса пропускания витых пар достигла 200 – 350 МГц при длине 100 м (неэкранированные и экранированные витые пары категории 5 и 6), а цены на единицу длины сравнялись. Витые пары проводников позволяют использовать биполярные приемники, что делает систему менее уязвимой (по сравнению с коаксиальными кабелями) к внешним наводкам. Но основополагающей причиной вытеснения коаксиальных кабелей явилась относительная дешевизна витых пар.

Характеристики прохождения сигналов в каналах различных категорий:

Категория кабеля	Сопротивление по постоянному току (L = 300м)	Ослабление, дБ	NEXT, дБ
	28,4	17@4 МГц 30@10 МГц 40@16 МГц	32@4МГц 26@10 МГц 23@16 МГц
	28,4	13@4 МГц 22@10 МГц 27@16 МГц 31@20 МГц	47@4 МГц 41@10 МГц 38@16 МГц 36@20 МГц
	28,4	13@4 МГц 20@10 МГц 25@16 МГц 28@20 МГц 67@100 МГц	53@4 МГц 47@10 МГц 44@16 МГц 42@20 МГц 32@100 МГц

Зависимость отношения сигнал/шум от частоты с учетом ослабления и наводок на ближнем конце кабеля для неэкранированной витой пары 5-й категории

Дата добавления: 2014-01-07