Витая пара UTP: характеристики и применение¶

UTP (от англ. Unshielded Twisted Pair — неэкранированная витая пара) — тип кабеля, состоящего из одной или нескольких пар изолированных медных проводников, скрученных между собой с определённым шагом и не имеющих общего внешнего экранирующего слоя. Применяется в основном для построения структурированных кабельных систем и локальных вычислительных сетей (ЛВС), а также для передачи телефонных сигналов.

¶Конструкция и принцип действия

Основным элементом кабеля UTP является витая пара — два изолированных проводника, скрученных вместе. Скрутка (шаг свивки) выполняется для уменьшения электромагнитных наводок: внешние помехи и перекрёстные наводки от соседних пар воздействуют на оба проводника пары практически одинаково, что позволяет приёмнику вычитать сигнал и подавлять синфазную помеху. Шаг скрутки для каждой пары в кабеле делается различным, чтобы снизить взаимное влияние между парами.

Проводники изготавливаются из медной монолитной жилы (для стационарной прокладки) или из многопроволочной жилы (для гибких соединительных шнуров, патч-кордов). Диаметр жилы стандартизирован — обычно 0,4–0,6 мм (22–26 AWG). Изоляция выполняется из полиэтилена или фторопласта. Наружная оболочка кабеля делается из ПВХ-пластиката, полиэтилена или материалов с низким дымовыделением (LSZH).

В отличие от экранированных типов (STP, FTP, S/FTP), кабель UTP не имеет общего экрана и экранов отдельных пар, что делает его тоньше, дешевле и проще в монтаже, однако более чувствительным к внешним помехам.

¶Категории и классификация

Кабели UTP классифицируются по категориям, определяющим частотный диапазон и скорость передачи данных. Основные категории:

• Категория 3 — устаревшая, частотный диапазон до 16 МГц, использовалась в сетях 10BASE-T и 100BASE-T4.
• Категория 5e — диапазон до 100 МГц, поддерживает Gigabit Ethernet (1000BASE-T), наиболее распространена в существующих сетях.
• Категория 6 — диапазон до 250 МГц, обеспечивает стабильную работу 10GBASE-T на ограниченных дистанциях (до 55 м).
• Категория 6a — диапазон до 500 МГц, поддерживает 10GBASE-T на полной длине 100 м.
• Категория 7 и 7a — диапазон до 600–1000 МГц, требует обязательного экранирования, формально не является UTP.
• Категория 8 — диапазон до 2000 МГц, предназначена для дата-центров, работает на длинах до 30 м.

Количество пар в кабеле обычно составляет 4 (8 жил). Также существуют 2-парные варианты для телефонных линий.

¶Схемы обжима и разъёмы

Для подключения UTP используется коннектор 8P8C (часто ошибочно называемый RJ-45). Существуют две стандартные схемы обжима восьмижильного кабеля: TIA/EIA-568A и TIA/EIA-568B. Они отличаются порядком расположения пар в коннекторе. Для прямого соединения (компьютер — коммутатор) используется одинаковая схема с обеих сторон, для соединения типа «компьютер — компьютер» (без коммутатора) применяется перекрёстный кабель (crossover) с разными схемами на концах.

¶Достоинства и недостатки

Преимущества UTP включают низкую стоимость кабеля и комплектующих, простоту монтажа (не требует заземления), малый внешний диаметр и гибкость. Благодаря отсутствию экрана кабель удобен для прокладки в кабель-каналах и лотках с ограниченным пространством.

К недостаткам относят высокую чувствительность к электромагнитным помехам от силовых линий и оборудования, что ограничивает прокладку вблизи источников помех, а также меньшую защищённость от перекрёстных наводок по сравнению с экранированными системами.

¶Применение

Основная область применения UTP — горизонтальная подсистема структурированных кабельных систем (СКС) для подключения рабочих мест к коммутаторам Ethernet. Кабель используется для построения сетей стандартов 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T и 10GBASE-T. Также UTP применяется в системах видеонаблюдения (для подключения IP-камер), в телефонной связи и для передачи сигналов интерфейсов RS-485, USB и HDMI через специальные адаптеры.

Максимальная стандартная длина сегмента для Ethernet составляет 100 метров (90 метров стационарной проводки и 10 метров соединительных шнуров).

¶Особенности монтажа и эксплуатации

При монтаже UTP необходимо соблюдать радиус изгиба (обычно не менее 4 диаметров кабеля для стационарной прокладки), не допускать растяжения кабеля и повреждения изоляции. Расплетать пары при обжиме следует на минимальную длину (не более 13 мм), так как нарушение скрутки увеличивает наводки и снижает категорию линии. Для проверки качества смонтированных линий используются кабельные тестеры, измеряющие затухание, перекрёстные наводки (NEXT, FEXT) и возвратные потери.

¶Нормативные документы

Производство и тестирование кабелей UTP регламентируются международными стандартами ISO/IEC 11801 и ANSI/TIA-568, а также российским ГОСТ Р 54429-2011 «Кабели связи симметричные для цифровых систем передачи. Общие технические условия».