Главная → Статьи → Для чего используют экранированную витую пару и надо ли экранировать структурированную кабельную систему?
Анбик

Для чего используют экранированную витую пару и надо ли экранировать структурированную кабельную систему?

Содержание

Кабель и жилы витой пары могут быть неэкранированными (UTP) и экранированными (STP). Чаще всего кабельные системы создаются неэкранированными. Тогда появляется вопрос - зачем нужны экранированные системы? К тому же отказы сетевых систем редкие и незаметны из за встроенной защиты в протокол Ethernet. Часто плохая работа сети связывают с высокой нагрузкой. Воздействие электромагнитных сил не отличается сильно от перегрузок сети и определяются системами Ethernet именно так. Есть вероятность полного отказа сети, но это редкость. Поэтому на экранированние витой пары часто не обращают внимание.

Для создания хорошей и долговечной кабельной системы необходимо использовать качественное и надежное оборудование. Экономия или "оптимизация" затрат на проект часто приводит к плохому результату.

Разница между экранированными и неэкранированными компонентами.

Из наименования понятно, что экранированные компоненты содержат в своей конструкции некий экранирующий элемент. В соответствии со стандартами на СКС конструкции кабелей обозначаются соответствующими буквенными символами, показывающими послойно наличие экрана. Так первая слева схема означает отсутствие общего экрана (указано до косой черты) и отсутствие экрана сердечника и пар. Справа код обозначает комбинированное экранирование под внешней оболочкой (S - экранирование плетеными проводниками, "сеткой", F - экранирование фольгой), а после косой черты указываются экранирование витых пар, в данном случае U - unshielded, неэкранированные.

Основы экранирования

Помехи часто бывают несимметричные. Поэтому симметричные сети эффективно уменьшают потери, если нет воздействия на оба провода системы. Мера отклонения определяются параметром - затухание несимметричных помех (Transversе Conversion Loss, TCL). Предельная величина подавления ограничена 40 дБ, но иногда этого недостаточно. Для дополнительной защиты используются еще один проводник в форме трубки. Он защищает два провода со каждой из сторон. Иногда для удобства вместо трубы применяют оплетку. Она не ограничивает гибкость кабеля. Защита основанна на эффекте клетки Фарадея или явления взаимной индукции. Вредное воздествие действует на малую глубину и не доходит до сетевого провода.

На систему интернет сетей в частотном диапазоне 80,0 МГц – 2,0 ГГц воздействует разное количество различных источников. Это могут быть мобильные телефоны, радиостанции, радио, телевизоры и промышленные ВЧ-установки. Это оборудование создают различные импульсные помехи и мощность этих помех иногда выше порога нечувствительности сетевого оборудования. Иногда помехи создают люминесцентные лампы и силовые электрические кабели.

2 самых главные преимущества экранирования:

  1. защита от проникновения электрических волн любых частот в канал связи;
  2. блокировка излучения информационного сигнала в доступную внешнюю среду за пределы работающей аппаратуры.

Способ экранирования и конструкция кабеля влияет на скорость передачи данных через частотный диапазон работы витой пары. Он учитывается техническими категориями.

Для сетей Ethernet подходят 5 категорий витой пары от CAT3 до CAT7 (простой тип CAT1-2 устарел – открытые каналы опускаем):

  1. CAT3 – предназначен для частот 16 МГц (скорость 10 Мб/сек – на большие расстояния, а 100 Мб/сек – до 100 метров);
  2. CAT4 –кабель 20 МГц – используется очень редко;
  3. CAT5 хорошо работает на частотах 100–125 МГц (100 Мб/сек – для двух пар, 1000 Мб/сек – четырёх). Это наиболее распространённая категория компьютерной витой пары;
  4. CAT6 – полоса рабочих частот порядка 250 МГц (скорость 1 Гбит/сек). Разновидность CAT6a – 500 МГц, что обеспечивает скорость 10 Гб/сек;
  5. CAT7 –способен работать на частоте до 700 МГц. Он заявлен и утверждён только стандартом ISO.

Когда нужна экранированная проводка?

  • когда речь идет о повышенных требованиях защиты информации,
  • когда речь заходит о необходимости 10 Gb и более скоростного Ethernet.

Выводы:

1. Для большинства применений со скоростями до 5Gb/s (т.е. до категории 6, класс E) в административных, общественных и подобных зданиях качеств неэкранированной проводки вполне достаточно. Это недорогое решение, позволяющее построить сеть, не требующую обустройства системы технологического заземления.

2. В производственных помещениях, в помещениях с наличием большого числа мощных источников ЭМИ следует применять экранированные решения или строить оптические тракты.

3. При необходимости полосы пропускания 10 Gb/s и выше по медным кабелям однозначно следует применять только экранированные решения. При этом необходимо очень тщательно изучить обстановку на объекте строительства, изучить возможность обустройства системы технологического заземления, предпринимать меры по предотвращению наводок на шины заземления. Необходимо провести дополнительные проектно-изыскательские работы, на которые необходимо предусмотреть бюджет и время.

Надо ли заземлять экранированный кабель?

Его необходимо заземлять. Обязательно и причем только с одной стороны. Экранированный кабель создан для отвода помех в землю.

КЛАССЫ ЭКРАНИРОВАНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ КАБЕЛЕЙ

Для сравнения экранированных и неэкранированных систем в отдельном проекте вводят соответствующую численную меру. Причина в том, что этот классический в области экранирования параметр не определен для неэкранированных систем. Сопротивление связи удобно тем, что зависит от конструкции кабеля, а не от условий окружающей среды и схемы включения изделия. Чем ниже его абсолютное значение, тем меньше мешающее напряжение, наводимое током внешней помехи, который протекает в экране.

Стандарт IEC61156-5 различает две группы изделий: с уровнем 1 (оплеточный экран) и с уровнем 2 (кабель с пленочным экраном). Для многих пользователей определение сопротивления связи представляется непонятным.

С целью устранения указанного выше недостатка в стандарте IEC 62153-4-5 был введен специальный параметр затухания экранирования, который в количественной форме характеризует комбинированное действие экрана (при его наличии) и скрутки отдельных пар симметричного кабеля. Процедура определения затухания экранирования построена таким образом, что она выполняется в условиях обычного функционирования сети, что позволяет отделить зерна от плевел.

Кабель UTP обеспечивает степень подавления внешней помехи в 1000 раз (40 дБ), в то время как у конструкций витой пары S/FTP значение этого параметра достигает 30 000 (85 дБ).

Расшифровка обозначений витой пары

По рекомендуемому стандарту ISO/IEC 11801:2002 rev.2 предполагается, что вид внутренней структуры кабеля этого типа должен обозначаться видом XX/XXX, где слева указывается вид общего экрана, а справа вид индивидуального экрана и кабеля. Для витой пары последние две буквы всегда будут TP — twisted pair.

Примеры маркировки: SF/UTP, U/FTP, F/FTP, S/FTP, F/UTP SF/FTP, S/UTP:

  • SF (braid and foil screened) это двойной экран: оплётка и фольга вместе;
  • S (braid screened) это только оплётка;
  • F (foil screened) – фольга;
  • U (unscreened) – отсутствие экранирования.

SF/FTP

Имеют общее экранирование S из оплётки c фольгой плюс экранированные витые пары U.

F/UTP

Имеют общее экранирование из фольги F и неэкранированный витые пары U.

 

S/FTP

Кабели этого вида не имеют общего экранирования, а витые пары защищены фольгой F.

F/FTP

Кабели имеют общие экранирование из фольги F и витые пары также закрыты фольгой F.

SF/UTP

Внутри оболочки кабеля имеется общий экран из фольги и оплетки, а свитые пары не экранированы.

U/FTP (FTP)

Эти кабели не имеют общего экранирования U, а витые пары защищены фольгой F.

S/UTP

Внутри оболочки имеется общий экран из оплетки, а свитые пары не экранированы.

U/UTP (UTP)

Внутри оболочки отсутствует общий экран, а свитые пары не экранированы.

8 видов оболочек для витой пары

Механическую защиту кабеля витой пары от внешних воздействий выполняют следующими материалами:

  • PVC –поливинилхлорид (бюджетные изделия);
  • PP – полипропилен – противостоит воздействию температур до 140° С;
  • PE –плотный полиэтилен для наружной прокладки;
  • FR –огнестойкой материал, способный работать при пожаре, от 30 до 180 минут);
  • LS – обладает низким выделением дыма при возгорании;
  • ZH –не выделяет при горении ядовитые галогеновые газы;
  • В – имеет бронированную оболочку (обволакивающая стальная лента):
  • LSZH (LowSmokeZeroHalogen) – для подключения к сети интернет в местах, где пожарная безопасность превыше всего.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАЗДЕЛЕНИЮ СИЛОВЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ЛИНИЙ

Величина пространственного разноса силовых и информационных кабелей экранированная витая пара зависит от следующих факторов:

  • сопротивления связи (качества экрана) информационного кабеля;
  • особенностей конструкции и количества цепей передачи тока в силовых кабелях;
  • наличия разделительных перегородок в кабельных каналах.

Три варианта реализации кабельных каналов:

  • классический пластиковый канал, в котором установлена разделительная стенка;
  • пластиковый трехсекционный канал;
  • металлический кабельный канал с металлическими разделителями.

В случае офисной сети малого или среднего масштаба плотность слаботочных кабелей оказывается сравнительно высокой. В этой ситуации использование относительно недорогих информационных кабелей с классом разделения с требует увеличения расстояния между кабелями или применения металлической разделительной перегородки.

Наилучшие характеристики обеспечивают металлические кабельные каналы, которые дополнительно снабжаются металлическими разделительными перегородками. В этом случае заземляется весь канал. Изоляция наиболее эффективно снижает уровень электромагнитного воздействия, что позволяет использовать информационные кабели с классом разделения с. Тем не менее высококачественное экранирование, выполняемое с помощью такого кабельного канала, вызывает ряд вопросов.

Построение крупномасштабных офисных кабельных систем имеет свои особенности. С учетом того, что силовые кабели прокладываются по своим маршрутам, в данной ситуации можно воспользоваться классическим пластиковым коробом (вариант 1), который, однако, должен быть выполнен по трехкамерной схеме. При одинаковых путях прокладки силовых и распределенных кабелей общая картина аналогична офису среднего масштаба. Ввиду сравнительно низкой плотности силовых кабелей металлические каналы в этой среде не могут проявить свои преимущества по разделению цепей и лишь повышают стоимость прокладки информационных сетей.