Стандарти кабелів Ethernet

Кабелі Ethernet є важливим компонентом вашої локальної мережі (LAN) і відіграють важливу роль у забезпеченні безперебійної передачі даних. Як користувач, ви, можливо, вже знайомі з його основною метою, яка полягає в підключенні пристроїв, таких як комп’ютери, маршрутизатори та комутатори, для забезпечення зв’язку та обміну даними. У цій статті ми обговоримо різні типи кабелів Ethernet і відповідні їм стандарти, щоб ви могли бути краще поінформованими про правильний вибір для ваших мережевих потреб.

Усе, що вам слід знати про кабель Ethernet

Різні типи кабелів

Доступно декілька типів кабелів Ethernet, кожен із яких має власний набір характеристик і специфікацій. Ось короткий огляд:

• Вита пара: Найпоширеніший тип кабелів Ethernet, кабелі вита пара, буває двох різновидів: екранований (STP) і неекранований (UTP). Кабелі типу «вита пара» складаються з кількох пар мідних проводів, скручених разом для зменшення перехресних перешкод і підвищення надійності.
• Мідь: Мідь є найпоширенішим матеріалом для кабелів Ethernet, що забезпечує баланс між доступністю, продуктивністю та простотою використання. Мідні кабелі підтримують різні стандарти Ethernet, такі як широко популярні Cat 5e, Cat 6 і Cat 6a.

Умови використання кабелів Ethernet

• Смуга пропускання: вимірюється в МГц, пропускна здатність визначає частотний діапазон, який може працювати кабель.
• Швидкість передачі даних: вимірюється в Гбіт/с і означає швидкість, з якою дані можуть передаватися по кабелю.
• Екранування та ізоляція: кабелі вищого класу зазвичай мають краще екранування для захисту від перешкод і погіршення сигналу.
• Зворотна сумісність: більшість кабелів Ethernet мають зворотну сумісність, що дозволяє підключати старі пристрої до новішої інфраструктури.

Перешкоди та перехресні перешкоди

Перешкоди від інших електронних пристроїв можуть спричинити низьку роботу мережі та погіршення якості сигналу. Типи перешкод включають сторонні перешкоди (AXT), електромагнітні перешкоди (EMI) і радіочастотні перешкоди (RFI). Кабелі Ethernet вищого класу часто мають краще екранування, щоб зменшити вплив перешкод.

Стандарти Ethernet від IEEE та TIA

Серія стандартів IEEE 802.3 визначає різні аспекти мереж Ethernet, включаючи швидкість передачі даних, формати кадрів і специфікації фізичного рівня. Асоціація телекомунікаційної промисловості (TIA) також має стандарти, такі як ANSI/TIA-568, які охоплюють структуровані кабельні системи для комерційних будівель.

Стандарти кабелів Ethernet

Стандарти кабелів Ethernet мають важливе значення для ефективного й ефективного обміну даними мережевих пристроїв. Міжнародна організація стандартизації (ISO) і Міжнародна електротехнічна комісія (IEC) спільно підтримують стандарт ISO/IEC 11801, який встановлює специфікації для різних категорій кабелів Ethernet. 

Кабелі Ethernet поділяються на пронумеровані категорії («cat») на основі різних технічних характеристик. Іноді ці категорії оновлюються додатковими стандартами тестування, такими як 5e або 6a. Ці категорії допомагають нам швидко визначити відповідний тип кабелю для конкретного застосування.

Ось деякі з найпоширеніших стандартів

Ці стандарти забезпечують сумісність і належне функціонування різних мережевих компонентів. Тому, вибираючи кабелі Ethernet для своїх установок, пам’ятайте про ці стандарти, щоб знайти найкращий варіант для ваших вимог.

Розподіл різних категорій кабелів

Cat1 є телефонний кабель з неекранованою витою парою (UTP), який зазвичай використовується для голосових телефонних систем, але не підходить для сучасних мереж.

Cat2 Кабель використовувався для передачі голосу та даних у мережах IBM Token Ring протягом 1980-х років зі швидкістю передачі даних 4 Мбіт/с.

Кішка 3 на початку 1990-х підтримував мережі Ethernet 10BaseT і цифровий голосовий зв’язок із чотирма крученими парами. Він має швидкість передачі даних 10 Мбіт/с, що вважається надто повільним для сучасних мереж. 

Cat4 кабель використовувався для мереж IBM Token Ring і мав швидкість передачі даних 16 Мбіт/с.

Кабель Cat 5 має швидкість передачі даних до 100 Мбіт/с і використовується для стандартних мереж 10BaseT і 100BaseT (Fast Ethernet). Тепер це мінімально визнаний кабель для мережа передачі даних і може передавати дані, відео та телефонні сигнали на відстань до 100 метрів (328 футів). 

Кішка 5e є вдосконаленою версією кабелю Cat5. Він використовується в мережах, що працюють, і може передавати дані на швидкості до 1000 Мбіт/с завдяки підвищеній стійкості до перехресних перешкод. Кабель категорії 5 має кращі характеристики шуму. Для мережевого кабелю Gigabit Ethernet слід використовувати кабель Cat 5e або кращого типу.

Кабель Cat6 стандарт для Gigabit Ethernet та інших мережевих протоколів. Він зворотно сумісний із кабельними стандартами категорії 5/5e та категорії 3 і підходить для 10BASE-T/100BASE-TX та 1000BASE-T/1000BASE-TX (Gigabit Ethernet). Цей кабель забезпечує більшу пропускну здатність і швидкість передачі даних до 1 Гбіт/с на відстані 100 м. Однак він може досягати швидкості 10 Гбіт/с на менших відстанях до 37 м (121 футів) завдяки покращеному екрануванню та вищій пропускній здатності. Він містить фізичний роздільник, який називається «сплайн», і екранування фольгою для зменшення перехресних перешкод і електромагнітних перешкод.

Кабель Cat6a це «доповнений» кабель Категорії 6 із смугою пропускання до 500 МГц.

Кіт7 був створений для забезпечення 10 Gigabit Ethernet на 100 м мідних кабелів. Він зворотно сумісний із традиційним Ethernet Cat5 і Cat6, пропонує більш суворі характеристики щодо перехресних перешкод і системного шуму, ніж Cat6, і включає екранування для окремих пар проводів. Специфікація Cat7 є власним стандартом, розробленим консорціумом компаній і містить власні роз’єми GG45 і надійне екранування.

Cat7a є подальшим удосконаленням Cat7, здатним забезпечити 40 гігабітних швидкостей на відстані до 50 метрів і 100 Гбіт/с на відстані до 15 метрів. Ці стандарти мають відносно невелику встановлену базу порівняно з іншими категоріями.

Кіт8  кабелі мають найвищу пропускну здатність, яка підтримує максимальну швидкість передачі даних 40 Гбіт/с із пропускною здатністю до 2000 МГц. Вони використовують екранування для мінімізації перешкод і підходять для високопродуктивних мереж.

Вони зазвичай використовуються в центрах обробки даних і корпоративних мережах для потокової передачі 4K/8K і VR. Цей кабель має смугу пропускання до 2 ГГц (2000 МГц) на відстані 30 метрів і швидкість передачі даних до 40 Гбіт/с. Його провідники загорнуті у фольгу, щоб усунути перехресні перешкоди та забезпечити більш високу швидкість передачі даних.

Максимальна довжина для різних категорій кабелів Ethernet

Категорії кабелів Ethernet мають різну максимальну довжину, що залежить від типу кабелю та швидкості передачі. Максимальна довжина для кожної категорії кабелю Ethernet така:

• Cat5: 100 метрів (328 футів)
• Cat5e: 100 метрів (328 футів)
• Cat6: 100 метрів (328 футів)
• Cat6a: 100 метрів (328 футів)
• Cat7: 100 метрів (328 футів)
• Cat8: 30 метрів (98 футів)

Щоб розширити охоплення мережі Ethernet за ці межі, повторювачі, комутатори або інші мережеві пристрої можуть підсилювати або регенерувати сигнал.

Волоконно-оптичні кабелі також є альтернативним рішенням для довгих кабелів, оскільки вони мають більшу пропускну здатність і можуть передавати дані на великі відстані без загасання сигналу.

Кабельні роз’єми Ethernet, контакти та Ethercon

Стандартні роз'єми кабелю Ethernet

• RJ45: Роз’єм RJ45, який використовується з кабелями типу «кручена пара», має вісім контактів, розташованих у прямокутній формі, і сумісний із кількома стандартами Ethernet.

• MTRJ: Це роз’єм для оптоволоконних кабелів Ethernet, який об’єднує передавач і приймач в один пристрій і використовує пластикову наконечник для з’єднань багатомодового волокна.
• LC: Це волоконно-оптичний роз’єм малого форм-фактора, який використовує наконечник діаметром 1,25 мм для вирівнювання жил волокон і використовується як для одномодових, так і для багатомодових з’єднань у центрах обробки даних і корпоративних мережах.
• ST: Роз’єм ST призначений для багатомодових волоконно-оптичних кабелів Ethernet і використовує байонетний механізм з’єднання, який зазвичай використовується в старих волоконно-оптичних мережах.
• SC: Це волоконно-оптичний з’єднувач із механізмом з’єднання Push-Pull, доступний в одномодовому та багатомодовому варіантах, який зазвичай використовується в корпоративних мережах і центрах обробки даних.
• GBIC/SFP: Це роз’єми для комутаторів і маршрутизаторів Ethernet для підключення до оптоволоконних мереж, модулі з можливістю гарячої заміни, які підключаються до гнізда на пристрої, доступні як в одномодовому, так і в багатомодовому варіантах.
• USB: Адаптери Ethernet додають можливість підключення Ethernet до пристроїв без вбудованого порту та перетворюють порт USB на порт Ethernet, доступний на різних швидкостях як для витої пари, так і для волоконно-оптичних кабелів.

Роз'єми Ethercon

З’єднувачі Ethercon — це міцний роз’єм RJ45, розроблений для професійних аудіо-, відео- та освітлювальних програм. Вони розроблені, щоб витримувати суворі умови та забезпечувати безпечне та надійне з’єднання. Роз'єми Ethercon випускаються двох типів:

• роз'єми Ethercon Cat5, які сумісні з кабелями Cat5 Ethernet і розроблені для використання в мережах 10/100 Мбіт/с.
• роз'єми Ethercon Cat6, підходять для кабелів Cat6 Ethernet і розроблені для використання в мережах Gigabit Ethernet.

Обидва типи роз’ємів Ethercon оснащені фіксуючим механізмом, який надійно фіксує роз’єм на місці, запобігаючи випадковому роз’єднанню. Корпус роз’єму виготовлений із міцного та міцного матеріалу, наприклад литого під тиском цинку, який забезпечує захист від фізичних пошкоджень.

Роз’єми Ethercon зазвичай використовуються в подіях у прямому ефірі, трансляціях та інших професійних аудіо-, відео- та освітлювальних програмах, де безпечне та надійне з’єднання Ethernet є критичним.

Ви також можете використовувати патч-панель як централізоване місце для підключення та від’єднання мережевих кабелів, що допомагає спростити керування кабелями та зменшити ризик їх пошкодження або збою.

Патч-панель — це апаратний пристрій, що використовується в комп’ютерній мережі, який дозволяє завершувати мережеві кабелі та підключати їх до мережевих комутаторів, маршрутизаторів або інших пристроїв. Патч-панель зазвичай складається з металевої рами, яка містить набір портів, куди можна вставити мережеві кабелі та підключити їх до відповідних портів мережевих пристроїв.

Розпиновка кабелю Ethernet

Розпіновка кабелю Ethernet стосується розташування проводів і їх підключення до контактів роз’єму Ethernet. На додаток до стандартних розводок існують також спеціалізовані розводки кабелів Ethernet, які використовуються для певних застосувань, наприклад кабелі Power over Ethernet (PoE) і перехресні кабелі Ethernet.

Розпиновка PoE дозволяє передавати живлення через кабель Ethernet, тоді як перехресна розводка дозволяє підключати два пристрої безпосередньо один до одного без необхідності використання комутатора чи концентратора.

Розпіновка визначає спосіб передачі та прийому сигналів між пристроями, підключеними до кабелю. У кабелях Ethernet зазвичай використовується схема з чотирьох пар витої пари, причому кожна пара проводів має різний кольоровий код. Ось типи контактів кабелю Ethernet:

• Прохідна розпіновка: це найпоширеніший кабель Ethernet для підключення мережевих пристроїв, таких як комп’ютери, комутатори та маршрутизатори. У прямому наскрізному розпиновці конфігурація контактів на одному кінці кабелю така ж, як і на іншому.
• Розпіновка кросовера: розводка кабелю Ethernet з’єднує два схожі пристрої, наприклад два комп’ютери або два комутатори, без необхідності концентратора чи комутатора. У перехресній розпиновці конфігурація контактів на одному кінці кабелю протилежна конфігурації контактів на іншому кінці.

• T1/E1 Цокольовка: Цей кабель Ethernet з'єднує лінії T1 і E1, цифрові лінії передачі, які використовуються в телекомунікаціях. Розводка для ліній T1 і E1 відрізняється від тієї, що використовується для стандартних кабелів Ethernet.
• Перекидна розпіновка: також відомий як консольний кабель, цей кабель Ethernet підключає комп’ютер або термінал до консольного порту маршрутизатора або комутатора. При перекиданні контактів порядок проводів на одному кінці змінюється на протилежний.
• Розпиновка адаптера USB Ethernet: Ця розводка кабелю Ethernet використовується з USB-адаптерами Ethernet, які використовуються для підключення Ethernet до пристроїв, які не мають вбудованого порту Ethernet, наприклад ноутбуків і планшетів. Конфігурація контактів для адаптерів USB Ethernet залежить від конкретного адаптера.

Характеристики кабелів Ethernet залежать від типу використовуваного роз’єму. Найпоширенішим роз’ємом кабелю Ethernet є RJ45, який має вісім контактів.

Стандартний кабель Ethernet зазвичай складається з кабелю категорії 5 (Cat 5) або категорії 6 (Cat 6) з витою парою з максимальною довжиною 100 метрів. Однак інші типи кабелів Ethernet, наприклад волоконно-оптичні та коаксіальні кабелі, мають інші розміри та розводку.

Екранування та типи кабелю Ethernet

Важливість екранування кабелю

Екранування кабелю — це використання матеріалів і технологій для захисту провідників, що несуть сигнал, від електромагнітних і радіочастотних перешкод. Це запобігає перешкодам, які можуть призвести до помилок, втрати даних і зниження продуктивності локальної мережі.

Екранування може приймати різні форми і зазвичай використовується в середовищах високошвидкісної передачі даних. Він також створює бар’єр між провідниками та зовнішніми джерелами електромагнітних/радіочастотних перешкод, не даючи провідникам діяти як антени та вловлювати небажані сигнали.

Екранування провідника

Екранування провідника – це техніка, яка використовується для захисту провідників кабелю, що несуть сигнал, від зовнішніх електромагнітних перешкод (EMI) і радіочастотних перешкод (RFI). Екранування розміщується навколо кожного провідника, щоб створити бар’єр, який запобігає проникненню перешкод у кабель.

Екранування провідника є важливим аспектом конструкції кабелю, оскільки воно захищає провідники, що несуть сигнал, від електромагнітних перешкод, що забезпечує надійну передачу даних. Тип використовуваного екранування залежить від конкретного застосування та очікуваного рівня перешкод.

Види екранування кабелю

Плетене екранування: плетений екран складається із сітки тонких дротів, які сплетені навколо сердечника кабелю. Плетений екран забезпечує високу гнучкість і ефективно зменшує високочастотні електромагнітні перешкоди (EMI).

Екранування фольгою: Екран з фольги складається з тонкого шару алюмінієвої або мідної фольги, обгорнутої навколо сердечника кабелю. Екранування фольгою ефективно зменшує як високочастотні, так і низькочастотні електромагнітні перешкоди, але є менш гнучким, ніж плетене екранування.

Комбіноване екранування: Комбіноване екранування використовує екранування з оплітки та фольги в одному кабелі. Цей тип екранування забезпечує високий ступінь захисту як від високочастотних, так і від низькочастотних електромагнітних перешкод і зазвичай використовується у програмах високошвидкісної передачі даних.

Екранування коаксіального кабелю: Коаксіальний кабель має внутрішній і зовнішній провідники, розділені діелектричним матеріалом. Зовнішній провідник діє як екран, захищаючи від електромагнітних перешкод. Коаксіальний кабель зазвичай використовується в таких програмах, як кабельне телебачення, Інтернет і радіочастотний зв’язок.

Екранування кабелю вита пара: Кабель вита пара має два ізольовані дроти, скручені разом для зменшення перехресних перешкод і електромагнітних перешкод. Кабель із екранованою витою парою (STP) має додатковий шар екранування, як правило, екран із фольги або плетеного екрана, щоб забезпечити додатковий захист від електромагнітних перешкод.

Спіральні щити: Спіральні екрани складаються зі спірального обгортання тонкого дроту навколо внутрішніх провідників. Цей тип екранування забезпечує хороше покриття на високих частотах і є відносно гнучким.

Подавати Шилдс: Сервісні екрани складаються з серії скручених внутрішніх проводів навколо провідників. Цей тип екранування забезпечує добре покриття на високих частотах, а також є відносно гнучким.

Часті запитання

Чим відрізняються стандарти проводки T568A і T568B?

T568A і T568B є стандартними схемами з’єднання для комутаційних кабелів Ethernet. Основна відмінність між ними полягає в порядку розташування кольорових проводів у роз'ємі. Зелена та помаранчева пари перемикаються між двома стандартами, але обидва можна використовувати в більшості додатків. Для належної роботи важливо використовувати однаковий стандарт проводки на обох кінцях кабелю.

Які основні типи екранування використовуються в кабелях Ethernet?

Кабелі Ethernet можуть мати екранування для зменшення електромагнітних перешкод (EMI). Кабелі з неекранованою крученою парою (UTP) не мають екранування, покладаючись виключно на скручування пар проводів для усунення перехресних перешкод. Кабелі з екранованою крученою парою (STP) мають додатковий шар екранування навколо окремих пар або всього кабелю, що забезпечує додатковий захист від електромагнітних перешкод.

Як рівень напруги сигналу Ethernet впливає на продуктивність кабелю?

Рівень напруги сигналу Ethernet впливає на співвідношення сигнал/шум і загальну продуктивність кабелю. Більш високі рівні напруги можуть допомогти мінімізувати вплив шуму та перешкод, сприяючи кращій якості передачі даних. Більшість пристроїв Ethernet використовують диференціальну сигналізацію, яка допомагає відкинути синфазний шум і підвищує загальну продуктивність кабельної системи.

Які найкращі методи встановлення мережевих кабелів?

Забезпечення успішного монтажу мережевого кабелю включає кілька найкращих практик:

• Сплануйте своє розташування, враховуючи довжину кабелю, вимоги до живлення та майбутні розширення.
• Використовуйте відповідний тип кабелю та категорію продуктивності для конкретного застосування.
• Дотримуйтесь стандарту електропроводки T568A або T568B під час встановлення.
• Встановіть належні системи прокладання кабелів, такі як кабельні лотки або стійки, щоб тримати кабелі впорядкованими та захищеними.
• Перевірте та позначте кожне з’єднання, щоб спростити пошук несправностей і обслуговування.
• Уникайте прокладання кабелів Ethernet поблизу джерел електричних перешкод, таких як електричні кабелі або спринклерні труби.