Стандарты кабелей Ethernet

Ethernet-кабель является неотъемлемым компонентом вашей локальной сети (LAN) и играет важную роль в обеспечении бесперебойной передачи данных. Как пользователь, вы, возможно, уже знакомы с его основным предназначением, которое заключается в подключении таких устройств, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, для обеспечения связи и обмена данными. В этой статье мы обсудим различные типы Ethernet-кабелей и соответствующие им стандарты, чтобы вы могли быть лучше информированы о том, как сделать правильный выбор для ваших сетевых потребностей.

Все, что вам нужно знать о кабеле Ethernet

Различные типы кабелей

Существует несколько типов кабелей Ethernet, каждый из которых имеет свой собственный набор характеристик производительности и спецификаций. Вот краткий обзор:

• Витая пара: Наиболее распространенный тип кабелей Ethernet, витая пара, бывает двух видов: экранированная (STP) и неэкранированная (UTP). Витая пара состоит из нескольких пар медных проводов, скрученных вместе для уменьшения перекрестных помех и повышения надежности.
• Медь: Медь — наиболее широко используемый материал в кабелях Ethernet, предлагающий баланс между доступностью, производительностью и простотой использования. Медные кабели поддерживают различные стандарты Ethernet, такие как широко распространенные Cat 5e, Cat 6 и Cat 6a.

Условия использования кабелей Ethernet

• Пропускная способность: измеряемая в МГц, пропускная способность определяет диапазон частот, с которым может работать кабель.
• Скорость передачи данных: измеряется в Гбит/с и обозначает скорость, с которой данные могут передаваться по кабелю.
• Экранирование и изоляция: кабели более высокого класса обычно имеют лучшее экранирование для защиты от помех и ухудшения сигнала.
• Обратная совместимость: большинство кабелей Ethernet имеют обратную совместимость, что позволяет подключать старые устройства к новой инфраструктуре.

Помехи и перекрестные помехи

Помехи от других электронных устройств могут привести к снижению производительности сети и ухудшению сигнала. Типы помех включают в себя внешние перекрестные помехи (AXT), электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI). Кабели Ethernet более высокого класса часто имеют лучшее экранирование для снижения воздействия помех.

Стандарты Ethernet от IEEE и TIA

Серия стандартов IEEE 802.3 определяет различные аспекты сетей Ethernet, включая скорости передачи данных, форматы кадров и спецификации физического уровня. Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) также имеет стандарты, такие как ANSI/TIA-568, который охватывает структурированные кабельные системы для коммерческих зданий.

Стандарты кабелей Ethernet

Стандарты кабелей Ethernet имеют важное значение для обеспечения эффективной и производительной связи сетевых устройств. Международная организация по стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC) совместно поддерживают стандарт ISO/IEC 11801, который устанавливает спецификации для различных категорий кабелей Ethernet. 

Кабели Ethernet классифицируются по пронумерованным категориям («cat») на основе различных технических характеристик. Иногда эти категории обновляются дополнительными стандартами тестирования, такими как 5e или 6a. Эти категории помогают нам быстро определить подходящий тип кабеля для конкретного применения.

Вот некоторые из наиболее распространенных стандартов.

Эти стандарты обеспечивают совместимость и правильное функционирование различных сетевых компонентов. Поэтому при выборе кабелей Ethernet для ваших установок обязательно учитывайте эти стандарты, чтобы найти наиболее подходящий для ваших требований.

Разбивка различных категорий кабелей

Cat1 — это неэкранированный телефонный кабель типа «витая пара» (UTP), который обычно используется в телефонных голосовых системах, но не подходит для современных сетей.

Кат2 В 1980-х годах кабель использовался для передачи голоса и данных в сетях IBM Token Ring со скоростью передачи данных 4 Мбит/с.

Кат 3 поддерживал сети Ethernet 10BaseT и цифровую голосовую связь с четырьмя витыми парами в начале 1990-х годов. Скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с, что считается слишком медленным для современных сетей. 

Кат4 Кабель использовался для сетей IBM Token Ring и имел скорость передачи данных 16 Мбит/с.

Кабель категории 5 имеет скорость передачи данных до 100 Мбит/с и используется для стандартных сетей 10BaseT и 100BaseT (Fast Ethernet). Теперь это минимально признанный кабель для сетевое взаимодействие данных приложений и может распространять данные, видео и телефонные сигналы на расстояние до 100 метров (328 футов). 

Категория 5е — это усовершенствованная версия кабеля Cat5. Он используется в сетях, работающих на скорости до 1000 Мбит/с благодаря улучшенной устойчивости к перекрестным помехам и может передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Кабель категории 5 имеет лучшие шумовые характеристики. Для сетевых кабелей Gigabit Ethernet следует использовать кабель Cat 5e или более высокого типа.

кабель Cat6 стандарт для Gigabit Ethernet и других сетевых протоколов. Он обратно совместим со стандартами кабелей категории 5/5e и категории 3 и подходит для 10BASE-T/100BASE-TX и 1000BASE-T/1000BASE-TX (Gigabit Ethernet). Этот кабель обеспечивает большую пропускную способность и скорость передачи данных до 1 Гбит/с на расстоянии 100 м. Однако он может достигать скорости 10 Гбит/с на более коротких расстояниях до 37 м (121 фут) благодаря улучшенному экранированию и более высокой пропускной способности. Он включает в себя физический разделитель, называемый «сплайн», и экранирование фольгой для снижения перекрестных помех и электромагнитных помех.

кабель Cat6a представляет собой «расширенный» кабель категории 6 с полосой пропускания до 500 МГц.

Кат7 был создан для обеспечения 10 Gigabit Ethernet по 100 м медного кабеля. Он обратно совместим с традиционными Ethernet Cat5 и Cat6, предлагает более строгие спецификации для перекрестных помех и системного шума, чем Cat6, и включает экранирование для отдельных пар проводов. Спецификация Cat7 является фирменным стандартом, разработанным консорциумом компаний, и включает фирменные разъемы GG45 и надежное экранирование.

Cat7a является дальнейшим усовершенствованием Cat7, способным обеспечивать скорость 40 Гбит/с на расстоянии до 50 метров и 100 Гбит/с на расстоянии до 15 метров. Эти стандарты имеют относительно небольшую установленную базу по сравнению с другими категориями.

Cat8  кабели имеют самую высокую пропускную способность, которая поддерживает максимальную скорость передачи данных 40 Гбит/с с полосой пропускания до 2000 МГц. Они используют экранирование для минимизации помех и подходят для высокопроизводительных сетей.

Они обычно используются в центрах обработки данных и корпоративных сетях для потоковой передачи 4K/8K и VR. Этот кабель имеет полосу пропускания до 2 ГГц (2000 МГц) на расстоянии более 30 метров и скорость передачи данных до 40 Гбит/с. Его проводники обернуты фольгой для устранения перекрестных помех и виртуального обеспечения более высоких скоростей передачи данных.

Максимальная длина для различных категорий кабелей Ethernet

Категории кабелей Ethernet имеют разные максимальные длины, определяемые типом кабеля и скоростью передачи данных. Максимальная длина для каждой категории кабелей Ethernet следующая:

• Cat5: 100 метров (328 футов)
• Cat5e: 100 метров (328 футов)
• Cat6: 100 метров (328 футов)
• Cat6a: 100 метров (328 футов)
• Cat7: 100 метров (328 футов)
• Cat8: 30 метров (98 футов)

Чтобы расширить зону действия сети Ethernet за эти пределы, повторители, коммутаторы или другие сетевые устройства могут усиливать или регенерировать сигнал.

Волоконно-оптические кабели также являются альтернативным решением для длинных кабельных трасс, поскольку они имеют более высокую пропускную способность и могут передавать данные на большие расстояния без затухания сигнала.

Разъемы кабеля Ethernet, распиновка и Ethercon

Стандартные разъемы кабеля Ethernet

• RJ45: Разъем RJ45, используемый с кабелями витой пары, имеет восемь контактов, расположенных в форме прямоугольника, и совместим с несколькими стандартами Ethernet.

• МТРЖ: Это разъем для оптоволоконных кабелей Ethernet, объединяющий передатчик и приемник в одном устройстве и использующий пластиковый наконечник для многомодовых оптоволоконных соединений.
• ЛК: Это оптоволоконный соединитель небольшого форм-фактора, использующий наконечник 1,25 мм для выравнивания жил волокна и применяемый как для одномодовых, так и для многомодовых соединений в центрах обработки данных и корпоративных сетях.
• СТ: Разъем ST предназначен для многомодовых оптоволоконных кабелей Ethernet и использует механизм соединения байонетного типа, обычно используемый в старых оптоволоконных сетях.
• СК: Это оптоволоконный соединитель с двухтактным механизмом соединения, доступный в одномодовом и многомодовом вариантах, который широко используется в корпоративных сетях и центрах обработки данных.
• GBIC/SFP: Это разъемы для коммутаторов и маршрутизаторов Ethernet, обеспечивающие подключение к оптоволоконным сетям, модули с возможностью горячей замены, которые вставляются в слот на устройстве, доступны как в одномодовом, так и в многомодовом исполнении.
• USB: Адаптеры Ethernet добавляют возможность подключения Ethernet к устройствам без встроенного порта и преобразуют порт USB в порт Ethernet, доступные с различными скоростями для витой пары и оптоволоконных кабелей.

Разъемы Ethercon

Разъемы Ethercon — это тип прочного разъема RJ45, предназначенного для профессиональных аудио-, видео- и осветительных приложений. Они разработаны для работы в суровых условиях и обеспечивают безопасное и надежное соединение. Разъемы Ethercon доступны в двух типах:

• Разъемы Ethercon Cat5, которые совместимы с кабелями Cat5 Ethernet и предназначены для использования в сетях 10/100 Мбит/с.
• Разъемы Ethercon Cat6, подходят для кабелей Cat6 Ethernet и предназначены для использования в сетях Gigabit Ethernet.

Оба типа разъемов Ethercon оснащены запирающим механизмом, который надежно фиксирует разъем на месте, предотвращая случайные отключения. Корпус разъема изготовлен из прочного и надежного материала, например, литого цинка, который обеспечивает защиту от физических повреждений.

Разъемы Ethercon широко используются в прямых трансляциях, трансляциях и других профессиональных аудио-, видео- и световых приложениях, где безопасное и надежное соединение Ethernet имеет решающее значение.

Вы также можете использовать коммутационную панель в качестве централизованного места для подключения и отключения сетевых кабелей, что помогает упростить управление кабелями и снизить риск повреждения или выхода из строя кабеля.

Коммутационная панель — это аппаратное устройство, используемое в компьютерных сетях, которое позволяет подключать сетевые кабели к сетевым коммутаторам, маршрутизаторам и другим устройствам. Коммутационная панель обычно состоит из металлической рамы, в которой размещен набор портов, куда можно вставлять сетевые кабели и подключать их к соответствующим портам на сетевых устройствах.

Распиновка кабеля Ethernet

Распиновка кабеля Ethernet относится к расположению проводов и их подключению к контактам на разъеме Ethernet. В дополнение к стандартным распиновкам существуют также специализированные распиновки кабеля Ethernet, используемые для определенных приложений, таких как кабели Power over Ethernet (PoE) и кроссовые кабели Ethernet.

Распиновка PoE позволяет передавать питание по кабелю Ethernet, а перекрестная распиновка позволяет подключать два устройства напрямую друг к другу без необходимости использования коммутатора или концентратора.

Схема расположения выводов определяет, как сигналы передаются и принимаются между устройствами, подключенными к кабелю. Кабели Ethernet обычно используют четырехпарную схему витой пары, при этом каждая пара проводов имеет свой цветовой код. Вот типы распиновки кабеля Ethernet:

• Прямоточная распиновка: Это наиболее распространенная распиновка кабеля Ethernet для подключения сетевых устройств, таких как компьютеры, коммутаторы и маршрутизаторы. В прямой распиновке конфигурация контактов на одном конце кабеля такая же, как и на другом.
• Распиновка кроссовера: Распиновка кабеля Ethernet соединяет два одинаковых устройства, например, два компьютера или два коммутатора, без необходимости использования концентратора или коммутатора. В перекрестной распиновке конфигурация контактов на одном конце кабеля обратна конфигурации контактов на другом конце.

• Распиновка T1/E1: Эта распиновка кабеля Ethernet соединяет линии T1 и E1, цифровые линии передачи, используемые в телекоммуникациях. Распиновка для линий T1 и E1 отличается от той, которая используется для стандартных кабелей Ethernet.
• Распиновка переворачивания: Также известный как консольный кабель, этот кабель Ethernet соединяет компьютер или терминал с консольным портом маршрутизатора или коммутатора. В перевернутой распиновке порядок проводов на одном конце меняется на противоположный.
• Распиновка USB-адаптера Ethernet: Эта распиновка кабеля Ethernet используется с адаптерами USB Ethernet, которые используются для добавления Ethernet-подключения к устройствам, не имеющим встроенного порта Ethernet, таким как ноутбуки и планшеты. Конфигурация выводов для адаптеров USB Ethernet различается в зависимости от конкретного адаптера.

Характеристики кабелей Ethernet зависят от типа используемого разъема. Наиболее распространенным разъемом кабеля Ethernet является RJ45, имеющий восемь контактов.

Стандартный кабель Ethernet обычно изготавливается из витой пары категории 5 (Cat 5) или категории 6 (Cat 6) с максимальной длиной 100 метров. Однако другие типы кабелей Ethernet, такие как оптоволоконные и коаксиальные кабели, имеют другие размеры и расположение выводов.

Экранирование и типы кабелей Ethernet

Важность экранирования кабеля

Экранирование кабелей — это использование материалов и технологий для защиты проводников, по которым передается сигнал, от электромагнитных и радиочастотных помех. Оно предотвращает помехи, которые могут привести к ошибкам, потере данных и снижению производительности локальной сети.

Экранирование может принимать различные формы и обычно используется в высокоскоростных средах передачи данных. Оно также обеспечивает барьер между проводниками и внешними источниками электромагнитных/радиочастотных помех, не позволяя проводникам действовать как антенны и улавливать нежелательные сигналы.

Экранирование проводника

Экранирование проводников — это метод, используемый для защиты проводников кабеля, по которым передается сигнал, от внешних электромагнитных помех (ЭМП) и радиочастотных помех (РЧП). Экранирование размещается вокруг каждого проводника, чтобы создать барьер, который не позволяет помехам проникать в кабель.

Экранирование проводников является важным аспектом конструкции кабеля, поскольку оно защищает проводники, несущие сигнал, от электромагнитных помех, что обеспечивает надежную передачу данных. Тип используемого экранирования зависит от конкретного применения и ожидаемого уровня помех.

Типы экранирования кабелей

Плетеное экранирование: Оплетка экрана состоит из сетки тонких проводов, которые сплетены вокруг сердечника кабеля. Оплетка экрана обеспечивает высокую степень гибкости и эффективно снижает высокочастотные электромагнитные помехи (ЭМП).

Экранирование фольгой: Фольгированный экран состоит из тонкого слоя алюминиевой или медной фольги, обернутой вокруг сердечника кабеля. Фольгированный экран эффективно снижает как высокочастотные, так и низкочастотные электромагнитные помехи, но менее гибок, чем плетеный экран.

Комбинированное экранирование: Комбинированное экранирование использует экранирование оплеткой и фольгой в одном кабеле. Этот тип экранирования обеспечивает высокую степень защиты от высокочастотных и низкочастотных электромагнитных помех и обычно используется в приложениях высокоскоростной передачи данных.

Экранирование коаксиального кабеля: Коаксиальный кабель имеет внутренний и внешний проводники, разделенные диэлектрическим материалом. Внешний проводник действует как экран, защищая от электромагнитных помех. Коаксиальный кабель обычно используется в таких приложениях, как кабельное телевидение, интернет и радиочастотная связь.

Экранирование витой пары: Витая пара имеет два изолированных провода, скрученных вместе для уменьшения перекрестных помех и электромагнитных помех. Экранированная витая пара (STP) имеет дополнительный слой экранирования, обычно фольгированный или плетеный экран, для обеспечения дополнительной защиты от электромагнитных помех.

Спиральные щиты: Спиральные экраны состоят из спиральной обмотки тонкой проволоки вокруг внутренних проводников. Этот тип экранирования обеспечивает хорошее покрытие на высоких частотах и является относительно гибким.

Подавать щиты: Подача экранов состоит из ряда скрученных внутренних проводов вокруг проводников. Этот тип экранирования обеспечивает хорошее покрытие на высоких частотах и также является относительно гибким.

Часто задаваемые вопросы

Чем отличаются стандарты электропроводки T568A и T568B?

T568A и T568B — стандартные схемы разводки для соединительных кабелей Ethernet. Основное различие между ними заключается в порядке цветных проводов в разъеме. Зеленые и оранжевые пары меняют положение между двумя стандартами, но обе могут использоваться в большинстве приложений. Для правильной работы важно использовать один и тот же стандарт разводки на обоих концах кабеля.

Какие основные типы экранирования используются в кабелях Ethernet?

Кабели Ethernet могут иметь экранирование для снижения электромагнитных помех (EMI). Неэкранированные кабели с витой парой (UTP) не имеют экранирования, полагаясь исключительно на скручивание пар проводов для устранения перекрестных помех. Экранированные кабели с витой парой (STP) имеют дополнительный слой экранирования вокруг отдельных пар или всего кабеля, что обеспечивает дополнительную защиту от EMI.

Как уровни напряжения сигнала Ethernet влияют на производительность кабеля?

Уровни напряжения сигнала Ethernet влияют на отношение сигнал/шум и общую производительность кабеля. Более высокие уровни напряжения могут помочь минимизировать влияние шума и помех, что приводит к лучшему качеству передачи данных. Большинство устройств Ethernet используют дифференциальную сигнализацию, которая помогает подавлять синфазный шум и повышает общую производительность кабельной системы.

Каковы наилучшие методы монтажа сетевых кабелей?

Обеспечение успешной установки сетевых кабелей включает в себя несколько передовых методов:

• Спланируйте свою компоновку, приняв во внимание длину кабелей, требования к питанию и будущие расширения.
• Используйте подходящий тип кабеля и категорию производительности для вашего конкретного применения.
• При установке последовательно следуйте стандарту электропроводки T568A или T568B.
• Установите надлежащие системы управления кабелями, такие как кабельные лотки или стойки, чтобы организовать и защитить кабели.
• Проверяйте и маркируйте каждое соединение, чтобы упростить устранение неисправностей и техническое обслуживание.
• Избегайте прокладки кабелей Ethernet вблизи источников электрических помех, таких как электропроводка или трубы спринклерной системы.