Витая пара (twisted pair)

Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. Этим обусловлена популярность, которой пользуется кабель utp (витая пара). Вторым важным фактором является то, что витая пара (кабель utp) имеет невысокую стоимость и позволяет достичь высокой скорости передачи данных.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C, который зачастую ошибочно называется RJ45 (иногда как RJ-45).

На самом деле, настоящий RJ45 физически несовместим с 8P8C, так как использует схему 8P2C с ключом. Ошибочное употребление термина RJ45 вызвано тем, что настоящий RJ45 не получил широкого применения, а также их внешним сходством.

В свою очередь, 8P8C (8 Position 8 Contact) - это унифицированный разъём, который используется в телекоммуникациях и имеет 8 контактов и защёлку, немного больший, чем телефонный соединитель RJ11.

Кабель UTP

Неэкранированная витая пара имеет волновое сопротивление 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также 120 Ом).

Кабель позволяет соединять напрямую только два компьютера, поэтому в сетях построенных на витой паре преобладает топология типа «звезда», когда каждый из компьютеров, при помощи своего кабеля подключен напрямую к дополнительному сетевому устройству - концентратору (hub), который и обеспечивает взаимодействие между компьютерами в сети.

Таким образом, при повреждении кабеля, сеть продолжит функционировать, а исчезнет связь только с одним компьютером, что легко диагностируется и устраняется. С другой стороны, при повреждении концентратора сеть станет недоступной для всех компьютеров, подключенных к нему.

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов, и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568

Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях и в международном стандарте ISO 11801.

· CAT1 (полоса частот 0,1 МГц) - телефонный кабель, всего одна пара (в России применяется кабель и вообще без скруток - «лапша» - у нее характеристики не хуже, но больше влияние помех). В США использовался ранее, только в «скрученном» виде. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

· CAT2 (полоса частот 1 МГц) - старый тип кабеля, 2 пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях Token ring и Arcnet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

· CAT3 (полоса частот 16 МГц) - 4-парный кабель, используется при построении телефонных и локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных до 10 Мбит/с или 100 МБит/с по технологии 100BASE-T4 на расстоянии не дальше 100 метров. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3.

· CAT4 (полоса частот 20 МГц) - кабель состоит из 4 скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 100BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с по одной паре, сейчас не используется.

· CAT5 (полоса частот 100 МГц) - 4-парный кабель, использовался при построении локальных сетей 100BASE-TX и для прокладки телефонных линий, поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар.

· CAT5e (полоса частот 125 МГц) - 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей.

Витая пара категории 7

· CAT6 (полоса частот 250 МГц) - применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года.

· CAT6a (полоса частот 500 МГц) - применяется в сетях Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 гигабит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 гигабит/с. Добавлен в стандарт в феврале 2008 года.

Особое место занимают кабели категории 7 (не UTP!):

· CAT7 - спецификация на данный тип кабеля утверждена только международным стандартом ISO 11801, скорость передачи данных до 10 Гбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600-700 МГц. Кабель этой категории имеет общий экран и экраны вокруг каждой пары. Седьмая категория, строго говоря, не UTP, а S/FTP (Screened Fully Shielded Twisted Pair).

Каждая отдельно взятая витая пара, входящая в состав кабеля, предназначенного для передачи данных, должна иметь волновое сопротивление 100±25 Ом, в противном случае форма электрического сигнала будет искажена и передача данных станет невозможной. Причиной проблем с передачей данных может быть не только некачественный кабель, но также наличие «скруток» в кабеле и использование розеток более низкой категории, чем кабель.

Оболочка
Внешняя оболочка витой пары изготавливается из поливинилхлорида (ПВХ - PCV) или из негорючих фторополимерных материалов (FRD). При горении эта изоляция практически не выделяет газов и дыма. Обозначают такие кабели - LSZH (Low Smoke Zero Halogen).

Экран
Витая пара делится на экранированные и неэкранированные. Экранированные кабели гораздо более помехоустойчивы и имеют лучшие показатели переходного затухания, но их применение требует специальных разъемов и правильной схемы заземления, поэтому в нашей стране большее распространение получили неэкранированные кабели. Экраны могут быть изготовлены из фольги и (или) медной оплетки. Для поддержания целостности экрана сопровождаются дренажным проводником в виде медной проволоки.

Медная жила.
Для кабеля на основе витых пар используются медные проводники диаметром 22 - 24 AWG, что соответствует 0,64 - 0,51 мм в диаметре. Для кабеля, идущего на производство шнуров, для повышения гибкости используется многопроволочная жила несколько большего сечения, т.к. у многопроволочной жилы повышено значение собственного затухания.

Количество витых проводников
Неэкранированная витая пара представляет собой от 1 до 100 пар медных изолированных проводников, скрученных парами с согласованными шагами для уменьшения взаимного влияния. Наиболее распространены двух- и четырехпарные конструкции. Цветовая комбинация проводников фиксирована: один из проводников в паре имеет белый цвет, другой цветной - синий, оранжевый, зеленый, коричневый. Это создает трудности при разделке, так как белые проводники не отличаются друг от друга. Некоторые производители окрашивают белую жилу в цвет ее цветной пары, нанося либо продольную полосу, либо кольцевые пятна на расстоянии 3-5 см.

Однако сегодня в связи с переходом на патч-панели, в многопарных кабелях используется комбинация из двух цветных жил.

Схема обжимки сетевого кабеля (витой пары RJ-45)

Соединение между собой всего-навсего двух устройств уже является сетью и может вызвать много вопросов, из-за того, что некоторые пары кабеля в разъемах RJ45 (registered jack) чаще всего должны меняться местами.

Существует два типа портов:

1. MDI Medium Dependent Interface - прямой кабель - для соединения компьютера со свитчем/хабом.

2. MDI-X Medium Dependent Interface crossover - перекрёстный (кросс-овер) - используется для соединения 2-х компьютеров напрямую и для соединения некоторых старых моделей хабов/свитчей (uplink порт).

В каждом из них пары контактов 1-2 и 3-6 имеют разное назначение, попросту - меняются местами. Т.е., если в порту MDI пара 1-2 это контакты передатчика данных (Тх), а пара 3-6 - приемника (Rx), то в порту MDI-X наоборот: пара 1-2 - контакты приемника (Rx), а 3-6 - передатчика (Tx).

Для того чтобы соединение между двумя устройствами заработало, передатчик (Тх) одного устройства должен быть соединен с приемником (Rx) другого устройства.

В таблице показано как правильно обжать кабель по схеме 568В.

	бело-оранжевый
	оранжевый
	бело-зеленый
	синий
	бело-синий
	зеленый
	бело-коричневый
	коричневый

	бело-оранжевый
	оранжевый
	бело-зеленый
	синий
	бело-синий
	зеленый
	бело-коричневый
	коричневый

Перекрёстный кабель (Crossover)

1 - бело-оранжевый - 3
2 - оранжевый - 6
3 - бело-зелёный - 1
4 - синий - 7
5 - бело-синий - 8
6 - зелёный - 2
7 - бело-коричневый - 4
8 - коричневый - 5

* № контакта - цвет жилы - № контакта на другом конце.

Бело-оранжевая жила меняется с бело-зелёной, оранжевая с зелёной (для 100-мегабитного соединения);

Синяя жила меняется с бело-коричневой, бело-синяя с коричневой (для гигабитного соединения),для 100 мегабит их можно обжать в любом порядке или вообще не обжимать.

Прямой кабель

Вариант по стандарту

EIA/TIA-568A:

По стандарту

EIA/TIA-568B:

1 - бело-зелёный - 1

2 - зелёный - 2

3 - бело-оранжевый - 3

4 - синий - 4

5 - бело-синий - 5

6 - оранжевый - 6

7 - бело-коричневый - 7

8 - коричневый - 8

1 - бело-оранжевый - 1

2 - оранжевый - 2

3 - бело-зелёный - 3

4 - синий - 4

5 - бело-синий - 5

6 - зелёный - 6

7 - бело-коричневый - 7

8 - коричневый - 8.

Использование кабеля, обжатого не по стандарту, может привести к тому, что кабель работать не будет, или будет очень большой процент потерь (в зависимости от длины кабеля). Данные схемы обжимки подходят как для 100-мегабитного соединения, так и для гигабитного.

При использовании 100 мегабитного соединения используются только 2 из 4-х пар, а именно оранжевая и зелёная.

Синяя и коричневая пары в таком случае могут быть использованы для подключения второго компьютера по тому же кабелю. Каждый конец кабеля раздваивают на два по две пары, и получают как бы два кабеля, но под одной изоляцией.

При использовании гигабитного соединения используются все 4 пары проводников. Порядок расположения проводов при обжиме кабеля витая пара (RJ-45) показан на рисунке.

Использование пар кабеля UTP различными приложениями

Приложение

Аналоговые телефоны

Цифровые телефоны

Ethernet 10BASE-T

Ethernet 100BASE-TX

Gigabit Ethernet 1000BASE-T

Используемые пары

7-8 или 4-5

3-6 и 4-5

1-2 и 3-6

все пары

Простой тестер "витой пары".

При прокладке и ремонте локальных компьютерных сетей иногда возникает необходимость в проверке кабеля на наличие обрыва, замыкания и правильности его заделки в вилку или розетку. Поскольку кабели бывают разной длины и розетки могут располагаться в разных помещениях, делать это при помощи обычного тестера крайне неудобно. Обычно для таких дел применяют кабельные пробники. Однако промышленные инструменты позволяющие измерить длину кабеля, затухание в нём сигнала и множество других параметров, довольно дорогие и их могут позволить себе люди, постоянно занимающиеся прокладкой и обслуживанием кабельных сетей.
Для тех же, кому с такой задачей приходиться сталкиваться от случая к случаю, дешевле самому собрать простое устройство, которого будет вполне достаточно для тестирования небольших сетей.

В этой статье рассказывается о двух вариантах изготовления такого простейшего пробника. Несмотря на свою простоту, оба эти устройства могут оказать заметную помощь при проверке как действующих кабелей Ethernet сети, так и при обжиме новых коммутационных кабелей коннекторами RJ-45.
Такой пробник позволит проверить минимальный, но вполне достаточный набор функций, таких как: правильность последовательности заделки проводников, обрыв проводников, короткие замыкания. Это, тот минимум, на основании которого можно наверняка сделать вывод об исправности сетевого соединения.
Оба эти устройства конструктивно состоит из двух частей «передатчика» и «концевой заглушки», содержит минимум деталей, просты в изготовлении, настройке, и работе.

Принципиальная схема первого простейшего тестера со светодиодной индикацией показана на рис.1.

Достоинством представленного тестера является его неимоверная простота и доступность для изготовления своими руками.
Конструкция представляет собой два блока, один – это коробочка в которой размещено 4 светодиода, 4 кнопки, резистор, гнездо RJ45 для подключения кабеля и батарейка, второй блок – «плата-заглушка» в которой размещено только 4 светодиода.
Проверяемый обжатый при помощи разъемов RJ45 кабель подключается с одной стороны к «заглушке» а с другой стороны к «передатчику». Если жилы кабеля исправны и подключены правильно, то светодиоды будут загораться соответственно нажатым кнопкам. Потребление электроэнергии таким тестером чрезвычайно мало, поэтому выбор батарей качестве источника питания некритичен, можно использовать батарейки типа ААА или две от БИОСа компьютера панельки, для которых можно выпаять из отслужившей материнской платы.
В качестве корпуса для передатчика и «заглушки» можно использовать любой подходящий корпус, например, розетки для кабеля локальной сети.

Следующее устройство для проверки сетевого (Ethernet) кабеля, собрано на одной микросхеме К561ИЕ8 (десятичный счетчик с дешифратором), также содержит два модуля – основной «Master» и вспомогательный «Slave» и питается от одной батарейки 6F22 типа «Крона» напряжением 9 вольт или алкалиновой 23A (27A) напряжением 12V (как в брелках автомобильных сигнализаций).
Плата «Master» – задающий генератор и десятичный счетчик (DD1) выполняющий роль сдвигового регистра, где автогенератором электрических импульсов, подающим тактовые импульсы на десятичный счётчик / делитель К561ИЕ8, служит мигающий светодиод VD1 с нетиповым включением.
Микросхема (DD1) работает следующим образом: с приходом каждого тактового импульса на её счетный вход, на выводах счетчика поочередно появляется высокий потенциал. Соответственно поочередно зажигаются светодиоды, подсоединённые к выходам соответствующих разрядов счетчика. Конденсатор C1 является фильтром по питанию и служит для стабильной работы устройства. Резистор R2 ограничивает ток, проходящий через светодиоды, предохраняя их от выхода из строя.

Ниже приведены примеры схем, использующих при работе область микротоков на ВАХ светодиодов.
Рис.4. Рис.5.

Схема на рис.4 допускает широкое варьирование номинала резистора R1 (0,1...300 кОм) и применение в качестве DD1 ТТЛ или КМОП микросхемы. В схеме на рис.5 можно применять только КМОП логику (R1 от единиц до сотен кОм).
В устройстве по схеме на рис.4 интервал возможных сопротивлений резистора R1 в килоомах при использовании микросхем указанных серий составляет 0,1... 1,8 (К155); 0,1...5,6 (К555); 0,15...30 (КР1533); 0,15...91 (К561).
В генераторе по схеме Рис.5 могут работать только микросхемы структуры КМОП (серии К561 и подобные), а сопротивление R1 должно находиться в пределах 0,8...300 кОм.

Во время вспышки "мигающего" светодиода HL1 уровень напряжения на входе 1 элемента DD1.1 соответствует логическому 0. В паузе между вспышками это напряжение увеличивается до уровня логической 1
Следует иметь в виду, что при больших номиналах нагрузочного резистора яркость световых импульсов уменьшается настолько, что они становятся невидимы. Однако генерация электрических импульсов продолжается.

Тестируя кабель, концы которого расположены в разных помещениях у нас возникает небольшая проблема, связанная с тем, что для проверки восьмижильного кабеля нам потребуется дополнительный девятый провод.
Для решения этой проблемы во вспомогательном блоке «Slave» Рис.2, светодиоды включены встречно попарно. В этом варианте схемы для соединения светодиодов блока «Slave» с основным блоком «Master», использовано свойство логической микросхемы, у которой на выходе есть два состояния: логический нуль и логическая единица и поскольку выходные сигналы микросхемы могут быть либо высокими, либо низкими, любой выходной импульс может обеспечить общую обратную цепь для светодиода.

Работа с тестером.
Активная часть – (master) и пассивная часть (slave) подсоединяется к концам проверяемого кабеля и на активной части кнопкой SA1 (start/stop) запускается работа устройства.
После запуска микросхема 4017 поочередно подаёт напряжение на контакты розетки RJ45 и соответственно напряжение с выхода микросхемы поступает на тестовые светодиоды, которые начинают последовательно загораться НL1, НL2, НL3...НL8. Если проверяемый кабель правильно обжат и не имеет обрывов, то на плате-заглушке светодиоды НL1, НL2, НL3...НL8 будут загораться в том же порядке.
В случае, когда какой-то один из диодов на пассивной части (slave) не светиться, означает что сигнал по жиле с этим номером не проходит. При замыкании жил в кабеле на «мастере» диоды будут загораться, как и положено, а на приемнике нет, либо при загорании одного индикатора на передатчике на приемнике будут вспыхивать несколько.
Если светодиоды загораются не в нужной нам последовательности, делается вывод, что кабель имеет ошибку обжима и его следует обжать заново.

При проверке ранее проложенных кабелей следует быть внимательным и осторожным иначе тестер можно легко сжечь. Естественно, что просто обычный кабель его повредить не может, а вот линия, в которой присутствует напряжение – легко.
Обычно такое происходит из-за подсоединения тестера к активным сетевым устройствам маршрутизаторам или шлюзам.
________________________________________
* Скачать архив со схемой и платой в формате Sprint Layout: LAN_Tester.zip.
** Аналогом К561ИЕ8 является импортная микросхема CD4017.

Литература:
1. Генераторы импульсов на мигающем” светодиоде. - Радио, 2000, №2, с. 45.
2. Необычные применения мигающих светодиодов. - РА, 1998, Null-12, с. 23.

Разводка разъемов питания AT и ATX".

ATX

P8
PIN	DESCRIPTION
1	Power Good, +5 VDC when all voltages has stabilized.
2	+5 VDC (or n/c)
3	+12 VDC
4	-12 VDC
5	Ground
6	Ground

P9
PIN	DESCRIPTION
1	Ground
2	Ground
3	-5 VDC
4	+5 VDC
5	+5 VDC
6	+5 VDC


PIN	DESCRIPTION
1	+3.3 VDC
2	+3.3 VDC
3	Ground
4	+5 VDC
5	Ground
6	+5 VDC
7	Ground
8	Power Ok (+5V & +3.3V is ok)
9	+5 VDC Standby Voltage (max 10mA)
10	+12 VDC
11	+3.3 VDC
12	-12 VDC
13	Ground
14	Power Supply On (active low)
15	Ground
16	Ground
17	Ground
18	-5 VDC
19	+5 VDC
20	+5 VDC

На рисунке указана распиновка контактов основных разъемов.

Каждое напряжение имеет свой цвет провода:

· Желтый цвет - +12V,

· Красный цвет - +5V,

· Оранжевый цвет - +3,3V.

· Черный цвет - общий (земля).

Для остальных напряжений цвета проводов у каждого производителя могут варьироваться.

На рисунке не отображены разъемы дополнительного питания видеокарт, так как они подобны разъемам дополнительного питания процессора. Также существуют другие виды разъемов, которые встречаются в компьютерах фирменной сборки компаний DelL, Apple и других.

Распайка (распиновка) разъема S-Video

Номер вывода Назначение
1 - Общий (Y)
2 - Общий (C)
3 - Яркостный видео (Y)
4 - Цветностный (C)

Распайка (распиновка) разьема S-Video

ЦОКОЛЕВКА ЕВРОПЕЙСКОГО РАЗЪЕМА SCART

Конт.	Назначение	Уровень сигнала, сопротивление цепи
1	выход сигнала звука правого канала (моно)	V = 0,2-2,0V, R<1кОм
2	вход сигнала звука правого канала (моно)	V = 0,2-2,0V, R>10кОм
3	выход сигнала звука левого канала	V = 0,2-2,0V, R<1кОм
4	общий провод сигнала звука	---
5	общий провод сигнала "BLUE"	---
6	вход сигнала звука левого канала	V = 0,2-2,0V, R>10кОм
7	вход/выход сигнала "BLUE"	размах 0,7V V_пост. = 0-2,0V, R=75 Ом
8	вход/выход напряжения переключения ТВ/ВИДЕО	V_выкл. = 0 - 2,0V, V_вкл. = 9,5 – 12V, R_вход. > 10кОм, R_вых. < 1кОм
9	общий провод сигнала "GREEN"	---
10	второй канал ввода данных	в некоторых аппаратах не используется
11	вход/выход сигнала "GREEN"	размах 0,7V V_пост. = 0-2,0V, R=75 Ом
12	первый канал ввода данных	не используется
13	общий провод сигнала "RED"	---
14	общий провод первого канала ввода данных	не используется
15	вход/выход сигнала "RED"	размах 0,7V V_пост. = 0-2,0V, R=75 Ом
16	вход/выход напряжения переключения ТВ/RGB	V_выкл. = 0 - 0,4V, V_вкл. = 1,0 - 3,0V, R_вход. = 75 Ом
17	общий провод полного видеосигнала	---
18	общий провод напряжения переключения ТВ/RGB	---
19	выход видеосигнала положительной полярности	размах 1,0V, V_пост. = 0-2,0V, R=75 Ом
20	вход видеосигнала положительной полярности	размах 1,0V, V_пост. = 0-2,0V, R=75 Ом
21	корпус	---

Норма для всех видеовходов и видеовыходов:

- размах сигнала 0,7V,

- постоянная составляющая 0-2V,

- сопротивление 75Ом.

Напряжение логического уровня нуля для входа управления (конт.8) не более 2V, логической единицы, - от 9,5 до 12V.

Источники:
http://ru.wikipedia.org
http://loknet.ru
http://i-t.org.ua/
http://www.cxem.info/

Витая пара (twisted pair)

Простой тестер "витой пары".

Разводка разъемов питания AT и ATX".

На рисунке указана распиновка контактов основных разъемов.