Twisted pair - Twisted pair

Twisted pair -kabling er en type ledninger der to ledere i en enkelt krets er vridd sammen for å forbedre elektromagnetisk kompatibilitet . Sammenlignet med en enkelt leder eller et ikke -vridd balansert par , reduserer et vridd par elektromagnetisk stråling fra paret og krysstale mellom nabopar og forbedrer avvisning av ekstern elektromagnetisk interferens . Det ble oppfunnet av Alexander Graham Bell .

For ytterligere støyimmunitet kan kablet i tvunnet par være skjermet . Kabel med skjerming er kjent som skjermet tvunnet par ( STP ) og uten som uskjermet tvunnet par ( UTP ).

Forklaring

Et vridd par kan brukes som en balansert linje , som som en del av en balansert krets kan redusere effekten av støystrømmer indusert på linjen ved å koble elektriske eller magnetiske felt. Tanken er at strømmen som induseres i hver av de to ledningene er nesten like. Vridningen sikrer at de to ledningene i gjennomsnitt er i samme avstand fra den forstyrrende kilden og påvirkes likt. Støyen produserer således et common-mode signal som kan avbrytes ved mottakeren ved å bare detektere differansesignalet, sistnevnte er det ønskede signalet.

Common-mode avvisning begynner å mislykkes på untwisted ledninger når støykilden er nær signalkablene; den nærmere ledningen vil kobles sterkere med støyen, og mottakeren vil ikke kunne eliminere den. Dette problemet er spesielt tydelig i telekommunikasjonskabler der par i samme kabel ligger ved siden av hverandre i mange miles. Vridning av parene motvirker denne effekten, da på hver halvdel vrides ledningen nærmest støykilden. Forutsatt at forstyrrende kilde forblir jevn, eller nesten så, over avstanden til en enkelt vri, vil den induserte støyen forbli vanlig modus.

At tvinningsgraden (også kalt tonehøyde av vridningen, vanligvis definert i vendinger pr meter ) utgjør en del av spesifikasjonen for en gitt type kabel. Når par i nærheten har like vridningshastigheter, kan de samme lederne til de forskjellige parene gjentatte ganger ligge ved siden av hverandre, delvis oppheve fordelene med vridning. Av denne grunn er det vanligvis spesifisert at, i det minste for kabler som inneholder et lite antall par, må vridningshastighetene variere.

I motsetning til skjermet eller foliert vridd par (vanligvis S/FTP eller F/UTP kabelskjerming ), er UTP -kabel ikke omgitt av noen skjerming. UTP er den primære kabeltypen for telefonbruk og er veldig vanlig for datanettverk .

Historie

De tidligste telefonene brukte telegraflinjer som var jordede returkretser med en ledning . På 1880 -tallet ble elektriske trikker installert i mange byer, noe som induserte støy i disse kretsene. I noen land ble trikkeselskapene holdt ansvarlig for avbrudd i eksisterende telegraflinjer og måtte betale for utbedringsarbeid. For nye installasjoner var det imidlertid nødvendig å beskytte mot eksisterende trikk fra begynnelsen. Interferens på telefonlinjer er enda mer forstyrrende enn det er på telegraflinjer. Telefonselskaper konverterte til balanserte kretser , som hadde den tilfeldige fordelen av å redusere demping , og dermed øke rekkevidden.

Etter hvert som elektrisk strømdistribusjon ble mer vanlig, viste dette tiltaket seg utilstrekkelig. To ledninger, spunnet på hver side av tverrstengene på verktøystolper , delte ruten med elektriske kraftledninger . I løpet av få år førte den økende bruken av elektrisitet igjen til en økning i forstyrrelser, så ingeniører utviklet en metode som kalles trådtransponering , for å avbryte forstyrrelsen.

Ved trådtransponering bytter ledningene posisjon en gang hver flere poler. På denne måten ville de to ledningene motta lignende EMI fra kraftledninger. Dette representerte en tidlig implementering av vridning, med en vridningshastighet på omtrent fire vendinger per kilometer , eller seks per mil . Slike åpne trådbalanserte linjer med periodiske transposisjoner overlever fortsatt i dag i noen landlige områder.

Kablet tvunnet par ble oppfunnet av Alexander Graham Bell i 1881. I 1900 var hele det amerikanske telefonnettet enten tvunnet eller åpen ledning med transponering for å beskytte mot forstyrrelser. I dag er de fleste millioner av kilometer med snoede par i verden utendørs fasttelefoner, eid og vedlikeholdt av telefonselskaper, brukt til taletjeneste.

Uskjermet vridd par

Uskjermede twisted pair (UTP) kabler finnes i mange Ethernet -nettverk og telefonsystemer. For innendørs telefonapplikasjoner grupperes UTP ofte i sett med 25 par i henhold til en standard fargekode på 25 par som opprinnelig ble utviklet av AT&T Corporation . En typisk delmengde av disse fargene (hvit/blå, blå/hvit, hvit/oransje, oransje/hvit) vises i de fleste UTP -kabler. Kablene er vanligvis laget med kobbertråder målt til 22 eller 24 American Wire Gauge (AWG), med den fargede isolasjonen vanligvis laget av en isolator som polyetylen eller FEP og totalpakken dekket i en polyetylenmantel .

For urbane utendørs telefonkabler som inneholder hundrevis eller tusenvis av par, er kabelen delt inn i små, men identiske bunter. Hver bunt består av vridde par som har forskjellige vrihastigheter, ettersom par som har samme vridningshastighet i kabelen fortsatt kan oppleve en viss krysstale . Buntene er i sin tur vridd sammen for å utgjøre kabelen.

UTP er også den vanligste kabelen som brukes i datanettverk . Moderne Ethernet , den vanligste datanettverksstandarden, kan bruke UTP -kabler, med økende datahastigheter som krever høyere spesifikasjonsvarianter av UTP -kabelen. Kabling av tvunnet par brukes ofte i datanettverk for korte og mellomlange tilkoblinger på grunn av sine relativt lavere kostnader sammenlignet med optisk fiber og koaksialkabel .

Siden UTP -kabelbåndbredden er forbedret for å matche basebåndet til fjernsynssignaler , brukes UTP nå i noen videoprogrammer , først og fremst i sikkerhetskameraer . Siden UTP er en balansert overføringslinje, er det nødvendig med en balun for å koble til ubalansert utstyr, for eksempel alle som bruker BNC -kontakter og er designet for koaksialkabel.

Kabelskjerming

Twisted pair -kabler kan inkludere skjerming i et forsøk på å forhindre elektromagnetisk interferens. Skjerming gir en elektrisk ledende barriere for å dempe elektromagnetiske bølger utenfor skjoldet. Skjoldet gir også en ledningsbane der induserte strømmer kan sirkuleres og returneres til kilden via jordreferanseforbindelse. Slik skjerming kan brukes på individuelle par eller på en samling av par. Skjerming kan være folie eller flettet tråd.

Når skjerming brukes på en samling av par, blir det vanligvis referert til som screening, men bruk blant leverandører og forfattere ved bruk av ord som screening , skjerming og STP (skjermet vridd par) kan være utsatt for variasjon. ISO/IEC 11801 : 2002 (vedlegg E) prøver internasjonalt å standardisere de forskjellige betegnelsene for skjermede kabler ved å bruke kombinasjoner av tre bokstaver - U for uskjermet, S for flettet skjerming (kun i ytre lag) og F for foliebeskyttelse - til eksplisitt angi type skjerm for generell kabelbeskyttelse og for å beskytte individuelle par eller firhjulinger, ved å bruke en todelt forkortelse i form av x/xTP .

Skjermede Cat 5e , Cat 6/6A og Cat 8/8.1 kabler har vanligvis F/UTP konstruksjon, mens skjermede Cat 7/7 _A og Cat 8.2 kabler bruker S/FTP konstruksjon.

Fordi skjermingen er ledende, kan den også fungere som en vei til bakken. En folieskjermet, vridd parkabel kan ha en integrert jordet ledning som kalles en dreneringstråd som får elektrisk kontakt med skjermen. Formålet med dreneringstråden er enkel tilkobling til terminaler som vanligvis er designet for tilkobling av runde ledninger.

Vanlige skjoldkonstruksjonstyper inkluderer:

Individuelt skjold (U/FTP)

Individuell skjerming med aluminiumsfolie for hvert vridd par eller firhjuling. Vanlige navn: par i metallfolie, skjermet tvunnet par, skjermet vridd par. Denne typen skjerming forhindrer EMI i å komme inn eller ut av individuelle par og beskytter også nabopar mot kryssing.

Samlet skjold (F/UTP, S/UTP og SF/UTP)

Total folie, flettet skjold eller fletting med folie på tvers av alle parene i 100 ohm tvunnet parkabel. Vanlige navn: folied twisted pair, shielded twisted pair, screened twisted pair. Denne typen skjerming forhindrer EMI i å komme inn eller ut av kabelen.

Individuelt og generelt skjold (F/FTP, S/FTP og SF/FTP)

Individuell skjerming ved bruk av folie mellom settene med vridd par, og også en ytre folie eller flettet skjerming. Vanlige navn: fullskjermet tvunnet par, skjermet foliert tvunnet par, skjermet foliert tvunnet par, skjermet skjermet vridd par, skjermet skjermet tvunnet par. Denne typen skjerming forhindrer EMI i å komme inn eller ut av kabelen og beskytter også nabopar mot kryssing.

Et tidlig eksempel på skjermet tvunnet par var IBM STP-A, som er en to-par 150 ohm S/FTP-kabel definert i 1985 av IBM Cabling System-spesifikasjonene, og brukt med Token Ring- eller FDDI-nettverk .

Felles industrinomenklatur for kabelkonstruksjonstyper

Industriens forkortelser	ISO/IEC 11801 -betegnelse	Kabelskjerming	Parskjerming
UTP, TP	U/UTP	Ingen	Ingen
STP, ScTP, PiMF	U/FTP	Ingen	Folie
FTP, STP, ScTP	F/UTP	Folie	Ingen
STP, ScTP	S/UTP	Fletting	Ingen
SFTP, S-FTP, STP	SF/UTP	Fletting og folie	Ingen
FFTP, STP	F/FTP	Folie	Folie
SSTP, SFTP, STP, STP PiMF	S/FTP	Fletting	Folie
SSTP, SFTP, STP	SF/FTP	Fletting og folie	Folie

Typer

Analog telefon

Før digital kommunikasjon og Ethernet ble utbredt, var det ingen internasjonal standard for telefonkabel. Standarder ble satt på nasjonalt nivå. For eksempel i Storbritannia spesifiserte General Post Office CW1293 og CW1308 kabler. CW1308 var en lignende spesifikasjon som den tidligere CW1293, men med en forbedret fargekode. CW1293 brukte for det meste solide farger på kjernene, noe som gjorde det vanskelig å identifisere paret den ble vridd med uten å fjerne en stor mengde kappe. For å løse dette problemet. CW1308 har smale ringer av den sammenkoblede fargen trykt over grunnfargen. Begge kablene er en lignende standard som kategori 3 -kabel.

Før vanlig bruk av polyetylen og annen plast for isolasjon, ble telefon -tvunnet kabel isolert med vokspapir eller bomull med et voksbelegg på kobberet. Den generelle kappen til denne typen kabel var vanligvis bly. Denne kabeltypen ble tatt i bruk på slutten av 1800 -tallet kort tid etter oppfinnelsen av telefonen. Kabelavslutningen i termineringsbokser ble forseglet med smeltet voks eller harpiks for å forhindre inntrengning av fuktighet som alvorlig ville forringe isolasjonsegenskapene til papirisolasjonen. Slike tetninger gjorde imidlertid fremtidig vedlikehold og endringer vanskeligere. Disse kablene er ikke lenger laget, men er fremdeles av og til oppstått i gamle bygninger og i forskjellige ytre områder, ofte landsbyer.

Bygge infrastruktur

Standard typer tvunnet kabling

Navn	Typisk konstruksjon	Båndbredde	applikasjoner	Merknader
Nivå 1		0,4 MHz	Telefon- og modemlinjer	Ikke beskrevet i EIA/TIA anbefalinger. Uegnet for moderne systemer.
Nivå 2		4 MHz	Eldre terminalsystemer, f.eks. IBM 3270	Ikke beskrevet i EIA/TIA anbefalinger. Uegnet for moderne systemer.
Katt 3	UTP	16 MHz	10BASE-T , 100BASE-T4	Beskrevet i EIA/TIA-568. Uegnet for hastigheter over 16 Mbit/s. Nå hovedsakelig for telefonkabler.
Katt 4	UTP	20 MHz	16 Mbit/s Token Ring	Ikke vanlig
Katt 5	UTP	100 MHz	100BASE-TX , 1000BASE-T	Vanlig for nåværende LAN. Erstattet av Cat 5e, men de fleste Cat 5 -kablene oppfyller Cat 5e -standardene. Begrenset til 100 m mellom utstyr.
Katt 5e	UTP, F/UTP, U/FTP	100 MHz	1000BASE-T , 2,5GBASE-T	Forbedret Cat 5. Vanlig for nåværende LAN -er. Samme konstruksjon som Cat 5, men med bedre teststandarder. Begrenset til 100 meter mellom utstyr.
Katt 6	UTP, F/UTP, U/FTP	250 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	ISO/IEC 11801 2. utg. (2002), ANSI/TIA 568-B.2-1. Mest installert kabel i Finland i henhold til standarden 2002 EN 50173-1. Begrenset til 55 m avstand ved 10GBASE-T
Cat 6 A	UTP, F/UTP, U/FTP, S/FTP	500 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Forbedrede standarder, testet til 500 MHz. Full 100 m avstand ved 10GBASE-T ISO/IEC 11801 2. utg. Er. 2. (2008), ANSI/TIA-568-C.1 (2009)
Katt 7	S/FTP, F/FTP	600 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Helt skjermet kabel. ISO/IEC 11801 2. utg. (2002). Det er ikke anerkjent av EIA/TIA.
Cat 7 A	S/FTP, F/FTP	1000 MHz	5GBASE-T , 10GBASE-T	Bruker alle fire parene. ISO/IEC 11801 2. utg. Er. 2. (2008). Det er ikke anerkjent av EIA/TIA.
Cat 8/8.1	F/UTP, U/FTP	2000 MHz	25GBASE-T , 40GBASE-T	ANSI/TIA-568-C.2-1, ISO/IEC 11801-1: 2017
Katt 8.2	S/FTP, F/FTP	2000 MHz	25GBASE-T , 40GBASE-T	ISO/IEC 11801-1: 2017

Lastet

Et lastet vridd par har med vilje lagt til induktans og var tidligere vanlig praksis på telekommunikasjonslinjer. De ekstra induktorene er kjent som belastningsspoler og reduserer demping for talebåndsfrekvenser, men øker den på høyere frekvenser. Lastspoler reduserer forvrengning i talebåndet på veldig lange linjer. I denne sammenhengen blir en linje uten lastspoler referert til som en ubelastet linje.

Bonded

Et bundet tvunnet par er en konstruksjonsvariant der de to ledningene i hvert par er bundet sammen i lengden på kabelen. Den ble pioner av Belden , og er ment å bidra til å sikre konfigurasjonskonsistens under og etter installasjon. En viktig fordel er at støyimmunitetsytelsen til kabelen kan beskyttes til tross for potensielt tøff håndtering. Den forbedrede ytelsen kan være unødvendig, og liming reduserer fleksibiliteten til kabelen og gjør den utsatt for feil der den bøyes.

Snoet båndkabel

En vridd båndkabel er en variant av standard båndkabel der tilstøtende par av ledere er bundet og vridd sammen. De vridde parene blir deretter lett bundet til hverandre i et båndformat. Med jevne mellomrom langs båndet er det korte seksjoner uten vridning der kontakter kan festes ved hjelp av de vanlige båndkabel -IDC -teknikkene.

Solid-core vs. strandet kabel

En solid-core kabel bruker en solid wire per leder, og i en fire-par kabel vil det være totalt åtte solide ledninger. Strandet kabel bruker flere ledninger viklet rundt hverandre i hver leder og i et firepar med syv tråder per lederkabel, ville det være totalt 56 ledninger (2 per par × 4 par × 7 tråder).

Solid core -kabel er beregnet på permanent installerte kjøringer ( permanent lenke ). Den er mindre fleksibel enn strandet kabel og er mer utsatt for feil hvis den gjentatte ganger bøyes på grunn av hardhet . Strandet kabel brukes på patchpaneler og for tilkoblinger fra veggporter til endeenheter ( patchledning eller slippkabel), da den motstår sprekkdannelse av lederne.

Koblinger er utformet annerledes for solid kjerne enn for strandet. Bruk av en kontakt med feil kabeltype kan føre til upålitelig kabling. Plugger designet for solid og strandet kjerne er lett tilgjengelige, og noen leverandører tilbyr til og med plugger designet for bruk med begge typer. De kan presses ned blokker på patch-panel og vegg-port jekker er konstruert for bruk med fast kjerne kabel. Disse fungerer via metoden for isolering av fortrengning , hvorved enheten stikker hullene i isolasjonen og "biter" inn i kobberlederen for å danne en forbindelse. Punchdown -blokker brukes som patchpaneler eller som breakout -bokser, for tvunnet kabel.

Egenskaper

Twisted pair har følgende nyttige attributter:

• Elektrisk støy som kommer inn i eller kommer fra kabelen kan forhindres.
• Krysstale er minimert.
• Billigste kabelform tilgjengelig for nettverksformål.
• Lett å håndtere og installere.

Twisted pair har følgende begrensninger:

• Deformasjon: vridd pars følsomhet for elektromagnetisk interferens avhenger sterkt av at parets vridingsordninger forblir intakte under installasjonen. Som et resultat har tvunnede kabler vanligvis strenge krav til maksimal trekkspenning og minimum bøyeradius. Denne skjørheten av snoede kabler gjør installasjonspraksis til en viktig del for å sikre kabelens ytelse.
• Forsinkelse: på grunn av forskjellige vridningshastigheter som brukes for å minimere krysstale mellom parene, har forskjellige par i kabelen forskjellige lengder og dermed forskjellige forsinkelser. Dette kan forringe bildekvaliteten når flere par brukes til å bære komponenter i et videosignal. Lav skjev kabel er tilgjengelig for å redusere dette problemet.
• Ubalanse: forskjeller mellom de to ledningene i et par kan forårsake kobling mellom vanlig modus og differensialmodus. Differensial til vanlig modus konvertering produserer common-mode strømmer som kan forårsake ekstern interferens og kan produsere common-mode signaler i andre par. Felles modus til differensial modus konvertering kan produsere differensial modus signaler fra common-mode interferens fra andre par eller eksterne kilder. Ubalanse kan skyldes asymmetri mellom parets to ledere fra hverandre og i forhold til andre ledninger og skjoldet. Noen kilder til asymmetri er forskjeller i lederens diameter og isolasjonstykkelse.

Se også

• ANSI/TIA-568
• Balansert linje
• Kobbertråd og kabel
• Ethernet over tvunnet par
• Litz wire
• Registrert jack , ofte brukt som kontakter for tvunnet par
• Star quad -kabel øker kanselleringen av forstyrrelser
• Tips og ring

Merknader

Referanser

Eksterne linker

Media relatert til Twisted-pair-kabler på Wikimedia Commons