Кабель cat 4

Категория 4 (Category 4, Cat 4): Технические характеристики, архитектура и сфера применения в современных сетях

Кабель категории 4 (Cat 4) представляет собой стандартизированный тип витой пары, определенный в стандарте ANSI/TIA/EIA-568-A и международном стандарте ISO/IEC 11801. Он является эволюционным звеном в развитии структурированных кабельных систем (СКС), пришедшим на смену Cat 3 и впоследствии вытесненным более производительными Cat 5 и Cat 5e. Основное назначение Cat 4 — поддержка сетей Token Ring и 10BASE-T, а также, в ограниченном объеме, более скоростных протоколов. Максимальная частота, на которую сертифицирован кабель, составляет 20 МГц.

Конструктивные особенности и технические параметры

Конструкция кабеля Cat 4 соответствует базовым принципам построения неэкранированной (UTP) или, реже, экранированной (FTP) витой пары. Он состоит из четырех пар медных проводников, скрученных с определенным шагом для минимизации перекрестных помех (Near-End Crosstalk, NEXT). Каждая жила, как правило, имеет диаметр 24 AWG (0.51 мм). Изоляция и общая оболочка изготавливаются из поливинилхлорида (PVC) или, для повышенных требований к пожарной безопасности, из материалов с низким дымовыделением и безгалогенных составов (LSZH).

Ключевые электрические характеристики, определенные стандартами для Cat 4:

• Полоса пропускания: 20 МГц.
• Волновое сопротивление: 100 Ом ±15%.
• Затухание (Insertion Loss): Не более 20.0 дБ на 100 метров на частоте 20 МГц.
• Перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT): Не менее 27.1 дБ на 100 метров на частоте 20 МГц.
• Возвратные потери (Return Loss): Параметр, характеризующий согласованность кабеля, но для Cat 4 он не был так строго регламентирован, как для более поздних категорий.

Таблица сравнения Cat 4 с соседними категориями (на 100 м)

Параметр	Cat 3	Cat 4	Cat 5
Полоса пропускания	16 МГц	20 МГц	100 МГц
Типовое применение	Телефония, 10BASE-T	Token Ring 16Mbit, 10BASE-T	100BASE-TX, 1000BASE-T
Затухание на макс. частоте	~23 дБ (на 16 МГц)	~20 дБ (на 20 МГц)	~24 дБ (на 100 МГц)
Требования к NEXT	Менее строгие	Строже, чем у Cat 3	Значительно строже
Скрутка пар	Слабая	Более плотная	Высокая плотность с разным шагом

Поддерживаемые сетевые технологии и протоколы

Кабель Cat 4 был разработан для обеспечения работы конкретных сетевых архитектур, популярных в конце 80-х — начале 90-х годов прошлого века.

• IEEE 802.5 Token Ring (16 Мбит/с): Это была основная область применения Cat 4. Кабель полностью соответствовал требованиям данного протокола по полосе пропускания и помехозащищенности.
• IEEE 802.3 10BASE-T (10 Мбит/с): Cat 4 обеспечивал стабильную работу Ethernet на 10 Мбит/с с большим запасом по параметрам.
• IEEE 802.3u 100BASE-T4 (100 Мбит/с): Это единственный стандарт Fast Ethernet, который мог работать на Cat 4. В отличие от 100BASE-TX, использовавшего две пары, 100BASE-T4 задействовал все четыре пары и более сложную схему кодирования, что позволяло достичь скорости 100 Мбит/с в полосе 20 МГц. Однако данная технология не получила широкого распространения и была быстро вытеснена 100BASE-TX, требующим Cat 5.

Важно отметить, что стандартные 100BASE-TX и, тем более, 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) не поддерживаются кабелем Cat 4 из-за недостаточной полосы пропускания и несоответствия требований к NEXT и ACR (Attenuation to Crosstalk Ratio).

Эволюция и место в современной инфраструктуре

Cat 4 имел очень короткий жизненный цикл как актуальный стандарт. Его быстрое вытеснение категорией 5 было обусловлено взрывным ростом потребности в скорости передачи данных и появлением массового Fast Ethernet (100 Мбит/с). С экономической точки зрения, производство Cat 5 при незначительном удорожании давало многократный прирост в производительности и «запасе на будущее».

В современных реалиях кабель Cat 4 считается морально и технически устаревшим. Его применение в новых проектах СКС недопустимо. Однако он может встречаться в следующих ситуациях:

• В существующих старых инсталляциях: В зданиях, построенных или модернизированных в период ~1992-1995 годов, где была развернута инфраструктура под Token Ring.
• Для низкоскоростных задач: В крайних случаях, как временное решение, может быть использован для организации телефонных линий (аналоговая телефония, ISDN) или передачи данных по протоколам 10BASE-T, если иное оборудование недоступно, а замена кабеля невозможна.
• Как кабель управления: Для систем автоматизации зданий (АСУ ТП), где не требуются высокие скорости, но важна стойкость к помехам, которую обеспечивает скрутка пар.

Вопросы модернизации и замены

При обнаружении в инфраструктуре кабеля Cat 4 рекомендуется его плановая замена. Модернизация является необходимой по следующим причинам:

• Несоответствие требованиям современных приложений: Работа в сети на скоростях ниже 100 Мбит/с критически снижает производительность любого бизнес-процесса.
• Деградация параметров: Со временем физические характеристики медного кабеля ухудшаются (окисление контактов, повреждение изоляции, изменение геометрии скрутки), что еще сильнее снижает и без того малый запас по помехоустойчивости.
• Сложность обслуживания и ремонта: Найти совместимое сетевое оборудование и компоненты (патч-корды, розетки) для Cat 4 становится все сложнее.
• Экономическая нецелесообразность: Поддержание устаревшей инфраструктуры часто обходится дороже, чем единовременная замена на современную (минимум Cat 5e, а в новых проектах — Cat 6A или выше).

Замена должна производиться на кабель категории не ниже 5e, а для магистральных линий и новых горизонтальных подсистем — Cat 6/6A. Это обеспечит поддержку Gigabit Ethernet (1000BASE-T) и 10GBASE-T (для Cat 6A) на расстоянии до 100 метров.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли использовать кабель Cat 4 для подключения компьютера в современной сети Gigabit Ethernet?

Нет, это невозможно. Оборудование Gigabit Ethernet (1000BASE-T) требует полосы пропускания не менее 100 МГц и строгого соблюдения параметров NEXT и Return Loss, которые обеспечиваются кабелями категории 5e и выше. При подключении через Cat 4 сетевые карты и коммутаторы, скорее всего, не установят линк (соединение) вообще, либо установят его на скорости 10 Мбит/с, если протокол 10BASE-T поддерживается.

Отличаются ли разъемы RJ-45 для Cat 4 от разъемов для более высоких категорий?

Физически разъем 8P8C (который ошибочно называют RJ-45) одинаков. Однако качество исполнения, материалы и точность обжима контактов для Cat 4 были рассчитаны на частоты до 20 МГц. Для категорий 5e и выше используются разъемы с оптимизированной геометрией, обеспечивающей лучшие характеристики на высоких частотах. Использование старых разъемов от Cat 4 в линиях Cat 5e может привести к несоответствию стандарту.

Как визуально отличить кабель Cat 4 от Cat 5 или Cat 5e?

Надежно отличить можно только по маркировке на оболочке кабеля. Там должно быть указано «CATEGORY 4», «CAT 4» или «C4». Косвенными признаками могут служить менее плотная скрутка пар по сравнению с Cat 5 и дата производства (если она указана). Однако визуальная оценка ненадежна, и для аудита инфраструктуры необходим кабельный анализатор.

Можно ли использовать свободные пары в кабеле Cat 4 для передачи аналогового видео или сигналов СКУД?

Технически это возможно, но с серьезными оговорками. Кабель не экранирован и имеет волновое сопротивление 100 Ом, что может не соответствовать требованиям видеооборудования (обычно 75 Ом). Это приведет к потерям и наводкам. Для низкочастотных сигналов систем контроля доступа (СКУД) он может подойти, но необходимо учитывать возможные помехи от соседних пар, если они также используются для передачи данных.

Каков реальный срок службы кабеля Cat 4, и что происходит с его параметрами со временем?

Срок службы кабельной системы, согласно стандартам, составляет 10-15 лет. Для Cat 4, установленного в середине 90-х, он давно истек. Со временем ухудшается качество медных проводников (окисление), возможно растрескивание и потеря эластичности изоляции из-за температурных циклов, механических воздействий. Параметры затухания и NEXT деградируют, что делает кабель непригодным даже для тех протоколов, которые он изначально поддерживал.

Является ли Cat 4 «безопасным» решением для промышленных сетей в среде с помехами?

Нет, Cat 4 не является оптимальным или безопасным решением для промышленных сред. Для таких условий существуют специализированные кабели: экранированные (FTP, SFTP) версии высоких категорий (Cat 6A STP), а также кабели с более прочной оболочкой, стойкой к маслу, температуре и УФ-излучению. Cat 4, будучи в основном UTP, не имеет достаточной защиты от электромагнитных помех, характерных для промышленных объектов.