Кабели экранированные витая пара с 4 парами

Кабели экранированные витая пара категории 5e и выше с 4 парами: конструкция, стандарты и применение

Экранированная витая пара (ЭВП) с 4 парами проводников является ключевым элементом структурированных кабельных систем (СКС) для передачи данных и, в ряде случаев, низковольтного питания. Ее основное назначение – обеспечение устойчивой высокоскоростной цифровой связи в условиях электромагнитных помех. Конструкция такого кабеля представляет собой сложную инженерную систему, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию для сохранения целостности сигнала.

Конструктивное исполнение и материалы

Стандартный 4-парный экранированный кабель состоит из нескольких обязательных слоев.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из чистой электротехнической меди (Cu) или алюминия с медным покрытием (CCA – Copper Clad Aluminium). Для стационарных СКС используется исключительно медь, так как CCA имеет худшие электрические характеристики и не соответствует международным стандартам на постоянные линии (ISO/IEC 11801, TIA-568). Диаметр жилы обычно составляет 22-24 AWG (0.51-0.64 мм).
• Изоляция жилы: Выполняется из твердого или вспененного полиэтилена (PE, Foamed PE), полипропилена (PP) или поливинилхлорида (PVC). Материал изоляции влияет на волновое сопротивление, затухание и скорость распространения сигнала.
• Скрутка (витая пара): Два изолированных проводника скручиваются с определенным шагом. Скручивание является фундаментальным методом борьбы с электромагнитными наводками: оно обеспечивает взаимную компенсацию помех, наводимых на соседние проводники. Шаг скрутки различен для каждой из четырех пар в кабеле, что минимизирует перекрестные наводки между парами (NEXT – Near-End Crosstalk).
• Экран: Это критический элемент, отличающий ЭВП от неэкранированной (UTP). Экран предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех (EMI/RFI) и предотвращения излучения сигнала вовне. Конструкция экрана может быть разной, что отражено в маркировке кабеля.
  • F/UTP (FTP): Общий экран из фольги (алюминиевой или металлизированной полиэстеровой ленты), окружающий все 4 пары. Самый распространенный тип для помещений.
  • S/FTP (PiMF): Комбинированный экран: каждая пара индивидуально экранирована фольгой, а поверх всех пар наложена оплетка из медных проволок. Обеспечивает максимальную защиту.
  • U/FTP: Индивидуальный экран из фольги на каждой паре, но отсутствует общий внешний экран.
  • SF/UTP: Комбинированный внешний экран из фольги и оплетки, пары неэкранированы.
• Дренажный провод: В кабелях с экраном из фольги обязательно присутствует неизолированный медный проводник, контактирующий с фольгой. Он служит для заземления экрана и облегчает его оконцовку.
• Внешняя оболочка: Защищает внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических воздействий. Материал оболочки выбирается исходя из условий прокладки:
  • PVC (ПВХ): Для внутренней прокладки в помещениях.
  • LSZH (Low Smoke Zero Halogen): Оболочка с пониженным дымовыделением и без галогенов. Обязательна для использования в местах скопления людей, транспорте, вентилируемых помещениях.
  • PE (Полиэтилен): Для внешней (наружной) прокладки, устойчива к ультрафиолету и осадкам.

Категории и характеристики передачи

Классификация по категориям (Cat) определяет полосу пропускания и максимальную поддерживаемую скорость передачи данных.

Категория	Полоса пропускания	Макс. скорость данных*	Типовое применение	Примечание
Cat 5e	100 МГц	1 Гбит/с (1000BASE-T)	Сети 1 Гбит/с, телефония, видеонаблюдение.	Базовый стандарт для большинства инсталляций.
Cat 6	250 МГц	1 Гбит/с (до 100 м) 10 Гбит/с (до 55 м)	Сети 1/10 Гбит/с на короткие расстояния.	Часто имеет разделительный крест (spline) для снижения NEXT.
Cat 6A	500 МГц	10 Гбит/с (10000BASE-T)	Магистральные линии и горизонтальная разводка для 10GbE.	Обязательно экранирование или улучшенная конструкция UTP. Толще, чем Cat 6.
Cat 7	600 МГц	10 Гбит/с и более	Высоконагруженные линии, промышленные сети.	Использует экранирование S/FTP и нестандартные разъемы GG45/TERA.
Cat 7A	1000 МГц	до 40 Гбит/с (до 50 м)	Перспективные приложения, CATV, 25/40GBASE-T.	Расширенная версия Cat 7.
Cat 8.1/8.2	2000 МГц	25/40 Гбит/с (до 30-36 м)	ЦОДы, межстоечные соединения.	Cat 8.1 совместим с RJ45, Cat 8.2 – с не-RJ45.

*Скорость зависит от длины канала, качества компонентов и условий окружающей среды.

Ключевые электрические параметры

Качество передачи сигнала оценивается по ряду измеряемых параметров, нормируемых стандартами.

• Затухание (Attenuation): Ослабление сигнала по мере его прохождения по кабелю. Зависит от частоты, длины и температуры. Чем выше частота и температура, тем больше затухание.
• Перекрестные наводки на ближнем конце (NEXT): Помеха, наводимая одним передающим проводником на соседний приемный проводник на том же конце кабеля. Измеряется в децибелах (дБ). Чем больше значение, тем лучше.
• Защищенность (ACR) и запас помехозащищенности (PS ACR): Фактически, разница между уровнем сигнала и уровнем шума (NEXT). Определяет способность приемника различать полезный сигнал.
• Сопротивление экрана: Эффективность экранирования измеряется в децибелах и показывает, насколько хорошо экран ослабляет внешние помехи. Для кабелей S/FTP этот параметр может превышать 90 дБ на высоких частотах.
• Волновое сопротивление (Impedance): Для кабелей витая пара составляет 100 Ом ±15%. Неоднородность импеданса по длине линии приводит к отражениям сигнала.

Области применения и правила монтажа

Экранированные кабели применяются там, где присутствуют источники сильных электромагнитных помех или предъявляются жесткие требования к электромагнитной совместимости (ЭМС).

• Промышленные сети (PROFINET, EtherNet/IP): В цехах с мощным силовым оборудованием (двигатели, частотные преобразователи, сварочные аппараты).
• Медицинские учреждения: Для оборудования, чувствительного к помехам, и в целях соблюдения нормативов по излучению.
• Центры обработки данных (ЦОД): Для высокоскоростных соединений 10 Гбит/с и выше, где плотность трафика крайне высока.
• Уличная прокладка и объекты транспортной инфраструктуры: Вблизи линий электропередач, рельсового транспорта.
• Системы видеонаблюдения с передачей по PoE: Экран помогает минимизировать потери при передаче питания на большие расстояния.

Критически важные правила монтажа экранированных кабелей:

• Непрерывность и заземление экрана: Экран должен быть непрерывным на всем протяжении канала и заземлен с одной стороны (как правило, на стороне активного оборудования или телекоммуникационной розетки) во избежание образования контуров заземления. Двустороннее заземление допустимо только при гарантированно равном потенциале точек заземления.
• Качественная оконцовка: Разъемы (RJ45, GG45) и патч-панели должны быть экранированными. Экран кабеля должен иметь надежный 360-градусный контакт с экраном разъема.
• Минимальный радиус изгиба: Обычно не менее 4-8 внешних диаметров кабеля. Нарушение ведет к ухудшению параметров NEXT и сопротивления экрана.
• Отделение от силовых линий: Параллельная прокладка с силовыми кабелями должна осуществляться с минимальным расстоянием не менее 30 см. При пересечении угол должен быть близок к 90°.

Сравнение с неэкранированными кабелями (UTP)

Критерий	Экранированная витая пара (F/UTP, S/FTP)	Неэкранированная витая пара (UTP)
Защита от помех	Высокая. Актуально в промышленных и «шумных» средах.	Базовая, только за счет скрутки. Достаточно для офисных помещений.
Стоимость	Выше (дороже кабель, разъемы, работы по монтажу и заземлению).	Ниже.
Монтаж	Сложнее. Требует квалификации для правильного заземления экрана.	Проще и быстрее.
Толщина и вес	Больше из-за наличия экрана и дренажного провода.	Меньше.
Электромагнитная эмиссия	Минимальная, соответствует строгим нормам.	Выше, но в рамках стандартов для офисной среды.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Обязательно ли заземлять экран витой пары?

Да, это обязательное требование. Незаземленный экран не только не выполняет своих функций, но и может работать как антенна, ухудшая помехозащищенность линии. Неправильное заземление (образование множественных контуров) может привести к еще большим проблемам с помехами.

Можно ли использовать экранированный кабель для передачи питания (PoE)?

Да, и это часто рекомендуется, особенно для мощного PoE (802.3bt, до 90Вт). Экран помогает снизить излучение от силовых линий внутри кабеля и может улучшить теплоотвод. Однако необходимо учитывать увеличенное сопротивление постоянному току из-за меньшего сечения центральной жилы в некоторых конструкциях экранированных кабелей.

В чем разница между FTP, F/UTP и S/FTP?

Это вопрос маркировки. FTP часто используется как общее название для кабелей с фольгированным экраном. Точная маркировка по ISO/IEC 11801:

• U/UTP – это обычный неэкранированный кабель (UTP).
• F/UTP – кабель с общим экраном из фольги вокруг всех пар (ранее часто назывался FTP).
• S/FTP – кабель с экраном из оплетки поверх индивидуально экранированных фольгой пар (наиболее защищенный).

Какой категории кабель выбрать для новой проектируемой СКС?

Для новых инсталляций рекомендуется закладывать кабель категории не ниже Cat 6A. Он обеспечивает гарантированную работу 10 Gigabit Ethernet на всей длине канала до 100 метров и обладает большим запасом по параметрам для будущих апгрейдов. Cat 5e следует рассматривать только для бюджетных проектов с требованиями не выше 1 Гбит/с.

Портится ли параметры экранирования при частых изгибах кабеля?

Да, механические деформации (резкие изгибы, перекручивания, раздавливание) нарушают целостность экрана (фольги или оплетки), что приводит к локальному снижению эффективности экранирования и возможному увеличению перекрестных наводок. Строгое соблюдение минимального радиуса изгиба при прокладке и эксплуатации обязательно.

Можно ли соединять экранированный и неэкранированный кабель или оборудование?

Категорически не рекомендуется. При таком соединении теряется весь смысл экранированного канала. Экран становится обрывным, а точка перехода становится источником неоднородности и отражений сигнала. Все компоненты канала (кабель, розетки, патч-панели, шнуры) должны иметь одинаковый тип экранирования и быть правильно заземлены.