какую скорость пропускает витая пара
Витая пара в современных сетях
Мы, специалисты «Мальтима Телеком», продолжаем публиковать справочные материалы по телеком-оборудованию и комплектующим в помощь специалистам. На этот раз речь пойдёт о витой паре, поставками которой мы в том числе занимаемся. Этот товар проходит входной контроль в России: часть партии тестируется тремя разными сертифицирующими тестерами, которые показывают всю картину по кабелю. Если хотя бы один тестер выявляет несоответствие, кабель в продажу не запускается.
При построении структурированных кабельных сетей особое значение имеет физическая среда передачи сигнала, роль которой обычно выполняет витая пара. В простейшем случае она представляет собой одну или несколько пар изолированных медных проводников, скрученных между собой и покрытых общей оболочкой. Сами медные проводники в таких проводах могут быть как одножильными (solid), так и многожильными (patch). Если первые обычно применяются для прокладки в коробах и стенах (обладают меньшим затуханием сигнала, удобны для врезания розеток), то вторые лучше подходят для подключения конечного оборудования к розеткам (имеют большую стойкость к многократным изгибаниям).
Для удобства использования отдельные витые пары объединяют в кабели, содержащие 2, 4, 8 и более пар. Самыми распространенными в настоящее время являются кабели, состоящие из 4 витых пар. Несмотря на общий принцип устройства, такие кабели обладают различными свойствами, основным среди которых является полоса пропускаемых частот, которая напрямую зависит от устойчивости к внешним и взаимных помехам. Именно по этому параметру кабели с витыми парами принято разделять на категории в соответствии с международным стандартом ISO 11801. Рассмотрим эти категории подробнее.
К категориям 1 и 2 принято относить устаревшие кабели с одной или двумя парами проводов, пригодные для голосовой и модемной связи, а также передачи цифрового сигнала с пропускной способностью до 4 Мбит/с.
Кабели категории 3 имеют полосу пропускаемых частот 16 МГц и пригодны для построения локальных сетей с пропускной способностью до 100 Мбит/с по спецификации 100BASE-T4. В настоящее время кабели этой категории применяются в основном для организации голосовой телефонной связи.
Полоса пропускаемых частот кабелей 4 категории составляет 20 МГц. Они также применялись для построения сетей 100BASE-T4, но в настоящее время практически не используются.
О кабелях 5 (5e) категории слышали, наверное, все. Пригодные для организации телефонной связи и передачи видеосигнала, они все же получили наибольшее распространение как основа для создания локальных компьютерных сетей 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T благодаря полосе пропускаемых частот равной 100 МГц.
Более современными является кабель 6 категории. Его полоса пропускаемых частот составляет 250 МГц, что позволяет организовать передачу данных со скоростью 10 Гбит/с на расстояние до 55 м. Впрочем, ориентироваться на последний параметр не стоит. Специалисты-практики отмечают, что достижение устойчивой работоспособности канала на дистанции свыше 50 метров труднодостижимо. Гораздо более реалистичным является показатель 30-35 м.
Существует также подкатегория данного кабеля, известная как 6А. В целях борьбы с помехами и увеличения полосы пропускаемых частот до 500 МГц эти кабели оснащены либо общим экраном из фольги (F/UTP), либо экранами вокруг каждой из четырех витых пар (U/FTP). Благодаря повышенной до 500 МГц полосе пропускаемых частот, передачу данных со скоростью 10 Гбит/с можно осуществлять на расстояние до 100 м (предельное теоретическое значение).
Самой «молодой» утвержденной Международной организацией по стандартизации (ISO) категорией кабелей является седьмая. Предназначенные для наиболее требовательных к физической среде передачи сигнала СКС, кабели этой категории обеспечивают полосу пропускаемых частот 600 МГц (1000 МГц для категории 7А), а скорость передачи данных — до 40 Гбит/с (для категории 7А). От кабелей шестой категории их отличает наличие как экрана вокруг каждой витой пары, так и общего экрана для всех 4 пар (F/FTP или S/FTP в зависимости от технологии изготовления внешнего экрана — оплетка или фольга соответственно).
Экранирование витых пар используется как для снижения внешних электромагнитных помех (общий экран), так и для минимизации взаимных наводок между витыми парами (индивидуальные экраны). Судить о конструкции конкретного кабеля можно по его маркировке. Так буква F означает наличие экрана из сплошного полотна фольги, а буква S — наличие экранирующей оплетки. Буква U говорит об отсутствии экрана. При этом первая часть маркировки содержит информацию об общем экране, а вторая — об индивидуальных. Таким образом, например, маркировка SF/FTP означает, что в данном кабеле каждая пара экранирована фольгой, а также имеется двойной внешний экран из фольги и оплетки. В свою очередь маркировка UTP свидетельствует об отсутствии какой-либо защиты от наводок помимо самого скручивания проводов в пары с переменным шагом.
Надо отметить, что различия между кабелями даже одной категории могут быть весьма значительными. Так самым «ходовым» является простой кабель, предназначенный для внутренних работ. Он обычно окрашен в серый цвет. Черный цвет свидетельствует о том, что кабель предназначен для внешних (уличных) работ и имеет дополнительную защиту в виде внешней оболочки из гидрофобного полиэтилена. Пустоты между витыми парами иногда заполняются гидрофобным гелем, а сам кабель может иметь внешнее бронирование из стальной проволоки или ленты. Наконец, если внешняя оболочка кабеля окрашена в оранжевый цвет, это говорит о его соответствии требованиям пожарной безопасности. Такой кабель выделяет при горении меньше дыма и отравляющих веществ, а кроме того, в случае пожара, не станет каналом дальнейшего распространения огня.
Многообразие номенклатуры кабелей с витыми парами объясняется широтой сфер применения. В связи с этим, конкретные модели могут включать в себя дополнительные функциональные элементы. Так уличные кабели, предназначенные для подвески на опорах, снабжены внешним стальным тросом, препятствующим деформации изделия под собственным весом. Силовые элементы, придающие кабелю большую прочность, могут размещаться и внутри, вблизи центральной оси. Для кабелей, предназначенных для внутренних работ, характерно наличие специального шнура из капронового волокна — рипкорда. Потянув за него, можно разрезать внешнюю оболочку кабеля, не повредив изоляцию витых пар. Некоторые модели с общим экраном помимо витых пар содержат в себе неизолированный дренажный провод, задачей которого является сохранение электрического контакта между частями экрана в случае его повреждения при слишком сильном сгибании. Этот список можно продолжать, но закончить стоит на том, что, какая бы задача не стояла перед проектировщиком СКС, всегда найдется именно та витая пара, которая подойдет наилучшим образом.
Технические характеристики витой пары (тип, длина, скорость)
В этой статье мы с вами рассмотрим технические характеристики витой пары, которые учитывают при создании локальных вычислительных сетей. Витую пару относят к структурированным кабельным система и используют для передачи сигнала в компьютерных и телекоммуникационных сетях Ethernet, Arcnet и Token ring. Подсоединение к сетевым устройствам выполняется через разъем 8P8C именуемый в народе RJ45.
Витая пара представляет из себя структурированный LAN кабель с ПВХ оболочкой, который содержит в себе от одной до нескольких изолированных и скрученных между собой пар определенным количеством витков на единицу длины.
Зачем скручивают между собой провода? Дело в том, что переплетение проводов с собственным шагом скрутки между собой образует пару в следствии чего увеличивается качество связи. Таким образом электромагнитные помехи равномерно влияют на провода образующие пару и уменьшают взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижают влияние внешних факторов (электрические, магнитные, электромагнитные поля) во время эксплуатации.
Устройство витой пары.
Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.
Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка LSZH).
В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.
Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелем и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.
С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.
Типы витой пары.
Следует сказать, что существует монолитный и многожильный, экранированный и не экранированный кабель LAN. Рассмотрим все по порядку.
Витую пару с одной монолитной жилой (одна медная проволока), как правило, применяют для прокладки линий в стенах, лотках и не используют для прямого соединения внешних устройств (Smart TV, компьютер…), а монтируют к кабелю оконечное оборудование. Например, информационную розетку. Этот процесс называется терминированием. Обусловлено это тем, что кабель имеет относительно толстые жилы и при частых изгибах легко ломается.
Многожильная витая пара используется для изготовления патч-кордов и служит для соединения цифровых устройств (маршрутизатор, принтер…) межу собой и с внутренней или наружной информационной розеткой Ethernet. Этот тип кабеля хорошо зарекомендовал себя в условиях изгибов и скручивания и не подходит для «врезания» в разъем информационной розетки. Медные жилы очень тонкие и запросто ломаются. Кроме этого многожильный кабель LAN имеет большой сигнал затухания в сравнении с монолитным типом. В следствии этого максимальная длина витой пары многожильного типа должна составлять не более 100 метров.
Я уже упоминал, что экранирование витой пары используется для защиты от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Стоит сказать, что экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который предназначен для защиты от разрывов и растяжений самого экрана. Существует несколько типов экранирования витой пары, которые определяют технологию и назначение защиты от электромагнитных воздействий. Выделяют такие типы витой пары:
Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных).
В основу определения категории витой пары положен максимально пропускаемый частотный диапазон. Это обусловлено количеством витков на одну единицу длины кабеля. То бишь, чем выше категория, тем больше пропускаемый частотный диапазон в следствии увеличения витков каждой витой пары. Категории витой пары описывается в международных и отечественных стандартах.
Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают. Следует помнить, что витая пара более высокого класса поддерживает технические возможности низшего класса. А вот витая пара по классу ниже не поддерживает технические приложения высшего класса. Чем выше класс тем лучше передаточные характеристики и выше предельная частота работы кабельной линии.
На просторах интернет мне попалось хорошее видео по теме, предлагаю вам его посмотреть.
Для того чтобы сетевой кабель служил долго следует соблюдать правила монтажа. Например, при прокладке нужно следить за целостностью кабеля по всей его длине и не допускать растяжений и изгибов потому, что это может нарушить структуру экрана, что приведет к низкой устойчивости кабеля к электромагнитным помехам. Дренажный провод кабеля должен быть соединен с экраном разъема.
Кроме этого при монтаже нельзя допускать изгибов более восьми внешних диаметров кабеля. Слишком сильный изгиб может повредить фольгированный экран, что заметно ухудшит свойства кабеля и снизит скорость связи внутри сети. Пока!
400 Мбит/с по обычной витой паре для обычных квартир
Мы с котом немного «разогнали» витую пару, приходящую в квартиру
Обычно считается, что «потолок» DSL – 20-30 Мбит/с, FTTB (оптика до здания плюс витая пара до квартиры) — 100 Мбит/с, а PON поддерживает скорости выше 100 мегабит. Мы с коллегами решили развеять мифы и «разогнать» FTTB для отдельно взятого провайдера.
Первым делом мы полезли на чердак в доме. Уже сейчас к нам в каждый дом приходит не менее 1 Гбит/с, а на домовом узле есть подходящий гигабитный «медный» порт. То есть мы можем просто взять и переключить любую квартиру, где лежит наш кабель, в подходящий порт и обеспечить скорости более 400 Мбит/с.
Собственно, мы это уже сделали в рамках бета-тестов, а на днях запустили в коммерческую эксплуатацию услуги в Москве с новыми скоростями. Да, вы, скорее всего, можете подключиться.
Что это было, кэп?
Наша магистральная и городская сети обладают запасом свободной емкости, значительно превосходящим потребности клиентов даже в часы наивысшей, максимально возможной нагрузки. Взять хотя бы горячо любимый мной и котом праздник Новый год, в который больше поздравлений получают те бабушки, которые уже подружились с интернетом и «скайпом».
В чем разница с PON
В том, что наша FTTB-сеть, позволяющая все это сделать, уже существует. Никаких модификаций не требуется. Кабель уже заходит в вашу квартиру. Все провода лежат. Оптика проходит до узлов в домах. Нужно просто взять и переключить кабель в другой порт коммутатора. Все! К вам уже подходит такой канал, но вы об этом не знали. А PON нужно строить – это новая инфраструктура по всему городу. Там есть еще одна засада – от районных АТС расходятся оптические жилы, которые требуют проприетарных же клиентских устройств. А у нас с обычной FTTB-сетью можно использовать что угодно. Хотя адаптированных под L2TP устройств немного.
Как это работает
Из магистрального кольца на уровень города приходит здоровенный транспортный канал. Дальше по городу расходится несколько крупных колец. От них – кольца или mesh-структуры поменьше, на уровне подъездов делаются «звезды». От первого уровня до шкафа в подъезде идут оптические транспортные линки. На коммутаторе уровня доступа, мы перекоммутируем кабель в гигабитный порт… и все, у нас теперь есть гигабитный линк до клиента.
Это результаты моего коллеги без кота, зато с Wi-Fi (801.11 ac).
Техническая возможность
После того, как я смог проверить это на нескольких точках, мы установили такие линки для всех сотрудников компании, работающих над проектом. Довольно быстро, надо сказать. Технических ограничений почти нет: единственное, есть буквально пара десятков кварталов в Москве, где требуется немного модернизировать оборудование, но мы уже работаем над этим.
Еще ограничения
Вы будете смеяться, но мы не нашли способов утилизировать такие скорости. Так вот, оказалось, что забить такой канал можно только очень специфическими задачами – это либо CCTV с кучи камер, либо HD-видео на всех членов семьи одновременно, либо задачи фотографа, заливающего куда-то картинки. Еще – сетевые диски. В общем, за исключением торрентов – мечта провайдера: клиент один раз в день делает «вжух» с тяжелым файлом и дико радуется.
Зато возник ряд других вещей, которые напрямую касаются маркетинга. Первое – почти все ресурсы отдают контент куда медленнее, чем позволяет принимать канал. Это вечная проблема «почему у меня тормозит Интернет, а тесты показывают нормальную скорость». Потому что нужны ресурсы, способные обеспечить большому количеству клиентов отдачу контента на высокой скорости. Так что кому-то придется расстаться с иллюзиями, далеко не каждый ресурс отвечает данным требованиям.
100Мбит/с – это уже очень быстро для соединения с Интернет для подавляющего большинства пользователей. Скорости еще выше могут потребоваться тем, кто вынужден работать с файлами очень большого объема.
На этой фотографии правильно все, включая роутер
К десктопу или ноутбуку линк должен подходить медью – Wi-Fi, тем более, в условиях помех от других сетей, просто не позволит раздать канал на такой скорости. Поэтому оптимальный вариант – десктоп на кабеле, планшеты и телефоны – по воздуху.
Сами конечные устройства тоже могут резать трафик. Естественно, у вас должно быть устройство, поддерживающее 400 Мбит/с (роутер или сетевая карта). В бете, правда, вскрылась пара сюрпризов с тем, что реально держать такой трафик могут не все устройства, несмотря на заявления об этом.
Тесты
Тут начинается самое интересное. Мы взяли 10 высокопроизводительных устройств с поддержкой L2TP.
Гигабит это быстро, особенно для домашнего использования, поэтому и роутеры должны быть соответствующие. Скажу сразу – все модели охватить и оперативно протестировать не представлялось возможным, поэтому мы ориентировались на поддержку гигабитного подключения, двухдиапазонного Wi-Fi и хороших отзывов от пользователей.
Наш шорт-лист:
• Asus RT-68U
• D-Link DIR 825 D1
• Pre-sale образец от нового производителя Totolink
• Zyxel Keenetic Ultra
• Apple Air port Time capsule
Как только я протестировал устройства по нашим чеклистам в офисе, пришло время тестировать устройства в полевых условиях, тут можно оценить реальную производительность устройства.
Для этого действа я постарался подготовиться основательно, взял MacBook Pro 15 retina (late 2012) – основной рабочий ноут, в отдельный десктоп воткнул SSD на 128GB и до кучи подключил туда Wi-Fi адаптер Asus PCE-AC68 чтобы ничто не мешало разгоняться, так же взял USB Wi-Fi адаптер Totolink A2000UA c поддержкой 802.11ac на всякий случай. Помимо этого захватил iPad mini, iPhone 5 и Samsung Galaxy note – на них будем тестить Wi-Fi.
Для проверки скорости, помимо привычных ресурсов, таких как – speedtest, закачка файлов, установил Iperf на один из наших серверов, подключенных по гигабитному линку в нашу core-сеть. Вроде все, получилось как-то так:
Немного о методике тестов
Во многих обзорах роутеров, которые я видел, обычно собираются стенды с программами для генерации трафика. Мы же решили поступить по-другому: провести тестирование так, как это будет делать абонент, проверяющий скорость нашего доступа в Интернет.
Основными инструментами выставили:
1) Speedtest.net – без него никуда
2) Mirror.yandex.ru
3) Iperf – немного синтетики
4) Youtube
Список небольшой, но на этих ресурсах можно оценить насколько быстро работает доступ в Интернет, так сказать натуральный продукт и никакой синтетики.
Приступаем к тестам
Для начала посмотрим, какие из Wi-Fi сетей уже есть рядом
«Народный» диапазон 2.4GHz – ни много ни мало
5GHz — даже сюда добрались, но сетей не так много, две из них наши
Asus RT-68U
Топовый роутер от Asus. Начинка устройства внушает уважение: чип от Broadcom BCM4708A, 256MB RAM, 128MB Flash, поддержка 802.11ac и Beamforming присутствует.
Патч-корд: спидтест показал 224Mbps на загрузку и 196Mbps на Upload
Хороший результат, продолжаем тестировать, на очереди Iperf.
На этом тесте у нас произошло непредвиденное. То ли роутер начал «глючить», то ли iperf, но результаты выше 50Mbps не поднимались. Ничего страшного, давайте посмотрим на более жизненный тест – скачивание файла с Яндекса.
Практически 35МБ в секунду!
Я еще несколько раз прогнал тесты, потом решил все же почистить SSD, с такими скоростями он быстро забивался.
Теперь взглянем на то, как быстро работает Wi-Fi. Беспроводная сеть, штука капризная, и множество факторов может влиять на конечную производительность. Ноутбук располагался в 4 метрах от роутера по прямой.
Спидтест показал практически 165Mbps на Download и 166 на Upload. Достойно! Особенно, когда речь идет о диапазоне 2.4GHz
Iperf показал схожие значения:
Переключимся теперь на 5GHz. Поскольку роутер умеет работать с 802.11ac, а мой рабочий Macbook нет, я подключил внешний адаптер c поддержкой 802.11ac 2×2.
Подключение прошло успешно… Взглянем на спидтест:
209Mbps на Download 111 на Upload, скорее всего 210Mbps это текущий потолок для производительности роутера по L2TP. Будем надеяться, что в новых прошивках Asus это исправит.
Iperf показал результаты еще ниже:
D-Link Dir 825 D1
Следующий на очереди представитель среднего ценового диапазона D-Link DIR825. Роутер оборудован Dual-Band Wi-Fi модулем, что на текущий момент редкость для среднего ценового диапазона. Посмотрим на что способен этот роутер.
Подключение через патч-корд
Перейдем к тестированию Wi-Fi сети. В роутере установлены две антенны Airgain, поэтому я ожидаю высокие скорости и по Wi-Fi.
Для сети работающей в диапазоне 2.4GHz:
Эта частота максимально загружена, поэтому такой результат в принципе был ожидаем. Как же проявит себя 5GHz?
130-150Mbps. При детальном ковырянии настроек, выяснилось, что если отключать шифрование Wi-Fi сети производительность увеличивается. Конечно, я не открыл Америку, но на других роутерах такой закономерности не вывел.
Переходим к следующему подопытному – Totolink
Этот роутер обладает схожими характеристиками с D-Link DIR 825, построены они на одном и том же SoC – RTL8197D, но в это роутере радиомодуль поддерживает 802.11ac. Интересно будет оценить его возможности в реальных условиях.
Патч-корд:
ЭЭ… ладно, оставлю без комментариев.
Приближаемся к реальности.
Честно говоря, не думал, что «старичок» RTL8197D способен в L2TP через себя прокачивать через себя на таких скоростях. От этого становится интереснее результаты тестирования Wi-Fi сети.
«Народная» частота – 2.4GHz
И speedtest и iperf показали практически идентичные результаты.
На 5GHz скорость вообще должна быть запредельной! Наверно…
А вот и нет, хотя подключение показывало что соединение установлено со скоростью 867Mbps.
Iperf пытается спустить на землю, и это у него не плохо получается.
Наш последний участник марафона – Zyxel Keenetic Ultra
Популярная модель среди устройств L2TP. Хорошо «разгоняется» и стабильно работает. Подключаем патч-корд и запускаем спидтест:
И скачаю уже ставшим родным, на время тестов, дистрибутив Fedorа:
К сожалению, эта модель от Zyxel не поддерживает 802.11ac, поэтому буду довольствоваться 802.11n. Приступаем!
Ни много ни мало – стандарт. Меня такое положение не устроило, и я решил подключить к роутеру новую Time Capsule с поддержкой 802.11ac (весьма условной для РСТ-модели).
Вот! Жаль что, что таймкапсулу производители не кладут в комплекте со своими роутерами.
А если мерить скорость на телефоне/планшете?
Большинство пользователей, особенно кто не знаком с методологиями различных тестов производительности, и просто запускают приложение на своем телефоне. Я тоже так сделаю.
В наличии был iPhone, планшет и телефон на Android. Тестировать на каждом из роутере подключение, смысла нет, поэтому я остановился на последней модели роутера.
Для 2.4GHz и 5GHz соответственно, тут мы уперлись в потолок производительности Wi-Fi модуля на телефоне. Девайсы на андройде показали примерно те же результаты, при этом, на планшете такая скорость была получена при подключении к сети на 5GHz, на 2.4GHz скорее всего будет ниже:
Ну и тесты на улице:
Что получилось?
Услуга новая, описание на сайте появится через пару дней. Стоимость 1850 рублей в месяц, если без нашего роутера.