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O que é um cabo de par torcido?

Introdução

O que é um cabo de par torcido? Esta é uma pergunta frequente de muitas pessoas. O que chamamos de "cabo de par torcido" é um tipo de cabo que usa uma estrutura de par torcida. O cabo de par torcido é considerado a escolha ideal para a fiação da rede local (LAN). Originalmente, o padrão Ethernet dependia de cabos coaxiais semelhantes aos usados ​​na televisão a cabo. Naquela época, a velocidade de transmissão dos cabos coaxiais era considerada impecável. No entanto, o tempo, no entanto, os cabos coaxiais começaram a mostrar gargalos de desempenho e desvantagens inerentes, incluindo altos custos, manutenção complicada e camadas de blindagem rígida que tornaram a instalação desafiadora. Eventualmente, os cabos de par torcido substituíram os cabos coaxiais.

Um cabo de par torcido é composto de dois fios isolados torcidos em uma direção específica para formar um conjunto de cabos. Mas quanto você realmente sabe sobre cabos de par torcido? Este artigo oferece uma visão geral aprofundada da classificação de cabos de pares torcidos, seus parâmetros de desempenho, velocidades de transmissão, arremessos de torção, núcleos de condutores, dados de teste, marcações e classificações de resistência ao incêndio. No final deste artigo, você terá uma compreensão completa dos cabos de par torcidos.

 

Quando os computadores são conectados em rede, o desafio inicial encontrado são as linhas de comunicação e os problemas de transmissão de canal. Atualmente, as comunicações de computador são classificadas em dois tipos: com fio e sem fio. A comunicação com fio usa cabos, cabos de fibra óptica ou fios telefônicos como condutores de transmissão, enquanto a comunicação sem fio emprega satélites, microondas ou raios infravermelhos como meios de transmissão.
 
A seleção de linhas de comunicação de rede deve levar em consideração o desempenho da rede, o custo, o uso de regulamentos, a facilidade de instalação, a escalabilidade e outros fatores. Os cabos usados ​​em sistemas de fiação de rede geralmente são divididos em cabo de par torcido, cabo coaxial,cabos a granel, ecabos de fibra óptica. Existem muitos tipos e modelos de cabos fornecidos no mercado, e os técnicos de engenharia devem selecioná -los com base nas necessidades reais do projeto, considerando principalmente sua função, modelo, tipo e desempenho principal.
 
Cabo de par torcido(TP) é o meio de transmissão mais usado em projetos de fiação integrada. Eles consistem em dois condutores de cobre, cada um com uma camada protetora isolante. Os dois condutores de cobre isolados são torcidos juntos em uma certa densidade, o que pode reduzir o grau de interferência do sinal, pois a onda eletromagnética irradiada por cada condutor durante a transmissão será cancelada pela onda emitida do outro condutor. Normalmente, os pares torcidos são feitos entrelaçando dois condutores de cobre isolados de tamanhos de medidor 22, 24 ou 26. Quando um ou mais pares de fios torcidos são colocados dentro de uma bainha isolante, isso se torna um cabo de par torcido. Em um cabo de par torcido (também conhecido como par torcido), pares diferentes têm comprimentos de torção diferentes, geralmente entre 38,1 a 140 mm, torcidos no sentido anti -horário. O comprimento da torção dos pares adjacentes deve ser superior a 12,7 mm. Geralmente, quanto mais apertado a torção, mais forte a resistência à interferência. Comparados com outros meios de transmissão, os pares torcidos têm certas limitações em termos de distância da transmissão, largura do canal e velocidade de transmissão de dados, mas seu custo é relativamente baixo.
 
Atualmente, pares torcidos são divididos emPares torcidos não blindados(UTP)ePares torcidos blindados(STP), com cabos de par torcido em blindagem embrulhados em uma camada de papel alumínio do lado de fora, o que resulta em um preço relativamente mais alto.
 
Embora os pares torcidos sejam usados ​​principalmente para transmitir informações de voz analógica, eles também são adequados para transmissão de sinal digital, especialmente para transmissão de informações de curta distância. Durante a transmissão, o sinal atenua significativamente, e isso pode causar distorção da forma de onda.
 
A largura de banda das redes da área local usando pares torcidos depende da qualidade dos condutores utilizados, do comprimento dos condutores e da tecnologia de transmissão. À medida que os pares torcidos irradiam sinais ao transmitir informações, eles podem ser facilmente escavados, de modo que custos adicionais são incorridos para protegê -los para reduzir a radiação (embora não possa ser completamente eliminada). É isso que nos referimos como cabos de par torcidos blindados. Os cabos de par torcidos em blindagem são comparativamente mais caros e mais difíceis de instalar do que os cabos de par de torções não cortados.
 
Os cabos de par twisted têm as seguintes vantagens:
 
Pequeno diâmetro, salvando espaço;
Peso leve, fácil de dobrar e instalar;
Minimiza ou elimina a diafonia;
Retardador de chama;
Oferece flexibilidade e independência, adequadas para fiação integrada estruturada.
 

1. Classificação de pares torcidos

 
Categoria 1: Usado para comunicações por voz telefônica, não para comunicações de dados de rede de computadores.
Categoria 2: Com uma frequência de transmissão de 1MHz, é usada para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa de transferência máxima de 4 Mbps, geralmente vista em redes de anel de token mais antigas usando o protocolo de aprovação do token de 4 Mbps.
Categoria 3: Usado para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa de transferência máxima de 16 Mbps, usada principalmente para redes 10Base-T.
Categoria 4: Este tipo de cabo possui uma frequência de transmissão de 20MHz, usada para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa de transferência máxima de 20 Mbps, usada principalmente para redes de área local baseadas em token e redes 10Base-T/100Base-T.
Categoria 5: Esse tipo de cabo aumentou a densidade do invólucro e é embainhada em um material de isolamento de alta qualidade, com uma taxa de transmissão de 100 MHz, usada para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa de transferência máxima de 100 Mbps, usada principalmente para redes de 100Base-T e 10base-T. Este é o cabo Ethernet mais usado.
Categoria 5e: Esta categoria inclui cabos que têm menos atenuação e diafonia, bem como uma maior relação de atenuação / relação diafonia (ACR) e relação sinal / ruído (perda de retorno estrutural) e erros de atraso reduzidos, melhorando significativamente o desempenho. A categoria 5E é usada principalmente para Gigabit Ethernet (1000Mbps).
Categoria 6: Esta categoria de cabos tem uma frequência de transmissão variando de 1 a 250MHz. Os sistemas de cabeamento de categoria 6 devem ter uma margem considerável da relação de atenuação da soma de poder e a relação diafonia (PS-ACR) a 200MHz, fornecendo duas vezes a largura de banda da categoria 5E. O desempenho da transmissão do cabeamento da categoria 6 excede muito os padrões de categoria 5E, tornando -o mais adequado para aplicações com taxas de transmissão superiores a 1 Gbps. Uma diferença importante entre a categoria 6 e a categoria 5E é o desempenho aprimorado em termos de diafonia e perda de retorno, o que é extremamente importante para a próxima geração de aplicativos de rede de alta velocidade duplex completos. O modelo de link básico foi omitido nos padrões da categoria 6, e os padrões de cabeamento adotam uma topologia em estrela com distâncias de cabeamento necessárias: o comprimento permanente do link não deve exceder 90m e o comprimento do canal não deve exceder 100m. Os cabos da categoria 6 são divididos em 6e e 6a, com 6e tendo uma frequência de transmissão de 200MHz e 6a com uma frequência de transmissão de 250MHz.
Categoria 7: Esta categoria é projetada principalmente para atender à aplicação e desenvolvimento da tecnologia Ethernet de 10 gigabit, mas não é mais um par distorcido sem blindagem; Em vez disso, é um par torcido blindado. Portanto, sua frequência de transmissão pode atingir pelo menos 600 MHz, o que é mais que o dobro da categoria 6 eCABOS CATEGORIA 6A. Cabos Categoria 7são divididos em 7f e 7a, com 7f com uma frequência de transmissão de 600MHz e 7a com uma frequência de transmissão de 620MHz.
Categoria 8: Os padrões internacionais reconheceram fundamentalmente a fiação da categoria 8. Os cabos da categoria 8 são divididos em 8.1 e 8.2, onde 8.1 devem ser compatíveis com a categoria 6 e 8.2 devem ser compatíveis com a categoria 7. Os tipos de cabos de pares torcidos de quatro pares usados ​​na rede de computadores Integrado ao cabeamento são mostrados na Figura 1.
 

Figure 1: Types of Twisted Pair Cables Used in Computer Network Engineering

Figura 1: Tipos de cabos de par torcido usados ​​em engenharia de rede de computadores
 
 
A estrutura física dos pares torcidos sem campo de quatro pares para as categorias 3, 5 e 5e é mostrada na Figura 2.

Figure 2: Physical Structure of Four-Pair Unshielded Twisted Pairs for Categories 3, 5, and 5e

Figura 2: Estrutura física de pares torcidos sem campo de quatro pares para as categorias 3, 5 e 5e
 
A composição das cores do fio para quatro pares de pares torcidos é mostrada na Tabela 1.
 
Tabela 1: Composição da cor do fio para quatro pares de pares torcidos
 
Par
Código de cores
1
Branco/azul // azul
2
Branco/laranja // laranja
3
Branco/verde // verde
4
Branco/marrom // marrom
 

2. Parâmetros de cabos de pares torcidos

Para pares distorcidos (seja a categoria 3, 5, 6, 7, 8, blindados ou sem blindagem), os usuários estão preocupados com parâmetros como atenuação, diafonia próxima, resistência à DC, impedância característica, capacitância distribuída, etc.
 

(1) atenuação


A atenuação é uma medida de perda de sinal ao longo de um link. Como a atenuação varia com a frequência, ela deve ser medida em toda a faixa de frequência aplicável.
 

(2) Crosstalk próximo


A perda de diafonia próxima mede o acoplamento de sinal de um par de fios para outro em um link UTP. Para links UTP, este é um indicador de desempenho crucial e também um dos mais difíceis de medir com precisão, especialmente quando a dificuldade aumenta com a frequência do sinal. Crosstalk é classificada em diafonia de extremidade próxima (próxima) e diafonia de extrema final (fext). Os testadores medem principalmente a seguir e, devido a perdas de linha, o efeito do Fext é mínimo. O Fext é desconsiderado nos sistemas de categoria 3 e 5. Em seguida, não representa o valor de diafonia gerado na parte próxima; Representa apenas o valor de diafonia medido no final. Este valor diminui com o comprimento do cabo; Quanto mais tempo o cabo, menor o valor medido. Além disso, o sinal na extremidade do transmissor também atenuará, reduzindo a diafonia para outros pares. As experiências mostraram que os próximos valores medidos em 40 metros são mais precisos. Se a outra extremidade do link for um soquete de informações mais a mais de 40m, ele criará um certo grau de diafonia que o testador pode não ser capaz de detectar. Por esse motivo, é melhor medir a seguir em ambos os pontos de extremidade. Os testadores atuais estão equipados com dispositivos correspondentes que permitem a medição dos próximos valores nas duas extremidades do link de um único lado.
As tabelas de atenuação e os próximos valores de teste são mostrados nas Tabelas 2 e 3.
Freqüência (MHz)
Atenuação máxima de 20 graus
Canal (100m)
Link (90m)
 
Gato. 3
Cat.4
Cat.5
Cat5e
Cat.6
Cat.3
Cat.4
Cat.5
Cat.5e
Cat.6
1
4.2
2.6
2.5
2.5
2.1
3.2
2.2
2.1
2.1
1.9
4
7.3
4.8
4.5
4.5
4.0
6.1
4.3
4.0
4.0
3.5
8
10.2
6.7
63
6.3
5.7
8.8
6.0
5.7
5.7
5.0
10
11.5
7.5
7.0
7.0
6.3
10.0
6.8
6.3
6.3
5.6
16
14.9
9.9
9.2
9.2
8.0
13.2
8.8
8.2
8.2
7.1
20
 
11.0
10.3
10.3
9.0
 
9.9
9.2
9.2
7.9
25
 
 
11.4
11.4
10.1
 
 
10.3
10.3
8.9
31.25
 
 
12.8
12.8
11.4
 
 
11.5
11.5
10.0
62.5
 
 
18.5
18.5
16.5
 
 
16.7
16.7
14.4
100
 
 
24.0
24.0
21.3
 
 
21.6
21.6
18.5
200
 
 
 
 
31.5
 
 
 
 
27.1
250
 
 
 
 
36.0
 
 
 
 
30.7
Tabela 2: Limites de atenuação para várias conexões com comprimento máximo por frequência
 
 
Frequência (MHz)
Minumum Next/20 graus
Canal (100m)
Link (90m)
 
Gato. 3
Cat.4
Cat.5
Cat5e
Cat.6
Cat.3
Cat.4
Cat.5
Cat.5e
Cat.6
1
39.1
53.3
60.0
60.0
65.0
40.1
54.7
60.0
60.0
65.0
4
29.3
43.3
50.6
53.6
63.0
30.7
45.1
51.8
54.8
64.1
8
24.3
38.2
45.6
48.6
58.2
25.9
40.2
47.1
50.0
59.4
10
22.7
36.6
44.0
47.0
56.6
24.3
38.6
45.5
48.5
57.8
16
19.3
33.1
40.6
43.6
53.2
21.0
35.3
42.3
45.2
54.6
20
 
31.4
39.0
42.0
51.6
 
33.7
40.7
43.7
53.1
25.0
 
 
37.4
40.4
52.0
 
 
39.1
42.1
51.5
31.25
 
 
35.7
38.7
48.4
 
 
37.6
40.6
50.0
62.5
 
 
30.6
33.6
43.4
 
 
32.7
35.7
45.1
100.0
 
 
27.1
30.1
39.8
 
 
29.3
32.3
41.8
200
 
 
 
 
34.8
 
 
 
 
36.9
250
 
 
 
 
33.1
 
 
 
 
35.3
Tabela 3: Próximo teste limites de teste em frequências específicas
 
 

(3) Resistência a DC


A resistência ao loop CC consome parte do sinal e o converte em calor. Refere -se à soma da resistência de um par de fios, que por ISO/IEC 118 0 1 especificações não devem exceder 19.2Ω. A diferença entre os pares não deve ser muito grande (menor que 0,1Ω), ou indica um contato ruim e os pontos de conexão devem ser verificados.
 

(4) impedância característica


Diferente da resistência ao loop DC, a impedância característica inclui resistência, bem como reatâncias indutivas e capacitivas em frequências de 1 a 100MHz. Está relacionado à distância entre pares de fios e as propriedades elétricas do isolamento. Vários cabos têm diferenças características diferentes. Para cabos de pares torcidos, normalmente existem tipos de 100Ω, 120Ω e 150Ω (os cabos de 120Ω não são usados ​​nem produzidos no mercado interno).
 

(5) Razão de atenuação para diafonia (ACR)


Em certas faixas de frequência, a proporção de diafonia e atenuação é outro parâmetro importante que reflete o desempenho do cabo. Às vezes, o ACR é expresso como uma relação sinal / ruído (SNR), calculada pela diferença entre a pior atenuação e os próximos valores. Um valor maior do ACR indica uma capacidade mais forte de resistir à interferência, e o sistema requer um mínimo de mais de 10dB.
 

(6) Características do cabo


A qualidade de um canal de comunicação é descrita por suas características do cabo (relação sinal-noice, SNR). O SNR é uma medida da força do sinal de dados em consideração de sinais interferentes. O SNR baixo pode levar à incapacidade do receptor de distinguir entre dados e sinais de ruído após o recebimento, causando erros de dados. Portanto, para limitar os erros de dados dentro de um determinado intervalo, um SNR mínimo aceitável deve ser definido.
 

3. Velas de transmissão de pares torcidos

 
A Aliança das Indústrias Eletrônicas (EIA) definiu diferentes tipos de qualidade de cabos de pares torcidos.
 
Cable Integrado da Rede de Computadores Usa a Categoria 3, 4, 5, 5e (5e) e 6 pares retorcidos, que são definidos como:
 
Categoria 3: Especifica o cabo atualmente designado nos padrões ANSI e EIA/TIA 568. A especificação característica máxima de transmissão deste cabo é de até 16MHz, usada para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa máxima de 10 Mbps.
Categoria 4: Esse tipo de especificação de características máximas de transmissão do cabo é de até 20MHz, usada para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa máxima de 16 Mbps.
Categoria 5: Esse tipo de cabo tem uma densidade de embalagem aumentada e a bainha é feita de material de isolamento de alta qualidade, com características máximas de transmissão de até 100MHz, usadas para transmissão de voz e transmissão de dados com uma taxa máxima de 100Mbps.
Categoria 5E: Este tipo, com base nos pares torcidos da categoria 5, adicionou parâmetros extras (PS Next, PS ACR) e algumas melhorias de desempenho, mas a taxa de transmissão ainda é L 00 Mbps.
Categoria 6: Fisicamente diferente da categoria 5E, com os pares separados um do outro, esse tipo tem uma taxa de transmissão de 250 Mbps e seu padrão foi aprovado em 5 de junho de 2002.
 

4. Twist Twist Twist Twisting Pitch

 
Dentro de um cabo de par torcido, pares diferentes têm um tom de torção diferente. Geralmente, o ciclo de inclinação de torção de quatro pares de fios torcidos está a 38,1 mm, torcido no sentido anti -horário, com um passo de torção de um par sendo de 12,7 mm.
 

5. Núcleo de condutor de cabo de par torcido

 
O American Wire Gotle (AWG) é um padrão para medir o diâmetro dos fios de cobre e a resistência ao CC. O número do medidor varia de 0000 a 28, e seu diâmetro, resistência à DC e relações de peso são mostrados na Tabela 4.
 
Medidor de fio (AWG)
Corrente direta (DC) do cabo
Resistência ao CC (Ω/km)
Peso (kg/km)
28
0.320
0.0126
214
0.716
27
0.361
0.0142
169
0.908
26
0.404
0.0159
135
1.14
25
0.455
0.0179
106
1.44
24
0.511
0.0201
84.2
1.82
23
0.574
0.0226
66.6
2.32
22
0.643
0.0253
53.2
2.89
21
0.724
0.0285
41.9
3.66
20
0.813
0.0320
33.3
4.61
19
0.912
0.0359
26.4
5.80
18
1.020
0.0403
21.0
732
17
1.144
0.045
16.3
9.24
16
1.296
0.051
13.4
11.65
15
1.449
0.057
10.4
14.69
14
1.627
0.064
8.1
18.09
13
1.830
0.072
6.5
23.39
12
2.059
0.081
5.2
29.50
11
2.313
0.091
4.2
37.10
10
2.593
0.102
3.3
46.79
9
2.898
0.114
2.6
59
8
3.254
0.128
2.0
74.5
7
3.660
0.144
1.6
93.87
6
4.118
0.162
1.3
118.46
5
4.626
0.182
1.0
49.00
4
5.186
0.204
0.8
187.74
3
5.821
0.229
0.7
236.91
2
6.558
0.258
0.5
299.49
1
7.346
0.289
0.4
376.97
0
8.261
0.325
0.3
475.31
00
9.278
0.365
0.26
600.47
000
10.422
0.410
0.2
756.92
0000
11.693
0.460
0.16
955.09
 
 

6. Dados de teste de cabo de par torcido

 
100Ω 4- param os cabos Twisted Netressed Twisted (UTP) são categorizados nos CAT 3, CAT 4, CAT 5 e CAT 6. Eles estão ligados pelos seguintes parâmetros: atenuação, capacitância distribuída, resistência ao DC, resistência ao DC), impedença característica, perda de retorno e curto-e-end-end (CC). Seus dados de teste padrão são ilustrados nas Tabelas 5 e 6.
Categoria
Atenuação (DB)
Capacitância distribuída (a 1kHz)
Valor de correção de resistência ao CC em 20 graus
Valor de correção de desvio de resistência ao DC em 20 graus
Cat 3
W 2.320√(f) + 0.238(f)
W 33OPF/100M
W 9.38Ω/100m
5%
Cat 4
W 2.050√(f) + 0.1(f)
W 33OPF/100M
O mesmo que acima
5%
Cat 5
W 1.9267√(f) + 0.75(f)
W 33OPF/100M
O mesmo que acima
5%
Tabela 5 Dados de teste padrão para cabos de par torcido
 
Categoria
Características de impedância de 1MHz à maior frequência de referência
Return Loss for Lengths >100m
Near-End Crosstalk Attenuation for Lengths >100m
Cat 3
100Ω ±15%
12dB
43dB
Cat 4
O mesmo que acima
12dB
58dB
Cat 5
O mesmo que acima
23dB
64dB
Tabela 6 Dados de teste padrão para cabos de par torcido
 

7 tipos de cabos de par torcido em sistemas de baixa tensão

 
Em sistemas de baixa tensão, os cabos de par torcidos são divididos em duas categorias principais: par de torções em blindagem (STP) e par de torcida não blindada (UTP). Dentro dessas categorias, eles se dividem ainda em cabos de 100 Ω, cabos gêmeos, cabos de contagem de pares grandes e cabos blindados de 150 Ω. Existem vários modelos específicos, como mostrado na Figura 3.

Figure 3 Types of Twisted Pair Cables in Low-Voltage Systems

Figura 3 Tipos de cabos de par torcido em sistemas de baixa tensão
 

8. O texto de impressão no exterior de um cabo de par torcido

 
Ao examinar um cabo de par torcido, é importante observar que há texto a cada dois pés. Tomando um cabo da nossa empresa como exemplo, este texto diz:
 
XXXX SYSTEMS CABE E 138034 0100
 
24 AWG (UL) CMR/MPR ou C (UL) PCC
 
Ft4 verificado etl cat 5 044766 ft 9907
 
Onde:
 
Xxxx: Representa o nome da empresa.
0100: Indica 100 Ω.
24: Indica que o medidor de arame é de 24 anos (medidores de arame vêm em 22, 24, 26).
Awg: Significa American Wire Gotle, um sistema de bitola de arame padrão nos Estados Unidos.
Ul: Indica certificação e é uma marca de certificação.
Ft4: Indica 4 pares.
Cat5: Indica o cabo da categoria 5.
044766: Indica o número atual de pés de cabo.
9907: Representa o ano e o mês de produção.
 

9. Níveis de resistência ao incêndio de cabos

 
Os materiais de isolamento em cabos de comunicação contêm produtos químicos usados ​​como retardadores de incêndio. Os cabos baseados em PVC (Plenum, Commercial, Geral e Grau Residencial) usam produtos químicos halogenados para retardar o fogo. Quando o PVC queima, emite gases halogenados (por exemplo, cloro), que absorvem rapidamente o oxigênio, extinguindo assim o fogo e fazendo com que o cabo se auto-extenha. No entanto, em altas concentrações, o gás de cloro é altamente tóxico. Além disso, a combinação de oxigênio com vapor de água gera ácido clorídrico, o que também é muito prejudicial aos seres humanos.
 
Os níveis de resistência ao incêndio de cabo são classificados em notas plenum, comerciais, gerais e residenciais.
 

(1) Grau de Plenum

 
Os cabos de grau de plenum têm o nível mais alto de resistência ao fogo. Quando um ventilador é usado para soprar o ar em direção à chama em um pacote de cabos, os cabos se auto-esforçam a 5 metros de propagação de chama. Os cabos de grau de plenum usam politetrafluoroetileno como material de isolamento, que emite níveis muito baixos de fumaça ao queimar ou sob calor extremo, e os cabos não liberam fumaça ou vapor tóxico.
 

(2) Grau comercial

 
Os cabos de grau comercial têm requisitos inferiores ao grau de plenum, onde os cabos agrupados devem se auto-se auto-esforçar a 5 metros de propagação da chama, mas sem o requisito rigoroso para o ar forçado a ventilador. Como a grau de plenum, os cabos de nível comercial não têm padrões de fumaça ou toxicidade. Esses cabos de nível de resistência ao fogo são normalmente usados ​​para execuções horizontais.
 

(3) Grau geral

 
Os cabos de nível geral são semelhantes ao grau comercial.
 

(4) Grau residencial

 
Os cabos de grau residencial têm o menor nível de resistência ao fogo no cabeamento de comunicação, sem padrões de fumaça ou toxicidade. Esses cabos são usados ​​apenas para colocar cabos individuais em residências ou pequenos sistemas de escritório.

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