телефон (495) 231-3586 факс (495) 306-7687

Кабель Ethernet (разъем RJ-45 )

Кабель Ethernet (разъем RJ-45 )

В России название RJ-45 неразрывно связано с разъемом (соединителем, портом или более строго – физическим сетевым интерфейсом Ethernet передачи данных по витым парам) для подключения к локальной сети Ethernet

В России название RJ-45 неразрывно связано с разъемом (соединителем, портом или более строго – физическим сетевым интерфейсом Ethernet передачи данных по витым парам) для подключения к локальной сети Ethernet, однако в остальном мире это название имеет более общий смысл, а сами разъемы этого вида применяются в более широкой области использования. Заранее отметим, что из-за длинного послужного списка этого разъема четкого и однозначного описания для RJ-45 (RJ45) нет и в англоязычном регионе планеты.

Изначально, разъемы серии RJ (registered jack, зарегистрированный/внесенный в список/предписанный/утвержденный гнездовой разъем) предназначались для терминирования на стороне потребителей услуг связи линий передачи к коммутаторам операторов местной и/или междугородней связи. Разумеется, для каждой модификации розетки RJ существует специальная вилка RJ, поэтому название RJ-45относится как к розеткам, так и к вилкам. В серию RJ входит много модификаций: RJ11, RJ14, RJ21, RJ45, RJ48 и т.д. (некоторые используются только в США/Канаде, другие применяются по всему миру). Номер в названии является порядковым и не несет в себе никакого разумного смысла (например, разъемы RJ11 и RJ14 относятся к одному типу 6P4C – см. ниже).

2.jpg

Расположение контактов в вилке разъема RJ45.

Более правильным англоязычным наименованием для кабельной вилки сети Ethernet поверх витых пар будет название 8P8C (8 position – положений, 8 contact/conductor – контактов/проводников) в том смысле, что в разъеме существуют 8 возможных мест для размещения контакт-детали и к разъему подключается 8 жил. Теоретически, не все доступные места могут быть заняты контакт-деталями, но в RJ45 всегда заняты все восемь мест для контактов. Вилки и розетки 8P8C являются обжимными, не требующими пайки, поскольку специальные ножи контакт-детали прорезают изоляцию вставленного в нужное место проводника для формирования электрического контакта. Обжим разъемов обычно проводится специальными клещами (кримперами).

3.jpg

В общем случае, ножи отличаются для однопроволочной (solid wire, на рисунке слева) и многопроволочной (stranded wire, на рисунке справа) жилы.

Кроме того, настоящий телефонный разъем RJ45 имеет расположение контактов с ключом (keyed), хотя название RJ-45 в контексте Ethernet и кабелей категории Cat 5 определяет разъем 8P8C без ключа (un-keyed). Еще одним заблуждением относительно этого разъема является ссылка на стандарты TIA/EIA-568-A и TIA/EIA-568-B для схем расположения контактов в разъеме 8P8C (RJ-45). На самом деле оба эти стандарта определяют механические и электрические характеристики разъемов 8P8C, а расположение контактов специфицирует документ T1.TR5-1999, "Network and Customer Installation Interface Connector Wiring Configuration Catalog (каталог конфигурирования проводки интерфейсного соединителя при монтаже сетевого и пользовательского оборудования)". В тексте стандарта TIA-968-A есть только ссылка на этот документ, причем после публикации TIA-968-B описания соединителей были перемещены в стандарт TIA-1096-A. Разумеется, как и все остальные русскоязычные пользователи, разъем локальной сети Ethernet мы будем здесь и далее называть RJ-45, а схемы расположения контактов: T568A и T568B.

В англоязычной литературе разъемы 8P8C (RJ-45) часто называют модульными, однако это определение имеет совсем другой смысл в структурированных кабельных сетях (СКС), поэтому постараемся не употреблять его в нашей публикации на русском языке.

41.jpg

Чертеж механических характеристик 8-позиционного разъема без ключа (RJ-45 Ethernet) из стандарта TIA-968-A.

Американские телефонные разъемы RJ45, согласно соответствующей спецификации USOC (Universal Service Order Codes, руководящие нормы универсального обслуживания) от компании Bell, имели привлекательную симметричную разводку: два центральных проводника формировали первую пару, вторая пара была из двух следующих проводников, а в последнюю четвертую пару входили два крайних проводника. Для скоростной передачи данных в локальной сети слишком большое пространственное разделение этой последней пары в разъеме было неприемлемо, поэтому для локальных сетей Ethernet стали использовать две другие схемы расположения контактов (см. рисунки рядом). Обе схемы почти совпадают, кроме двух пар (оранжевой и зеленой).

5.jpg

Обе эти схемы служат для так называемого "прямого (patch или straight)" кабеля Ethernet, в котором сигналы Tx (передача) и Rx (прием) соединены с соответствующими контактами на другой стороне кабеля. Раньше, иногда требовался "перекрестный (crossover)" кабель, в котором контакт Tx соединен с Rx на другой стороне и наоборот. В этом случае на одном конце кабеля использовалась разводка T568A, а на другом – T568B. Собственно говоря, это и было основной причиной для использования сразу двух схем разводки (примечание: в то время применялись только две витые пары, а две оставшиеся временно зарезервировали, поскольку планировалось совмещать в одном разъеме одновременное подключение к компьютерной и телефонной сети, ведь розетка 8P8C допускает вставку стандартной телефонной вилки RJ11 для подключения центральной, синей витой пары).

Функция определения типа для последующей автоматической настройки порта на прямой или перекрестный кабель появилась в стандарте Gigabit Ethernet под названием Automatic MDI/MDI-X (автоматический выбор режима MDI или MDI-X, где MDI – это Medium Dependent Interface, интерфейс, зависящий от порта, а буква X во втором названии означает перекрестное подключение сигналов передачи и приема). Эту же функция иногда называют "auto MDI/MDIX", "universal cable recognition (универсальное распознавание кабеля)" или "auto sensing (автоматическое измерение/оценка)".

Соединители 8P8C (RJ-45) и Ethernet

Первые варианты реализации физического уровня сетей Ethernet использовали коаксиальный кабель и совсем другие разъемы, не RJ-45: толстая Ethernet 10Base5 с максимальной длиной кабельного сегмента 500 м при скорости передачи 10 Мбит/с и тонкая Ethernet 10Base2 с максимальной длиной кабельного сегмента 185 м (что не вполне корректно округляют до 200 м) при скорости передачи 10 Мбит/с.

Затем стали применять кабели на витых парах с разъемами 8P8C. Сначала появился вариант 10BaseT (длина сегмента 100 м при той же скорости 10 Мбит/с по двум парам из четырех). Пропустим волоконно-оптический вариант 10BaseFL и последующие оптические разновидности, чтобы сразу перейти к скорости 100 Мбит/с (так называемая Fast Ethernet c длиной сегмента 100 м) по витым парам в виде 100BaseT4 (все четыре пары в кабеле) или 100BaseTX (только две пары из четырех). Чудес на свете не бывает – четыре пары почти всегда лучше двух, поэтому для первого варианта подходят неэкранированные кабели на витых парах (UTP) категории 3, 4 или 5 (или экранированные STP), а для второго – только неэкранированные кабели категории 5 (либо STP) и выше.

Следующая ступень, скорость 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet, GbE или 1 GigE) , определена стандартом IEEE 802.3-2008. Для витых пар предложены два варианта: 1000BASE-T по кабелю категории 5, 5e, 6 или 7 на расстояние 100 м или 1000BASE-TX по кабелю категории 6 или 7 на 100 метров. Выше мы уже один раз отказались верить в чудеса, поэтому продолжим разоблачения и сразу раскроем главный секрет: для 1 Гбит/с используются сразу все четыре пары кабеля, причем очень хорошего (категории 5 и лучше). Чтобы избежать жестких ограничений при работе с более медленными устройствами, в Gigabit Ethernet определена обязательная процедура Autonegotiation (автоматическое согласование параметров связи, включая скорость передачи), поэтому с "медленными" устройствами сеть Gigabit Ethernet будет общаться на соответствующих пониженных скоростях с ухудшенными параметрами передачи данных (т.е. на пониженной скорости).

Однако есть проблемы с 1000BASE-TX, стандартом от TIA (Telecommunications Industry Association, ассоциация телекоммуникационной индустрии), для которого требуются кабели не хуже категории 6. Это уже давно считается коммерческой ошибкой, поскольку придется модернизировать только что развернутые кабельные сети категории 5e, по которым вполне успешно можно передавать данные на той же самой скорости, но по стандарту 1000BASE-T. Заметим, что многие путают 1000BASE-T и 1000BASE-TX, поэтому первый вариант часто называют вторым именем (наверное из-за того, что наиболее популярная предыдущая версия Fast Ethernet называется 100BASE-TX). Однако "настоящая" версия "-TX" требует кабели категории 6 и здесь уже вряд ли что-нибудь можно перепутать.

Категории кабелей

Мы уже использовали понятие "Категории (CAT, Category)" для характеристики сетевых кабелей, но сейчас рассмотрим его подробнее. Кабель (а также разъемы и другие пассивные кабельные изделия) для передачи цифровых электрических сигналов характеризуется множеством параметров, но нам вполне достаточно знать конечный результат сравнения/сопоставления – на какое расстояние и на какой скорости можно передать цифровой сигнал без существенных искажений. Именно на этот вопрос и отвечает понятие категории, причем ответ этот справедлив для наихудшего случая. Сравнение и сертификация по специальному, установленному стандартом набору параметров возложена на компании-изготовители кабельной продукции, которые затем объявляет о соответствии определенной категории.

Затем проектным и монтажным организациями достаточно закупать изделия, относящиеся к одной категории, не тратя деньги и время на дополнительную проверку и оценку множества технических характеристик. Еще раз подчеркнем: соответствие определенной категории ВСЕГДА и ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ обеспечивает заданную дальность передачи на установленной скорости.

Сразу заметим, что понятие категории кабелей относится к расстояниям 100 м, т.е. к кабельной системе даже не здания, а этажа (и уж тем более не к магистральным кабелям связи). С точки зрения данной публикации важно то, что все современные стандарты для категорий кабельных изделий предполагают использование разъемов RJ-45 (опять же в помещениях, а не на улице), которые отвечают требованиям этих категорий. Также разрешено применение кабелей на витых парах UTP или STP.

Кабель UTP (Unshielded Twisted-Pair Cable, кабель на неэкранированных витых парах) имеет 4 пары калибра 22 или 24 по классификации AWG (American Wire Gauge, американский калибр провода) с полным (волновым) сопротивлением 100 Ом. Главным достоинством кабелей UTP является небольшой внешний диаметр (примерно 0,43 см), что упрощает прокладку и размещение в кабельных каналах. Низкая стоимость (в сравнении с коаксиальными кабелями или STP) также играет важную роль в широком использовании. Кабели UTP являются основным типом для всех современных категорий, хотя всегда стандарт допускает также применение кабелей STP.

Кабель STP (Shielded Twisted Pair, кабель на экранированных витых парах), FTP (Foiled Twisted Pair, витая пара с экранированием фольгой) или SFTP (Screened Foiled Twisted Pair, витая пара с экранированием фольгой) предполагает обертывание каждой пары металлической фольгой, чтобы сократить межпарные наводки, а также внешние помехи. Иногда для кабелей STP используют специальные разъемы, но допускается применение RJ-45. Кабели STP дороже UTP, менее технологичны при прокладке и размещении в кабельных каналах, но часто спасают в условиях сильных помех (на транспорте, в цехах предприятий и т.д.). Главная проблема STP в том, что необходим высококвалифицированный монтаж, поскольку требуется заземление металлического экрана на обоих концах кабеля, иначе этот экран становится отличной антенной и только усиливает влияние помех и наводок.

Несколько первых категорий кабелей уже стали достоянием истории:

  • Category 1 применялась в аналоговых телефонных сетях и служит отправной точкой для оценки цифровой передачи данных. Разумеется, все слышали о модемах, предназначенных для цифровой передачи в сетях категории 1, но это вовсе не высокоскоростная связь и вовсе не гарантированная в любых телефонных сетях на определенной скорости (модемы всегда согласуют между собой скорость передачи). В общем случае, сети этой категории не пригодны для передачи данных.
  • Category 2 обеспечивает скорость передачи до 4 Мбит/с.
  • Category 3 позволяет передавать данные на скорости 10 Мбит/с (например, для организации сетей 10BASE-T).
  • Category 4 поддерживает передачу на скорости 16 Мбит/с (это были сети Token Ring, сегодня почти полностью забытые).

Современные категории кабельных изделий:

6.jpg

* e (enhanced, улучшенные). Улучшение означает более строгую сертификацию по нескольким дополнительным параметрам. На данный момент кабели категории 5e рекомендованы для использования при прокладке всех новых кабельных сетей, поэтому новые кабельные изделия должны отвечать повышенным требованиям Category 5e, а не Category 5.

** Стандарт Cat7 до сих пор находится на этапе разработки и пока предполагает индивидуальное экранирование всех четырех пар вместе с общим экранированием жгута. Также предложен разъем нового типа TBD, отличающийся от RJ-45 наличием полного экранирования собранной пары вилка-розетка.

Итак, на данный момент утвержденным и действующим стандартом является Category 5e, который допускает передачу данных на скорости до 1 Гбит/с. В этом сомневаются некоторые специалисты, но и раньше были эксперты, отрицавшие возможность работы 10 Мбит/с Ethernet по витым парам, затем работу 100 Мбит/с Ethernet (Fast Ethernet) только по двум парам. Поэтому лучше не слушать скептиков, а ознакомится с результатами GEA, демонстрирующими 1000BASE-T не только в сетях Category 5e, но и в сетях Category 5. Проще говоря, если обеспечена работа 100BASE-TX будет действовать и 1000BASE-T (см. документы IEEE 1000BASE-T Task Force).

Питание поверх Ethernet

Система электропитания Power over Ethernet (PoE) давно будоражит умы, но все никак не получит широкого признания. Действительно, зачем прокладывать к сетевому устройству дополнительный кабель электропитания, если в кабеле Ethernet у нас есть две неиспользуемые пары проводников отличного качества? Чтобы облегчить жизнь монтажников, устранив избыточный кабель питания к труднодоступным местам, было предложено использовать для подачи электропитания голубые (+) и коричневые (−) пары кабеля Ethernet . К несчастью оказалось, что изготовители сетевого оборудования уже давно закорачивают неиспользуемые контакты в разъемах, чтобы снизить переходные наводки. Однако стандарт для такого электропитания все же был выпущен и продолжает действовать (с ограничением на совместимость с установленным ранее оборудованием). Затем предложение по Category 6 (использует все четыре пары) поставило точку в планах дальнейшего развития этой схемы.

Следующее предложение, чтобы все же провести питание по кабелю Ethernet, основано дифференциальном характере передаваемых сигналов. Нам не важен потенциал относительно земли, поскольку регистрируется только разница, изменение потенциала. Поэтому можно по постоянному току сместить потенциал на любой уровень. Проще говоря, вместе с информационным сигналом переменного тока можно подать по той же паре электропитание постоянного тока. Сам кабель не экранирован (есть только 4 витые пары), поэтому проблем вроде бы возникать не должно. Однако здесь начинаются проблемы с заземлением, защитным занулением и прочими вопросами соединения шасси для оборудования на разных концах длинной линии связи. Оставим их разработчикам стандарта PoE, но заметим, что к кабельным изделиям стандарт Power over Ethernet никаких дополнительных требований не выдвигает, поэтому любой кабель Category 5e обеспечит работу любой версии PoE (если это поддерживается оконечным оборудованием).

Кабели Ethernet компании Belsis

Компания Belsis предлагает широкий спектр соединительных кабелей (коммутационных шнуров) в разных ценовых категориях. Все они полностью соответствуют (и даже превосходят по некоторым параметрам) требования последней из действительно утвержденных и реально действующих версий стандарта – категории Category 5e.

Электрические характеристики коммутационных шнуров RJ-45 (не хуже):

  • Характеристическое полное сопротивление (Characteristic impedance) на частоте 100 МГц: 100 ± 15 Ом
  • Номинальное характеристическое полное сопротивление (Nominal characteristic impedance) на частоте 100 МГц: 100 ± 5 Ом
  • Сопротивление постоянному току (DC-Loop resistance): 9,09 Ом/100 м (при норме для категории 5e не более 18,8 Ом/100 м)
  • Скорость распространения (Propagation speed): 0,64 с (64% от скорости света)
  • Задержка распространения (Propagation delay): 4,80...5,30 нс/м
  • Перекос задержек (Delay skew) для частот ниже 100 МГц: < 0,20 нс/м
  • Емкость (Capacitance) на частоте 800 Гц: 52 пФ/м
  • Индуктивность (Inductance): 525 нГ/м
  • Частота излома/перегиба (Corner frequency): ≤ 57 кГц
  • Макс. усилие растяжения (Max tensile load), во время монтажа: 100 Н
  • Диаметр жилы (Wire diameter): AWG-24 (0,51054 мм; 0,205 мм2)
  • Толщина изоляции (Insulation thickness): 0,245 мм
  • Макс. ток в каждом проводнике (Maximum current per conductor): 0,577 A
  • Рабочая температура (Temperature operating): -55 ...+60 °C
  • Макс. рабочее напряжение (Maximum operating voltage): 125 В пост. тока (DC)

Механические характеристики коммутационных шнуров RJ-45 (не хуже):

  • Номинальный внешний диаметр кабеля: 5,2 мм
  • Материал внешней оболочки: ПВХ
  • Тип жил витых пар: многопроволочные
  • Внутренние контакты разъемов RJ-45: покрыты 24-каратным золотом

Итак, коммутационные шнуры Belsis соответствуют всем требованиям категории 5e для структурированных кабельных систем и превосходят их по отдельным параметрам (например, по погонному сопротивлению для постоянного тока).

71.jpg

Интересна механическая конструкция фиксатора разъема. В отличие от типовых незащищенных язычков, в вилках Belsis применяется защитная скоба, предотвращающая случайное нажатие язычка фиксатора с нежелательным выходом вилки из положения зацепления. Такое незначительное извлечение вилки из розетки может нарушить электрический контакт, но не всегда будет видно даже людям с отличным зрением, особенно при коммутации на задней панели оборудования. В разъемах Belsis защитная скоба надежно предохраняет вилку RJ-45 от случайного нажатия язычка фиксатора.

Компания Belsis в дополнение к типовым соединительным кабелям RJ-45 предлагает цветные коммутационные шнуры.

В промышленных и офисных локальных сетях Ethernet соединительные кабели и коммутационные шнуры с вилками RJ-45 обычно маркируются специальными клеящимися или обжимными этикетками, на которых напечатано сложное обозначение для того, чтобы можно было понять, откуда и куда проложен этот кабель или шнур (как правило, указывается этаж, помещение, стойка, устройство и порт для каждой стороны кабеля). Когда требуется множество таких этикеток, используются специальные принтеры, обжимные клещи, заготовки этикеток и т.д. В домашних условиях для быстрого выяснения начала и конца коммутационного шнура прекрасно подойдет цветовая маркировка специальными шнурами компании Belsis.

81.jpg

Обычно, в домашних локальных сетях вполне достаточно 4 портов проводного подключения на коммутаторе (свиче, switch), беспроводном маршрутизаторе Wi-Fi (роутере, router), модеме ADSL (modem) или обычном концентраторе (хабе, hub), поэтому большая часть сетевых устройств для использования в домашних условиях имеет именно 4 порта Ethernet с розетками RJ-45. Учитывая этот факт, компания Belsis предлагает новые коммутационные шнуры (патчкорды, patch cord) ЧЕТЫРЕХ ярких цветов, хорошо различимых даже в труднодоступном месте и в условиях плохой освещенности (когда нужно извлечь коммутационный шнур из жгута перекрученных и запутанных кабелей и проводов разного размера и цвета, которые специально спрятаны подальше: под стол, под плинтус или за тумбочку). Более того, отличительной особенностью цветных патчкордов Belsis является использование на обоих концах цветных вилок RJ-45 в цвет оболочки кабеля этого шнура.



Яндекс.Метрика