Krútená dvojlinka - Zákldné pojmy z elektrotechniky

Krútená dvojlinka (angl. twisted pair, TP) alebo tiež krútený kábel vo výpočtovej technike označuje štvorpárový kábel (káblový zväzok), kde jednotlivé vodiče sú uložené v pároch, pričom páry sú skrútené navzájom okolo seba. Vodiče v páre sú rovnocenné (žiaden z vodičov nie je pripojený na zem alebo zdroj napätia) preto sa takýto kábel označuje tiež ako symetrický. Kábel je určený pre prenos dát v počítačových sieťach.

Technológia

Dôvodom skrútenia vodičov je, že definované skrútenie pomáha redukovať vzájomné presluchy a šumy z vonkajšieho prostredia a zároveň bráni vyžarovaniu z páru do prostredia. Zakrútené vodiče majú zvýšenú odolnosť voči súhlasnému typu rušenia (napätiu indukovanému do oboch vodičov súčasne) pretože vplyvom opačnej fázy sa indukované napätie navzájom vyruší. Kvôli zabráneniu vzájomných presluchov medzi pármi v jednom kábli (káblovom zväzku) majú jednotlivé páry rôzne skrútenia (rôzny počet skrútení na jednotku dĺžky).

Elektricky sa vodiče vyrábajú vo forme drôtu (jadro vodiča je jeden homogénny drôt) pre aplikácie, kde sa po inštalácii káblom už nehýbe – káble inštalované do líšt, pod omietku..., a vo forme lanka (jadro je zložené z viacerých skrútených drôtikov) pre aplikácie, kde sa káblom môže hýbať napr. prepájacie káble, prívodné káble k počítačom... Tieto káble sú drahšie. Použitému káblu musí zodpovedať aj použitý ukončujúci konektor RJ-45 (na drôt, alebo na lanko).

Použitie

Krútená dvojlinka sa používa pri počítačových sieťach, dnes hlavne v sieťach typu Ethernet. Rôzne typy sietí Ethernet 10Base-T, 100Base-TX, 100Base-T2, 100Base-T4, 1000Base-T (prvé číslo je rýchlosť v Mbit/s, písmeno T znamená Twisted – zakrútený, číslo počet párov ktoré sú využívané) a sieť typu Token Ring ... vyžadujú rôzne definované káble (pozri kategórie káblov nižšie). Krútená dvojlinka sa podľa použitého dodatočného tienenia delí na tienenú a netienenú.

Netienená krútená dvojlinka (UTP)

UTP (angl. Unshielded Twisted Pair – netienená krútená dvojlinka) je krútený párovaný kábel, ktorý nemá dodatočné tienenie. Pre sieťové aplikácie Ethernet používame 100Ω káble kategórií (angl. Category, alebo len Cat.) 3, 4 a 5, špecifikované v norme TIA/EIA 568-A a tiež káble kategórie 5e, 6 a 7 určené pre vysokorýchlostný prenos. UTP kábel obsahuje 4 krútené páry – teda 8 vodičov v jednom zväzku. Ethernet 10Base-T, 100Base-TX, a 100Base-T2 používajú iba 2 zakrútené páry (4 vodiče), 100Base-T4 a 1000Base-T vyžaduje všetky 4 páry.

Tienená krútená dvojlinka (FTP alebo tiež ScTP )

Pod tienenou krútenou dvojlinkou (Screened Twisted Pair (ScTP)) rozumieme štvorpárový 100Ω UTP, s jednoduchou fóliou (vtedy F ako Foiled - fóliované), alebo opletaním (vtedy S ako Shield – štít) všetkých štyroch párov vodičov spolu pre minimalizáciu elektromagnetického rušenia a vyžarovania. Tienený TP často označujeme aj ako FTP (Foiled Twisted Pair), alebo tiež STP (Screened UTP). FTP je myslené ako tienená verzia káblov kategórií 3, 4, 5, 6, 7. Sú použiteľné pri všetkých Ethernet aplikáciách a sú ekvivalentom jednotlivých kategórií UTP káblov. Pre zvlášť elektromagneticky zarušené prostredie (alebo naopak pre prostredie vyžadujúce minimálny vyžarovaný elektromagnetický šum) sa používa tienenie pre každý pár kábla zvlášť, alebo kombinácia – tienené páry + celkové tienenie fóliovaním alebo(a) opletaním.

Označovanie káblov v sieťach Ethernet

Označovanie káblov prešlo viacerými zmenami a dnes sa ťažko dá zistiť len podľa označenia, čo vlastne chcel výrobca označením povedať. Mnohí výrobcovia napríklad zamieňajú označenie FTP a STP. Zásadný konflikt v označovaní, s ktorým sa môžeme stretnúť je používanie výrazu STP (Shielded Twisted Pair), pretože toto sa pôvodne používalo pre označenie 150 Ω krútenej dvojlinky pre Token-Ring. Táto technológia nie je s Ethernet kompatibilná, pretože Ethernet káble majú impedanciu 100 Ω.

Označovanie káblov Ethernet:

U – bez tienenia (Unscreened, Unshielded)
F – tienenie fóliou (Foiled)
S – tienenie opletením (Shielded)

Niektorí výrobcovia označujú káble tzv. metrážou – na každom celom metri má označenie typu, vyhotovenia a dĺžky – vzdialenosti od začiatku kábla v metroch, kvôli uľahčeniu práce.

označenie	staršie označenie	popis tienenia
U/UTP	UTP	kábel bez dodatočného tienenia
F/UTP	FTP	kábel tienený fóliou – všetky páry naraz
SF/UTP	S-FTP	kábel tienený opletením a fóliou, všetky páry naraz
U/FTP	STP	kábel po pároch tienený fóliou
F/FTP	F-FTP	kábel po pároch tienený fóliou + spoločné tienenie fóliou
S/FTP	S-FTP	kábel po pároch tienený fóliou + spoločné tienenie opletením
S/STP	S-STP	kábel po pároch tienený opletením + spoločné tienenie opletením

Mimo toho môže byť kábel označený ako:

PVC	materiál plášťa je vyrobený z PVC
LSOH	bezhalogénový kábel odolný voči šíreniu plameňa podľa STN-IEC 60332-1
LSFROH	bezhalogénový kábel odolný voči šíreniu plameňa podľa STN-IEC 60332-3C

Plášť kábla sa vyrába obvykle z PVC rôznej tvrdosti a farebnosti - podľa použitia. Vyrábajú sa aj verzie plášťa odolné voči poveternostným vplyvom a so zabudovaným nosným lankom.

Označovanie vodičov

Jednotlivé krútené páry, resp. vodiče v kábli sú farebne rozlíšené. Obvykle je jeden vodič páru celý homogénne označený jednou farbou a jemu prislúchajúci pár obsahuje farebný pásik tej istej farby. Napr. ak je vodič modrý, k nemu prislúchajúci pár je biely s modrým pásikom (bielo-modrý).

V sieťach Ethernet sa pre jednotlivé páry používa kombinácia farieb: bielo-oranžová/oranžová, bielo-zelená/zelená, bielo-modrá/modrá, bielo-hnedá/hnedá.

Vodiče môžu byť v konektore zapojené podľa TIA/EIA-568-B, alebo TIA/EIA-568-A. Oboje zapojenia sú rovnocenné, dôležité je len, aby kábel mal na oboch koncoch páry zapojené rovnako, podľa jednej normy.

Krížený kábel (crosslink, crossover)

Ak na jednom konci kábla použijeme zapojenie podľa normy TIA/EIA-568-A a na druhom konci zapojenie podľa normy B, vznikne krížený kábel (cross link). Pomocou neho sa dajú prepojiť dva počítače do siete priamo, bez aktívneho prepínacieho prvku. Väčšina dnešných aktívnych prvkov (rozbočovač, prepínač, most, smerovač ...) je necitlivá na typ kábla (môžeme použiť aj typ A, aj B, aj krížený) – nie je to však pravidlo. Krížený kábel by sa mal používať len na priame spojenie dvoch počítačov a nemal by sa používať v žiadnych iných aktívnych prvkoch. Na trhu sú aj križovacie redukcie, krátke kábliky osadené na jednom konci zástrčkou a na druhej strane zásuvkou RJ-45. Redukcia vytvorí prekríženie.

Takéto prekríženie sa používa len pre 10base-T a 100base-T Ethernet. Gigabit Ethernet používajúci všetky vodiče v kábli potrebuje prekríženie všetkých vodičov – pozri tabuľku.

Dva páry krížené, dva páry nekrížené
10baseT/100baseTX crossover
Pin	Prepojenie A: T568A			Prepojenie B: T568B			Z pohľadu na piny
Pin	signál	pár	farba	signál	pár	farba	Z pohľadu na piny
1	BI_DA+	3	bielo-zelená	BI_DB+	2	bielo-oranžová
2	BI_DA-	3	zelená	BI_DB-	2	oranžová
3	BI_DB+	2	bielo-oranžová	BI_DA+	3	bielo-zelená
4		1	modrá		1	modrá
5		1	bielo-modrá		1	bielo-modrá
6	BI_DB-	2	oranžová	BI_DA-	3	zelená
7		4	bielo-hnedá		4	bielo-hnedá
8		4	hnedá		4	hnedá

**Gigabit T568A crossover**
Prekrížené všetky štyri páry
10base-T/100base-TX/1000base-T/T4 crossover (ako T568A)
Pin	Prepojenie A: T568A			Prepojenie B: T568B Prekrížený			Pohľad zo strany pinov
Pin	signál	pár	farba	signál	pár	farba	Pohľad zo strany pinov
1	BI_DA+	3	bielo-zelená	BI_DB+	2	bielo-oranžová
2	BI_DA-	3	zelená	BI_DB-	2	oranžová
3	BI_DB+	2	bielo-oranžová	BI_DA+	3	bielo-zelená
4	BI_DC+	1	modrá	BI_DD+	4	bielo-hnedá
5	BI_DC-	1	bielo-modrá	BI_DD-	4	hnedá
6	BI_DB-	2	oranžová	BI_DA-	3	zelená
7	BI_DD+	4	bielo-hnedá	BI_DC+	1	modrá
8	BI_DD-	4	hnedá	BI_DC-	1	bielo-modrá

Kategórie dátových káblov

Kategória	Parametre
1	Nepoužíva sa pre Ethernet, iba pre telefónne rozvody.
2	Nepoužíva sa pre Ethernet, iba pre telefónne rozvody.
3	Netienený kábel s impedanciou 100 Ω, a elektrickými charakteristikami podporujúcimi prenos pri frekvenciách do 16 MHz. Kábel je definovaný v norme TIA/EIA 568-A a je použiteľný pre Ethernet 10Base-T, 100Base-T4 a 100Base-T2.
4	Netienený kábel s impedanciou 100 Ω, a elektrickými charakteristikami podporujúcimi prenos pri frekvenciách do 20 MHz. Je definovaný v TIA/EIA 568-A, a je použiteľný pre Ethernet 10Base-T, 100Base-T4, a 100Base-T2.
5	Netienený kábel s impedanciou 100 Ω, a elektrickými charakteristikami podporujúcimi prenos pri frekvenciách do 100 MHz. Je definovaný v TIA/EIA 568-A, a je použiteľný pre Ethernet 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2, 100Base-TX.
5e	Je štandard špecifikujúci prenosové parametre, ktoré idú nad rámec prenosových možností kategórie 5. Podobne ako Cat 5, používa netienený TP s impedanciou 100Ω a elektrickými charakteristikami podporujúcimi prenos pri frekvenciách do 100 MHz. Norma však obsahuje aj špecifikáciu pre NEXT (Near End Cross Talk), PSELFEXT (Power Sum Equal Level Far End Cross Talk) – definovaný útlm kábla na jednotku dĺžky. Toto je definované v dodatku TIA/EIA 568-A. Cieľom bolo využitie tohto typu kábla pre siete typu 1000Base-T. Samozrejme sú podporované 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2, a 100BaseTX.
6	Je štandardom pre podporu prenosu pri frekvenciách do 250 MHz cez 100 Ω TP (UTP, FTP, SFTP) kábel.Podporuje aplikácie po Gigabit Ethernet.
6a	Je štandardom pre podporu prenosu pri frekvenciách do 500 MHz cez 100 Ω TP (UTP, FTP, SFTP) kábel. Podporuje aplikácie po 10-Gigabit Ethernet.
7	Je štandardom pre podporu prenosu pri frekvenciách do 600 MHz cez 100 Ω TP (SFTP) kábel. Podporuje aplikácie po 10-Gigabit Ethernet.
7a	Je štandardom pre podporu prenosu pri frekvenciách do 1000 MHz cez 100 Ω TP (SFTP) kábel. Podporuje aplikácie po 10-Gigabit Ethernet.
8	Je novým štandardom pre podporu prenosu pri frekvenciách do 2000 MHz cez 100 Ω TP po tienených kábloch. Podporuje aplikácie po 40-Gigabit Ethernet.

Ukončenie kábla

Kábel je obvykle ukončený modulom RJ 45 (samica) na strane užívateľa (tzv. dátová zásuvka) alebo na strane dátového rozvádzača (tzv. patch panel).

Môže byť ukončený aj konektorom RJ-45 (v anglosaských krajinách označovaný ako 8P8C), alebo zásuvkou rovnakého typu. Konektor (zástrčka RJ-45) sa na kábel krimpuje pomocou krimpovacích klieští). Zásuvky majú obvykle nožový systém pre rýchlu inštaláciu. Na inštaláciu sa používa špeciálne zatláčacie náradie. Zásuvky a zástrčky sa vyrábajú v rovnakých kategóriách ako káble. Podobne ako káble môžu mať aj konektory podľa kategórie doplnkové tienenie (Shield).

STP - Shielded Twisted Pair pre Token-Ring

Tienená krútená dvojlinka (STP) pre Token-Ring je technicky ekvivalentom S-FTP kábla Ethernet. Rozdielom je impedancia kábla, ktorá je 150Ω. Existujú špeciálne transformátory a impedančné prispôsobovače – „balúny“ umožňujúce použitie tohto kábla v sieti Ethernet, ak je to nutné. Originálna špecifikácia IBM definuje STP káble ako typy 1, 2, 6, 8, a 9 pre použitie v sieťach Token-Ring pri frekvenciách do 16 MHz. Ďalej sú definované STP-A káble 1A, 2A, 6A, a 9A pre použitie prenosových frekvencií do 100 MHz. "A" znamená „Vylepšený káblový systém IBM“. Kábel STP pre Token-Ring obsahuje dve krútené dvojlinky.

Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.