Экранированная витая пара: когда нужна, какие бывают виды, как её монтировать и заземлять

Экран — это слой металла поверх пар внутри кабеля, который защищает сигнал от внешних электромагнитных помех. Он бывает общим на весь кабель, отдельным на каждую пару или и тем и другим сразу, и от этого зависят буквы в маркировке.

Экранированная витая пара полезна там, где кабель не получается нормально развести с силовой трассой, где рядом работает мощное оборудование — цех, щитовая, сварка, электродвигатели, — а также в плотных пучках на высоких скоростях. Для квартиры и обычного офиса берут U/UTP (витая пара без экрана), помех там немного, и со скруткой кабель с ними справляется.

Дальше разберём, что означает каждое обозначение, чем фольга отличается от оплётки и как экран правильно заделать и заземлить, потому что только так экранированная линия даёт расчётный эффект.

Если вас интересует конкретная категория, переходите прямо к ней:

• U/UTP
• F/UTP

• S/UTP
• SF/UTP

• U/FTP
• F/FTP

• S/FTP
• SF/FTP

Виды экранов

Экран в кабеле бывает двух видов, и от этого зависит, от чего он защищает.

Фольга

Сплошная лента, обычно алюминиевая с полимерной подложкой, обёрнутая вокруг пар. Закрывает поверхность целиком, без просветов, и хорошо гасит высокочастотные помехи. Но она тонкая и хрупкая, при резком перегибе может порваться, и тогда целостность экрана нарушается, а защита слабеет. Обычно вместе с фольгой идёт дренажный проводник — тонкая медная жилка, голая или лужёная, прижатая к фольге вплотную. Она помогает соединить экран с землёй, потому что зажать саму фольгу в контакте бывает непросто. Стандарт допускает и фольгу без такой проволоки.

Оплётка

Сетка из тонких металлических проволочек поверх пар, чаще всего медных или лужёных. В отличие от фольги она имеет просветы, поэтому от самых высоких частот защищает хуже. Зато она прочная, не боится изгибов и лучше проводит ток, а значит увереннее отводит наводки (напряжение, которое возникает в проводнике под действием внешнего поля) на землю.

Их комбинируют между собой и располагают по-разному, поверх всех пар сразу или вокруг каждой пары отдельно. Отсюда и берутся обозначения.

Маркировка экрана

Маркировка выглядит как дробь и читается по формуле из международного стандарта ISO/IEC 11801, ту же систему использует и российский ГОСТ Р 54429-2011. Слева от дроби записан общий экран всего кабеля, справа — экран каждой отдельной пары. Слева при этом может стоять и две буквы сразу, если экранов два.

• U (unshielded, незащищённый) — экрана нет.
• F (foiled, фольгированный) — экран из фольги, точнее из металлополимерной ленты.
• S (screened, экранированный) — экран из оплётки, сетки из тонких металлических проволочек.

После дроби к букве добавляется TP, от twisted pair — «витая пара». Поэтому UTP расшифровывается как unshielded twisted pair, то есть «неэкранированная витая пара», а FTP — foiled twisted pair, «витая пара в фольге».

Складывая эти буквы, получаем все основные варианты.

В обиходе первые буквы часто отбрасывают. Поэтому F/UTP в магазине называют просто FTP, U/UTP — UTP, а S/FTP — SFTP.

Ещё есть старое обозначение STP, которым раньше называли любой экранированный кабель без разбора конструкции. Сейчас оно считается устаревшим, но иногда используются в описаниях товаров, и понять по нему, что именно внутри, нельзя. Кроме восьми основных обозначений система допускает и более редкие, например U/STP, U/SFTP, S/STP и SF/STP. В обычном сетевом кабеле они почти не встречаются.

Витая пара U/UTP (UTP)

Без экранирования

Кабель U/UTP (в обиходе просто UTP) — это витая пара без экрана. Самый массовый и распространённый в продаже. От помех его защищает только сама скрутка проводников.

Именно U/UTP берут для квартир, частных домов, обычных офисов и большинства систем видеонаблюдения. Он тонкий и мягкий, легче укладывается в короб и на поворотах, а монтируется обычными коннекторами без всяких сложностей. Но там, где рядом мощное оборудование или неразведённая силовая проводка, встроенной защиты уже не хватает.

Витая пара F/UTP (FTP)

Общий экран из фольги

Кабель F/UTP (сокращённо FTP) — это витая пара, у которой поверх всех четырёх пар намотан общий экран из алюминиевой фольги, а сами пары внутри остаются без собственных экранов. Самое распространённое экранированное исполнение.

Это разумный компромисс: заметная прибавка к помехозащищённости при умеренной цене и без сильного роста толщины. Такой кабель берут в помещения с ощутимыми помехами, на трассы рядом с силовой проводкой (не отменяя при этом требуемого разноса), в серверные и небольшие производственные участки.

Внутри обычно есть дренажный проводник, который помогает соединить экран с землёй.

Витая пара S/UTP

Общий экран из оплётки

Кабель S/UTP — это витая пара с общей внешней защитой в виде плотной металлической оплётки, то есть сетки из тонких проволочек, при этом внутренние пары остаются неэкранированными. Встречается заметно реже фольгированных вариантов.

От высоких частот оплётка защищает хуже сплошной фольги, потому что имеет просветы. Зато она механически прочнее, лучше переносит изгибы и увереннее проводит ток, а значит надёжнее отводит на землю то, что наводят в экране внешние помехи.

Витая пара SF/UTP

Двойной общий экран: и из оплётки, и из фольги

Кабель SF/UTP — это витая пара с двойным общим экраном: сначала все четыре пары обёрнуты фольгой, а поверх неё идёт медная оплётка. Собственных экранов у пар при этом нет.

Это исполнение для тяжёлой электромагнитной обстановки — цехов с электродвигателями и сваркой, объектов энергетики, трасс вдоль мощных силовых линий. Фольга гасит высокие частоты, оплётка добавляет прочности и хорошо отводит наводки.

Кабель при этом дорогой, толстый и жёсткий, монтировать его тяжело.

Витая пара U/FTP

Экран из фольги на каждой паре

Кабель U/FTP — это витая пара, у которой каждая из четырёх пар обёрнута собственной фольгой, а общего экрана поверх них нет.

Логика тут другая, чем у кабелей с общим экраном. Общий слой металла защищает от того, что приходит снаружи, а индивидуальные экраны борются прежде всего с наводками пар друг на друга внутри самого кабеля. Это становится важно на высоких скоростях, поэтому U/FTP встречается уже у категории 6, а особенно характерен для 6A и выше. Читать подробнее про категории витой пары.

Витая пара F/FTP

Экран из фольги общий и на каждой паре

Кабель F/FTP — это витая пара, в которой каждая пара обёрнута своей фольгой, и поверх всех четырёх идёт ещё и общий экран из фольги.

Такое исполнение закрывает две проблемы: и внешние помехи, и взаимное влияние пар внутри кабеля. Его применяют на промышленных объектах и в плотных пучках, где к запасу по наводкам относятся особенно строго. Встречается он в основном у категорий 6A и выше, где растёт частота и требования к наводкам становятся жёстче, хотя сам по себе экран для десяти гигабит не обязателен.

Витая пара S/FTP (SFTP)

Общая оплётка и фольга на каждой паре

Кабель S/FTP (в обиходе часто SFTP) — это витая пара, у которой каждая пара обёрнута фольгой, а поверх всех четырёх намотана общая медная оплётка. Одно из самых защищённых исполнений.

Его берут для дата-центров и промышленных предприятий. Категории витой пары 7 и 7A относятся к полностью экранированным системам, поэтому S/FTP там встречается чаще всего, хотя бывают и другие конструкции.

Для дома и офиса такая защита избыточна, а цена, толщина и сложность монтажа у неё высокие.

Витая пара SF/FTP

Двойной общий экран и фольга на каждой паре

Кабель SF/FTP — это витая пара, у которой каждая пара обёрнута фольгой, а сверху идут два общих экрана: слой фольги и поверх него медная оплётка. Самое плотное из всех исполнений.

Такой кабель используется там, где рядом мощное промышленное оборудование, и при этом нужны высокие скорости интернета.

Кабель получается толстым, жёстким и дорогим, а монтаж требует полного комплекта экранированных компонентов. На фотографиях его легко спутать с исполнением, где общий экран только один: снаружи у обоих видна оплётка, а дополнительный слой фольги под ней на срезе почти незаметен.

Витая пара STP: что это значит

STP — обозначение, которым раньше называли любую экранированную витую пару без разбора конструкции. Сейчас оно считается устаревшим, но продолжает встречаться в названиях товаров.

Понять по нему, какой именно используется экран, нельзя. Под надписью STP продают и кабель с общей фольгой, и с оплёткой, и с экранами на каждой паре. Иногда так помечают S/UTP, у которого снаружи оплётка, а пары голые, но правилом это не является.

Если видите такую надпись, смотрите в характеристиках полное обозначение типа экрана, которое написано через дробь. Оно однозначно скажет, есть ли общий экран, из чего он сделан и обёрнута ли каждая пара по отдельности.

Почему обычная витая пара и без экрана защищена

В любой витой паре пары скручены, о чём говорит само название такого кабеля. И сделано это именно ради помехоустойчивости.

Сигнал по паре передаётся в противофазе, то есть по одному проводнику идёт прямая копия, а по другому зеркальная. Внешняя помеха наводится на оба проводника почти одинаково, потому что они лежат рядом и постоянно меняются местами из-за скрутки. Приёмник смотрит на разность напряжений между проводниками, поэтому общая для обоих составляющая в значительной степени отбрасывается, а полезный сигнал остаётся.

Внутри одной пары шаг скрутки выдерживают равномерным по всей длине, иначе механизм работает хуже. А вот у разных пар в одном кабеле шаги делают отличающимися, и этого стандарты требуют прямо: так соседние пары меньше наводят друг на друга.

Поэтому расхожее «UTP беззащитен перед помехами» неверно, защита у него встроена в саму конструкцию. Экран добавляют для дополнительной защиты.

Когда экран действительно нужен

Экранированный кабель имеет смысл там, где сильные помехи реально есть.

• Кабель идёт рядом с силовой проводкой на допустимом нормами расстоянии, но увеличить это расстояние не получается.
• Промышленное помещение: цех с электродвигателями, сварка, частотные преобразователи, мощное оборудование.
• Щитовая и машинный зал, а также серверные с плотными пучками кабелей.
• Лаборатории и медицинские помещения, если рядом стоит оборудование, создающее сильные помехи.
• Плотные пучки на высоких скоростях. На скорости интернета 10 Гбит/с наводки между соседними кабелями внутри самой витой пары становятся ощутимыми, и экран помогает создать запас. Обязательным он при этом не становится: и неэкранированная Cat6A выдаёт десять гигабит на всей стометровой длине. А вот у систем Cat7, Cat7A и Cat8 экран заложен самой конструкцией, там выбора нет.

Что касается соседства с силовой линией, то у нас требования к совместной прокладке силовых и слаботочных линий задают правила устройства электроустановок и своды правил: там нормируются минимальные расстояния, а вместо разноса допускаются разделительные перегородки в лотках и коробах. Конкретные цифры зависят от типа линии и условий прокладки, так что их смотрят по проекту. Европейский стандарт EN 50174-2 дополнительно учитывает помехоустойчивость самого информационного кабеля, и экранированный обычно позволяет расстояние уменьшить. Но конкретное значение зависит ещё и от характеристик самой силовой линии, и от конструкции всей кабельной трассы, а требования электробезопасности от экрана вообще не зависят. Так что купить FTP и уложить его вплотную к силовому, надеясь на экранирование — не решение.

Чем неудобен экран, если в нём нет нужды

Допустим, помех у вас немного, но кабель хочется взять «получше, с запасом». Вот что за этим последует.

• Расходы не ограничатся кабелем. Понадобятся экранированные розетки, коннекторы, патч-панель и шнуры, иначе экран будет прерываться. Каждый из этих компонентов дороже обычного.
• Монтаж усложнится. Заделывать экранированный кабель дольше и делать это нужно аккуратнее, а испортить проще, ведь резкий перегиб повреждает фольгу и защита слабеет.
• Сама витая пара будет толще и жёстче. В тесной штробе, в гофре или на крутом повороте с ним возиться заметно неприятнее.

Так что для дома берите U/UTP, а разницу в цене потратьте на нормальную медь и приличные коннекторы. Пользы будет больше.

Читайте нашу статью, как выбрать кабель по всем параметрам.

Особенности монтажа

Что нужно для монтажа экранированной линии

Если экран всё же нужен, готовьтесь к тому, что кабелем дело не ограничится.

• Экранированные коннекторы и модули с металлическим контактом для экрана.
• Экранированные розетки и модули (модуль, он же keystone, — сменная вставка внутри розетки, в которую и заделывают кабель). У экранированных есть металлический контакт с экраном.
• Экранированная патч-панель, подключённая к заземляющей шине.
• Экранированные патч-корды. Обычный шнур в середине линии разрывает цепочку.
• Заделка по инструкции производителя. У разных конструкций экран фиксируется по-разному, и придумывать свой способ не стоит.

Пропустить любой из этих пунктов технически можно, линия заработает. Но полноценного экранированного канала уже не получится.

Почему экран должен быть непрерывным

Для полноценной экранированной линии экран должен быть непрерывен по всему каналу. Разрыв ухудшает защиту и лишает линию расчётных характеристик экранированной системы, хотя сами экранированные участки бесполезными от этого не становятся. Так что экранированный кабель, заделанный в обычную пластиковую розетку, свою задачу выполняет лишь отчасти.

При заделке кабеля в разъём или розетку задача одна: фольга или оплётка должны получить короткий и надёжный контакт с металлическим корпусом разъёма. Способ зависит от конструкции разъёма: у одних экран заворачивают на оболочку и прижимают металлической клипсой, у других предусмотрен отдельный контакт под дренажный проводник. Единственно верного приёма тут нет, есть инструкция производителя, и её стоит прочитать.

Один общий момент всё же назовём. Длинный хвост из дренажного провода или отогнутой фольги на высоких частотах работает почти как разрыв экрана, поэтому все соединения делают максимально короткими.

Как линия связана с землёй

Собрать линию из экранированных компонентов мало, её ещё нужно соединить с системой уравнивания потенциалов здания.

В структурированной сети это обычно устроено следующим образом. В телекоммуникационном помещении экран через патч-панель и стойку связывают с шиной уравнивания потенциалов. На рабочем месте отдельное заземление розетки обычно не требуется: экран продолжается через экранированный патч-корд до оборудования, а дальше всё зависит от конструкции самого устройства — у одних разъём связан с корпусом и через него с защитным заземлением, у других нет. Изобретать заземление самостоятельно точно не стоит.

Если совсем коротко, цепочка выглядит так.

• Шина уравнивания потенциалов в телекоммуникационном помещении — точка, к которой всё привязано.
• Стойка и патч-панель соединены с этой шиной. Здесь экран получает связь с землёй.
• Кабель в стене идёт от панели до розетки, и экран внутри него непрерывен по всей длине.
• Розетка в комнате экранированная, но отдельного провода на землю к ней не тянут.
• Патч-корд тоже экранированный, он доводит экран до самого устройства.

Конкретная схема зависит от системы заземления здания и от требований производителя компонентов, так что при монтаже важно смотреть проект и документацию.

Про спор, сколько концов заземлять. В интернете вам обязательно попадётся совет подключать экран к земле только с одной стороны линии, а не с обеих, иначе якобы будет хуже. Для обычной структурированной проводки правила «заземлять только с одного конца» просто нет. Экран заделывают непрерывно по всей линии, а связь с системой уравнивания потенциалов выполняют по проектной схеме. В промышленной сети способ заземления может определяться отдельно, под конкретную обстановку, но это решение проектировщика.

Про земляную петлю. Это как раз то, чем обычно и пугают сторонники одного конца. Земляная петля возникает, когда экран соединён с землёй в двух точках, а потенциал этих точек чуть-чуть разный. Тогда по экрану может потечь ток. Сам по себе такой ток ещё не означает проблем с сетью: низкочастотную наводку симметричная линия хорошо подавляет. Но заметная разность потенциалов говорит о том, что с системой уравнивания потенциалов что-то не так, и вот это уже повод разбираться, а не импровизировать со схемой заземления. Ощутимой разница бывает, например, между разными зданиями со своими контурами. Внутри одного здания с правильно выполненной системой уравнивания потенциалов риск заметно меньше, её задача как раз в том, чтобы ограничить разность потенциалов между точками.

Про антенну. Ещё одна страшилка гласит, что незаземлённый экран обязательно превращается в антенну и делает кабель хуже обычного UTP. Как общее правило это не подтверждается: в измерениях Siemon даже F/UTP с экраном, не подключённым ни с одной стороны, меньше связывался с внешним полем, чем UTP. Но оставлять экран неподключённым всё равно не стоит: расчётные характеристики он даёт только при правильной заделке и связи с землёй.

Экран не заменяет грозозащиту. Если медная линия выходит из здания или связывает два строения, одним экраном вопрос не решается: ни грозовые импульсы, ни разность потенциалов земли он не снимает. Для связи между зданиями предпочтительнее оптика, а если всё же тянут медь, отдельно проектируют защиту от перенапряжений и уравнивание потенциалов.

Вопрос-ответ

Что лучше, UTP или FTP?

Для квартиры и обычного офиса лучше UTP, он дешевле, тоньше и проще монтируется, а помех там столько, что справляется и он. FTP выигрывает там, где помехи действительно сильные, и при условии, что вся линия собрана из экранированных компонентов и подключена к системе уравнивания потенциалов. В противном случае полного эффекта от экрана вы не получите.

Что такое дренажный провод витой пары и зачем он нужен?

Это тонкая медная жилка, которая идёт вдоль фольги внутри кабеля, голая или лужёная. Фольга тонкая и рвётся, зажать её в контакте бывает сложно, и дренажный проводник помогает соединить экран с корпусом разъёма. Используют его так, как предусмотрено конструкцией конкретного разъёма. Где-то заводят под отдельный контакт, где-то экран фиксируют клипсой поверх оболочки. В любом случае хвост оставляют коротким.

Обязательно ли заземлять экран?

Да, иначе смысл покупки во многом теряется. Незаземлённый экран всё же работает лучше, чем его отсутствие, но заметно хуже правильно подключённого. Причём речь не про провод, брошенный на батарею, а про соединение с системой уравнивания потенциалов здания через экранированные компоненты линии.

Помогает ли экран, если кабель идёт вдоль электропроводки?

Помогает, но не отменяет норм. Расстояния между силовыми и слаботочными линиями задают правила устройства электроустановок и своды правил, и там же допускаются разделительные перегородки. Европейский стандарт вдобавок учитывает помехоустойчивость самого кабеля, так что с экранированным расстояние обычно можно уменьшить. Конкретные цифры зависят от кабеля, силовой линии и трассы, их берут из проекта. А совсем отменить разнос экран не может, требования электробезопасности от него не зависят.

Защищает ли экран от грозы?

Нет, это разные задачи. Экран борется с электромагнитными помехами, а грозовые импульсы и разность потенциалов между зданиями требуют отдельных решений. Для связи между строениями обычно берут оптику, а если тянут медь, проектируют защиту от перенапряжений отдельно.

Нужен ли экран для видеонаблюдения?

Обычно нет. IP-камеры отлично работают по неэкранированному кабелю, если он не идёт вдоль силовых линий и рядом нет мощного оборудования. Экран стоит рассматривать для камер на производстве, рядом со щитовой или на трассе, которую иначе не развести с электрикой.

Бывает ли экранированная UTP?

трого говоря, нет: буква U в обозначении как раз и означает отсутствие экрана. Но в магазинах словом UTP часто называют витую пару вообще, любую, и тогда «экранированная UTP» означает просто экранированный сетевой кабель. Чтобы не запутаться, смотрите на полное обозначение: если перед дробью стоит F или S, экран есть, если U — экрана нет.

У каких категорий витой пары бывает экран?

Cat5e, Cat6 и Cat6A выпускают и с экраном, и без него. У первых двух неэкранированные исполнения встречаются намного чаще, у Cat6A экран попадается чаще, но и неэкранированная Cat6A существует и честно выдаёт десять гигабит. А вот системы Cat7, Cat7A и Cat8 уже экранированные, там экран заложен в саму конструкцию. То есть до Cat6A включительно экран — ваш выбор, выше он идёт в комплекте.

Нужен ли экран для уличного кабеля?

Сам по себе выход на улицу — не повод брать экран. Для улицы важна оболочка, стойкая к ультрафиолету и морозу, а экран решает другую задачу. Он понадобится, если трасса идёт вдоль силовой линии или рядом с мощным оборудованием. При этом помните, что на улице появляется отдельный вопрос — грозозащита, и экран её не заменяет.

Можно ли соединять экранированный кабель с неэкранированным?

Технически линия заработает, но экранированной она уже не будет. Непрерывность экрана нарушится, и на этом участке защиты не станет. Если экран нужен, он должен идти по всей линии от начала до конца.