Kierretty parikaapeli


Sähköenergian käyttö informaation siirrossa vaatii vähintään kaksi johdinta lähteen ja kohteen välille eli siirtotiet vaativat virtapiirin. Kierretty parikaapeli onkin käytetyin sähköenergian hyväksikäyttöön perustuva tiedonsiirtomedia, joka valmistetaan kuparista. Toisessa johtimessa kulkee signaali ja toisessa johtimessa kyseiselle signaalille komplementaarinen signaali. Informaation siirtyminen kierretyssä parikaapelissa perustuu näiden kahden signaalin erotukseen, johon informaatio on sidottu.[1]

Kierrettyjen parikaapelien impedanssit ovat yleensä välillä 50-150 ohmia. Impedanssienmittauksessa käytetään yleensä 1 MHz taajuutta. Mikäli mittaus suoritetaan eri taajuudella ilmoitetaan käytetty taajuus erikseen. Yleisimmät impedanssien arvot ovat 78 ohm, 100 ohm, 120 ohm ja 150 ohm.[2]

Miksi kierretty?


Johtimiin summautuu ympäristöstä erilaisia häiriöitä, kuten ylikuuluminen (rinnakkaisten yhteyksien tehon kytkeytyminen tarkasteltavaan johtimeen) ja taustasäteily (kohina). Mikäli johtimia ei kierretä, summautuu häiriöiden vaikutus eri voimakkuudella johtimiin. Tällöin lähimpänä häiriön lähdettä olevaan johtimeen indusoituu enemmän sähköenergiaa, mikä vaikeuttaa huomattavasti signaalin vastaanottoa. Kun johtimet kierretään toistensa ympärille, on häiriön nettovaikutus sama molempiin johtimiin ja edellä mainittu ongelma voidaan välttää.

Mikäli häiriö on todella voimakasta, häiriönlähde on lähellä johdinta tai tiedonsiirtoon kaapelissa käytetään suuritaajuista signaalia, saattaa johtimiin indusoitunut häiriötä aiheuttava sähköenergia olla niin suuri, että se tekee informaation erottamisen mahdottomaksi. Tällaisissä olosuhteissa käytetyt parikaapelit voidaan suojata ja kaapelin paksuus voidaan valita optimaaliseksi käyttötarkoitusta varten, mikä kuitenkin nostaa kaapelin valmistuskustannuksia huomattavasti. Usein halvempi vaihtoehto on tällöin käyttää vaihtoehtoisia kaapeleita, kuten koaksaalikaapelia.[3]

Luokittelu


Kierretyt parikaapelit luokitellaan tyypin ja kategorian mukaan. Eri tyyppeihin luokittelu perustuu parikaapelissa käytettävään suojaukseen. Luokittelu kategorian mukaan puolestaan perustuu parikaapelin maksimisiirtonopeuteen.

Tyypit


Kierretyt parikaapelit voidaan jakaa niissä käytetyn suojauksen perusteella kahteen pääryhmään: suojaamaton
ja suojattu parikaapeli.

Suojaamaton parikaapeli (UTP, Unshielded Twisted Pair) on tavallisin parikaapeli tyyppi ja sitä käytetään mm. tietoliikennetekniikassa.

Suojattuja parikaapeleita on kolmenlaisia:

1. FTP (Foiled Twisted Pair) kaapeli, jossa on suojaava metallivaippa ainoastaan kaapelin ympärillä.
2. STP (Shielded Twisted Pair) kaapeli, jossa on suojaava metallivaippa ainoastaan erillisten johdin parien ympärillä.
3. S/STP (Screened Shielded Twisted Pair) kaapeli, jossa on suojaava metallivaippa sekä kaapelin ympärillä että erillisten johdin parien ympärillä. Kyseinen kaapeli tarjoaa parhaimman mahdollisin suojauksen ulkoisia häiriöitä vastaan. Kuvassa 1 on esitetty S/STP kaapelin rakenne.[4]

jou.jpg

Kuva 1. S/STP kaapelin rakenne[5]

Kategoriat


Alla olevassa taulukossa on esitetty maksimisiirtonopeudet, joiden perusteella eri kaapelit on jaettu kategorioihin.

nimetön.jpg

Taulukko 1. Kategoriat ja niiden kuvaukset

Kuten taulukosta 1 huomataan, mitä paremmin kaapeli on suojattu, niin sitä suurempia nopeuksia informaation siirtoon voidaan käyttää. Kuitenkin, kun kaapelin maksimisiirtonopeus kasvaa, kasvaa myös kaapelin hinta. Tällöin eri käyttötarkoituksiin on valittava sopivan maksimisiirtonopeuden omaava kaapeli, jotta kustannukset eivät kasva liian suuriksi. Toisaalta kaapelin täytyy omata riittävän suuri maksimisiirtonopeus, jotta vältytään tilanteella, jossa käytetty kaapeli on rajoittava tekijä informaation siirrossa.

Oma komponentti


Valitsemani komponentti on CAT 5 kategorian kaapeli, jonka maksimisiirtonopeus on taulukon 1 mukaan 100 Mbps. Kyseessä on UTP kaapeli, eli ei suojausta kaapelin ympärillä eikä erillisten johdinparien ympärillä. Kuten kuvasta 2 huomataan voi kaapelin sisällä kulkea useampia johdinpareja; CAT 5 kaapelin sisällä kulkee neljä johdinparia. Kyseistä kaapelia käytetään paljon esimerkiksi yhdistämään tietokone ja modeemi toisiinsa.

kaapelit.jpg

Kuva 2. Neljä johdinparia sisältävä kaapeli (tyyppi: UTP, kategoria: CAT 5)
  1. ^ http://moodle.tut.fi/mod/resource/view.php?id=47792 (5.2.2010)
  2. ^ http://www.tkk.fi/Misc/Electronics/then/mytexts/kaapelit.html (5.2.2010)
  3. ^ Douglas E. Comer: Computer Networks and Internets, 5. painos, Pearson Education Inc., 2009
  4. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Twisted_pair (4.2.2010)
  5. ^ http://www.ratol.fi/opensource/lahiverkot/images/parikaapeli_poikkileikkaus_.gif (4.2.2010)