UTP kabely

V běžném síťovém kabelu typu UTP (Unshielded Twisted Pair) se průřez vodičů obvykle udává pomocí AWG, ne v mm².

Nejčastější hodnoty:

Přepočet přibližně:

• 24 AWG → průměr vodiče cca 0,51 mm → ~0,205 mm²
• 23 AWG → cca 0,57 mm → ~0,258 mm²
• 22 AWG → cca 0,64 mm → ~0,326 mm²

Důležité:

• Levné patch kabely často používají CCA (Copper Clad Aluminium), ne plnou měď.
• Instalační kabely do zdí bývají:
  • plný vodič (solid)
  • typicky 23 nebo 24 AWG
• Patch kabely bývají:
  • lankové (stranded)
  • o něco měkčí a flexibilnější

#AWG

Americký standard: American Wire Gauge.

Paradox:

• čím vyšší číslo AWG, tím tenčí vodič

Např.:

#Přibližné převody

#Proč existují oba systémy

• AWG historicky vzniklo v USA pro výrobu drátů.
• mm² je fyzikálně přímočařejší a používá se v Evropě.

V IT a síťových kabelech se často používá AWG, protože:

• ethernetové normy vznikaly převážně v USA,
• výrobci kabeláže používají AWG tradičně.

#Praktický příklad

Běžný ethernet:

• Cat5e → často 24 AWG
• Cat6 → často 23 AWG

Silový kabel v domě:

• zásuvky → typicky 2,5 mm²
• světla → typicky 1,5 mm²

Je tedy vidět, že síťové vodiče jsou výrazně tenčí než silové rozvody.

#Vztah není lineární

AWG není jednoduchý přepočet.

Každý krok AWG znamená:

• změnu průměru asi o 12 %
• změnu průřezu asi o 26 %

Proto se AWG převádí tabulkou nebo vzorcem, ne prostým násobením.

Pro představu rozdílu velikostí:

#UTP kabel nemá normou pevně dané pořadí párů uvnitř pláště.

Norma definuje hlavně:

• elektrické parametry,
• kroucení párů,
• barvy vodičů,
• zapojení pinů v konektoru (T568A/B),

ale ne přesnou fyzickou pozici párů v kruhu kabelu.

Proto můžeš u různých výrobců vidět:

• jiné rozmístění barevných párů,
• jinou středovou výplň,
• jiný směr stočení,
• různou hustotu kroucení.

#Co bývá stejné

Obvykle jsou vždy:

• 4 kroucené páry,
• stejné barevné kombinace:
  • oranžová
  • zelená
  • modrá
  • hnědá

a každý pár má:

• plnou barvu
• bílo-barevný vodič

Např.:

• bílo-oranžová + oranžová

#Co se často liší

#Pořadí párů v kabelu

Například:

Varianta 1:

• modrý pár uprostřed
• ostatní kolem

Varianta 2:

• zelený pár uprostřed

Varianta 3:

• křížová separace (Cat6)

#Proč to není pevné

Výrobce optimalizuje:

• přeslechy (NEXT),
• flexibilitu,
• průměr kabelu,
• cenu,
• kategorii kabelu.

Proto mají páry často různé:

• délky zkrutů,
• polohy,
• vzdálenosti od sebe.

Právě rozdílné stoupání zkrutu pomáhá omezit rušení mezi páry.

#U vyšších kategorií

Např. Cat6 / Cat6a často obsahují:

• plastový kříž,
• separátor,
• fólii,
• individuální stínění párů.

Tam už bývá geometrie výrazně přesnější.

#Napětí a PoE

#1. Datový ethernet (bez PoE)

Běžný ethernet po UTP:

• používá velmi malé diferenciální signály,
• typicky stovky milivoltů až cca 1 V,
• signál se přenáší mezi dvěma vodiči páru.

Nejde tedy o:

• „+5 V proti zemi“, ale o:
• rozdíl napětí mezi dvěma vodiči.

To pomáhá:

• odolnosti proti rušení,
• delším vzdálenostem,
• vysokým rychlostem.

#2. PoE — napájení po ethernetu

Pokud kabel zároveň napájí zařízení (kamera, AP, VoIP telefon), používá se PoE.

Typické napětí:

• cca 44–57 V DC
• standardně se uvádí 48 V

Standardy:

#3. Proč právě ~48 V

Vyšší napětí znamená:

• menší proud,
• menší ztráty na tenkých vodičích UTP,
• možnost delších kabelů.

Proto se nepoužívá např. 5 V USB.

#4. Bezpečnost

Ethernetové datové signály:

• jsou velmi nízkonapěťové,
• běžně bezpečné na dotyk.

PoE:

• už používá vyšší DC napětí,
• ale stále spadá do SELV (bezpečné malé napětí).

#Přibližné srovnání

Schéma ethernetových párů a PoE:

#Jak funguje PoE

• data,
• i napájení, po stejném UTP kabelu.

Klíčové je, že ethernet používá diferenciální přenos přes transformátory, takže DC napájení lze do vedení „přimíchat“, aniž by rušilo data.

#Princip

Na straně napáječe:

• switch nebo injector přivede DC napětí (~48 V)
• na určité páry kabelu.

Na straně zařízení:

• kamera/AP/telefon si napájení odebere,
• data projdou dál do ethernet PHY.

#Jak mohou jít data i napájení současně

Ethernetové porty mají uvnitř:

• oddělovací transformátory („magnetics“).

Transformátor:

• propustí vysokofrekvenční datový signál,
• ale nepropustí DC složku.

DC napájení se tedy:

• přidá přes střed transformátoru (center tap),
• zatímco data běží diferenciálně.

To je hlavní trik PoE.

#Dva historické způsoby PoE

#Mode A

Napájení po stejných párech jako data.

Používají se:

• páry 1–2 a 3–6

Typické u gigabit switchů.

#Mode B

Napájení po „volných“ párech.

Používají se:

• 4–5 a 7–8

Historicky u 10/100 Mb/s ethernetu, kde nebyly všechny páry využité.

#Gigabit ethernet

Gigabit už používá:

• všechny 4 páry pro data.

Proto PoE:

• běží současně po stejných párech,
• pomocí společné DC složky.

Data jsou AC signál, napájení DC.

Elektricky se navzájem oddělí.

#Detekce zařízení

PoE switch neposílá 48 V naslepo.

Nejprve:

1. zjistí, zda je připojeno PoE zařízení,
2. změří charakteristický odpor (~25 kΩ),
3. domluví výkonovou třídu,
4. teprve pak pustí napětí.

To chrání:

• běžná zařízení,
• notebooky,
• ne-PoE ethernet.

#PoE splitter

Pokud zařízení neumí PoE:

• lze použít splitter,
• který z ethernetu oddělí:
  • data RJ45,
  • napájení např. 5/9/12 V.

#Zjednodušené schéma

[PoE switch]
     │
  48 V DC
 + data
     │
════ UTP ════
     │
[data transformátor]
     ├── ethernet data
     └── DC/DC zdroj → napájení zařízení

Vnitřní princip PoE a center tap napájení: