트위스트 페어
Twisted pair
트위스트 페어 케이블은 전자기 호환성을 개선하기 위해 단일 회로의 두 도체가 함께 꼬이는 통신 케이블의 한 유형입니다. 단일 도체 또는 비틀리지 않은 균형 쌍에 비해 트위스트 쌍은 쌍의 전자기 복사와 이웃 쌍 간의 누화를 줄이고 외부 전자기 간섭의 거부를 개선합니다. 그것은 알렉산더 그레이엄 벨에 의해 발명되었습니다.[1]
추가적인 소음 방지를 위해 트위스트 페어 케이블을 차폐할 수 있습니다. 차폐가 있는 케이블은 차폐 트위스트 페어(STP)와 차폐되지 않은 트위스트 페어(UTP)로 알려져 있습니다.
설명.
트위스트 페어는 균형 잡힌 라인으로 사용될 수 있으며, 균형 잡힌 회로의 일부로서 전기장 또는 자기장의 결합에 의해 라인에 유도되는 노이즈 전류의 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 이 아이디어는 두 와이어 각각에 유도되는 전류가 거의 같다는 것입니다. 꼬임은 두 와이어가 간섭원으로부터 평균적으로 동일한 거리에 있고 동일한 영향을 받음을 보장합니다. 따라서 노이즈는 공통 모드 신호를 생성하며, 이 신호는 차이 신호만 감지하여 수신기에서 취소할 수 있으며, 후자는 원하는 신호입니다.
공통 모드 거부는 노이즈 소스가 신호 와이어에 가까울 때 꼬이지 않은 와이어에서 실패하기 시작합니다. 더 가까운 와이어는 노이즈와 더 강하게 결합하고 수신기는 노이즈를 제거할 수 없습니다. 이 문제는 특히 동일한 케이블의 쌍이 수 마일 동안 서로 옆에 놓여 있는 통신 케이블에서 분명합니다. 쌍을 비틀면 노이즈 소스에 가장 가까운 와이어가 교환되는 것처럼 이 효과에 대응합니다. 간섭원이 단일 트위스트 거리에 걸쳐 균일하게 또는 거의 그 정도로 유지된다면 유도된 노이즈는 공통 모드로 유지됩니다.
트위스트 속도(흔히 미터당 트위스트로 정의되는 트위스트의 피치라고도 함)는 특정 유형의 케이블에 대한 사양의 일부를 구성합니다. 인접한 쌍이 동일한 비틀림 속도를 가질 경우, 서로 다른 쌍의 동일한 도체가 반복적으로 서로 옆에 놓여 비틀림의 이점을 부분적으로 되돌릴 수 있습니다. 이러한 이유로 적어도 적은 수의 쌍을 포함하는 케이블의 경우 비틀림 비율이 달라야 한다는 것이 일반적으로 명시되어 있습니다.[2]
차폐 또는 포일 트위스트 페어(일반적으로 S/FTP 또는 F/UTP 케이블 차폐)와 달리 UTP 케이블은 어떠한 차폐도 받지 않습니다. UTP는 전화 사용을 위한 기본 와이어 유형이며 컴퓨터 네트워킹에 매우 일반적입니다.
역사

초기의 전화기는 단선 접지 반송 회로인 전신선을 사용했습니다. 1880년대에 많은 도시에 전기 트램이 설치되었고, 이는 이러한 회로에 소음을 유발했습니다. 일부 국가에서는 전차 회사가 기존 전신선의 운행 중단에 대한 책임을 지고 수리 비용을 지불해야 했습니다.[a] 그러나 새로운 설치의 경우 처음부터 기존 트램으로부터 보호해야 했습니다. 전화선에 대한 간섭은 전신선에 대한 간섭보다 훨씬 더 방해가 됩니다. 전화 회사는 균형 회로로 전환하여 감쇄를 줄이는 부수적인 이점이 있으므로 범위가 증가했습니다.
전력 분배가 보편화됨에 따라 이 조치는 부적절한 것으로 판명되었습니다. 전신주의 크로스바 양쪽에 걸려 있는 두 개의 전선이 전선과 경로를 공유했습니다. 몇 년 안에, 전기 사용의 증가는 다시 간섭의 증가를 가져왔고, 그래서 공학자들은 간섭을 제거하기 위해 전선 전치라고 불리는 방법을 고안했습니다.
와이어 전위에서는 와이어가 여러 극에 한 번씩 위치를 교환합니다. 이러한 방식으로 두 전선은 전력선에서 유사한 EMI를 수신합니다. 이것은 꼬임의 초기 구현을 나타내며, 꼬임 속도는 킬로미터당 약 4개의 꼬임, 즉 마일당 6개의 꼬임을 나타냅니다. 주기적인 이동이 있는 이러한 단선 균형선은 오늘날에도 일부 농촌 지역에서 여전히 생존하고 있습니다.
트위스트 페어 케이블은 1881년 알렉산더 그레이엄 벨에 의해 발명되었습니다.[4] 1900년까지 미국 전화망 전체가 꼬인 쌍이거나 간섭으로부터 보호하기 위해 전치선이 있는 단선이었습니다. 오늘날 세계의 수백만 킬로미터에 달하는 트위스트 페어의 대부분은 전화 회사가 소유하고 유지 관리하며 음성 서비스에 사용되는 실외 유선 전화입니다.
차폐되지 않은 트위스트 페어

많은 이더넷 네트워크 및 전화 시스템에서 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블이 있습니다. 실내 전화 응용 프로그램의 경우, UTP는 원래 AT&T Corporation에서 개발한 표준 25쌍 색상 코드에 따라 25쌍 세트로 그룹화되는 경우가 많습니다. 이러한 색상의 일반적인 하위 집합(흰색/파란색, 파란색/흰색, 흰색/주황색, 주황색/흰색)은 대부분의 UTP 케이블에 나타납니다. 케이블은 일반적으로 22 또는 24 AWG(American Wire Gauge)로 측정된 구리 와이어로 제조되며,[5] 색상 절연체는 일반적으로 폴리에틸렌 또는 FEP와 같은 절연체로 제조되며 전체 패키지는 폴리에틸렌 재킷으로 덮여 있습니다.
수백 또는 수천 쌍이 들어 있는 도시 실외 전화 케이블의 경우 케이블은 작지만 동일한 번들로 나뉩니다. 각 번들은 케이블 내에서 동일한 비틀림 비율을 갖는 쌍이 여전히 어느 정도의 크로스토크를 경험할 수 있기 때문에 비틀림 비율이 다른 트위스트 쌍으로 구성됩니다. 케이블을 구성하기 위해 번들이 차례로 꼬여 있습니다.

UTP는 컴퓨터 네트워킹에서 가장 일반적으로 사용되는 케이블이기도 합니다. 가장 일반적인 데이터 네트워킹 표준인 최신 이더넷은 UTP 케이블을 사용할 수 있으며, 데이터 전송률이 증가함에 따라 UTP 케이블의 사양이 더 높아져야 합니다. 트위스트 페어 케이블은 광섬유 및 동축 케이블에 비해 상대적으로 비용이 저렴하기 때문에 짧은 길이 및 중간 길이 연결을 위한 데이터 네트워크에서 자주 사용됩니다.
UTP 케이블 대역폭이 텔레비전 신호의 기저 대역에 맞게 개선됨에 따라, UTP는 현재 일부 비디오 애플리케이션, 주로 보안 카메라에 사용됩니다.[6] UTP는 균형 잡힌 전송 선로이므로, 예를 들어 BNC 커넥터를 사용하고 동축 케이블용으로 설계된 언밸런스 장비에 연결하기 위해서는 발룬이 필요합니다.
케이블 차폐


트위스트 페어 케이블은 전자파 간섭을 방지하기 위해 차폐를 포함할 수 있습니다. 차폐는 차폐 외부의 전자파를 감쇠시키는 전기 전도성 장벽을 제공합니다. 실드는 또한 유도 전류가 순환하고 접지 기준 연결을 통해 소스로 복귀할 수 있는 전도 경로를 제공합니다. 이러한 차폐는 개별 쌍 또는 쌍 모음에 적용할 수 있습니다. 차폐는 호일 또는 땋은 와이어일 수 있습니다.
차폐를 쌍의 집합에 적용할 경우 일반적으로 선별이라고 하지만 선별, 차폐 및 STP(Shielded Twisted Pair)와 같은 단어를 적용할 때 공급업체 및 저자 간의 사용은 변동이 있을 수 있습니다.[7][8]
ISO/IEC 11801:2002(Annex E)는 트위스트 페어(TP) 케이블에 대한 다양한 차폐 지정을 x/xTP 형태의 명시적인 2부 약어를 사용하여 국제적으로 표준화하려고 시도하며, 여기서 첫 번째 x는 전체 케이블에 대한 차폐를 나타내고 두 번째 x는 개별 쌍 또는 쿼드에 대한 차폐를 나타냅니다. 여기서 각 x는 다음과 같습니다.
- U는 차폐되지 않은 상태에서,
- 편조 차폐용 S(외층에만 해당) 및/또는
- 호일 차폐용 F.

차폐 Cat 5e, Cat 6/6A 및 Cat 8/8.1 케이블은 일반적으로 F/UTP 구조를 가지며, 차폐 Cat 7/7A 및 Cat 8.2 케이블은 S/FTP 구조를 사용합니다.[9]
차폐가 전도성이기 때문에 접지 경로 역할도 할 수 있습니다. 호일로 보호된 트위스트 페어 케이블은 실드와 전기적으로 접촉하는 드레인 와이어라고 하는 일체형 접지 와이어를 가질 수 있습니다. 드레인 와이어의 목적은 일반적으로 원형 와이어 연결을 위해 설계된 단자에 쉽게 연결하기 위한 것입니다.
일반적인 실드 시공 유형은 다음과 같습니다.
- 개별방패(U/FTP)
- 각 트위스트 페어 또는 쿼드에 대해 알루미늄 호일을 사용한 개별 차폐. 일반적인 이름: PiMF(Pair in Metal Foil), 차폐 트위스트 페어, 차폐 트위스트 페어 이러한 유형의 차폐는 EMI가 개별 쌍으로 들어오거나 나가는 것을 방지하고 인접 쌍을 크로스토크로부터 보호합니다.
- 전체 실드(F/UTP, S/UTP, SF/UTP)
- 100옴 트위스트 페어 케이블 내의 모든 페어에 걸쳐 전체 포일, 땋은 방패 또는 포일로 땋습니다. 일반적인 이름: 포일 트위스트 페어, 차폐 트위스트 페어, 선별 트위스트 페어. 이러한 유형의 차폐는 EMI가 케이블에 들어가거나 나가는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
- 개별 및 전체 실드(F/FTP, S/FTP, SF/FTP)
- 트위스트 페어 세트 사이의 호일을 사용한 개별 차폐 및 외부 호일 또는 땋은 차폐. 통칭: 완전 차폐 트위스트 페어, 선별 포일 트위스트 페어, 차폐 포일 트위스트 페어, 선별 차폐 트위스트 페어, 차폐 차폐 트위스트 페어. 이러한 유형의 차폐는 EMI가 케이블에 들어가거나 나가는 것을 방지하고 인접한 쌍을 크로스토크로부터 보호합니다.
차폐 트위스트 페어의 초기 예는 IBM STP-A로, 1985년 IBM Cabling System 사양에 의해 정의된 두 쌍의 150ohm S/FTP 케이블이며 Token Ring 또는 FDDI 네트워크와 함께 사용되었습니다.[7][10]
산업 약어 | ISO/IEC 11801 지정[A] | 케이블 차폐 | 쌍 차폐 | 일러스트레이션 |
---|---|---|---|---|
UTP,TP | U/UTP | 없음. | 없음. | ![]() |
FTP, STP, ScTP | F/UTP | 포일 | 없음. | ![]() |
STP, ScTP | S/UTP | 브레이딩 | 없음. | ![]() |
SFTP, S-FTP, STP | SF/UTP | 브레이딩 및 포일 | 없음. | ![]() |
STP, ScTP, PiMF | U/FTP | 없음. | 포일 | ![]() |
FFTP, STP | F/FTP | 포일 | 포일 | ![]() |
SSTP, SFTP, STP, STP PiMF | S/FTP | 브레이딩 | 포일 | ![]() |
SSTP, SFTP, STP | SF/FTP | 브레이딩 및 포일 | 포일 | ![]() |
- ^ 슬래시 앞의 코드는 케이블 자체에 대한 차폐를 지정하고 슬래시 뒤의 코드는 개별 쌍에 대한 차폐를 결정합니다.
- U – 차폐되지 않음
- F – 호일 차폐
- S – 선별된 차폐(외층만 해당)
- TP – 트위스트 페어
- TQ – 트위스트 페어, 쿼드 단위의 개별 차폐
종류들
아날로그 전화
디지털 통신과 이더넷이 널리 보급되기 전에는 전화 케이블에 대한 국제 표준이 없었습니다. 국가적 차원에서 기준을 설정했습니다. 예를 들어, 영국에서는 General Post Office에서 CW1293 및 CW1308 케이블을 지정했습니다. CW1308은 이전의 CW1293과 유사한 사양이었지만 색상 코드가 개선되었습니다. CW1293은 코어에 대부분 단색을 사용했기 때문에 많은 양의 칼집을 제거하지 않고는 꼬인 쌍을 식별하기가 어려웠습니다. 이 문제를 해결하기 위해서. CW1308에는 기본 색상 위에 인쇄된 페어링 색상의 좁은 링이 있습니다. 두 케이블 모두 카테고리 3 케이블과 유사한 표준입니다.[11][12] 카테고리 3에서 7까지의 케이블에는 4개의 트위스트 페어가 있습니다.[13]
절연을 위해 폴리에틸렌 및 기타 플라스틱을 일반적으로 사용하기 전에 전화 트위스트 페어 케이블은 구리에 왁스 코팅을 적용한 왁스 종이 또는 면으로 절연되었습니다. 이러한 유형의 케이블의 전체 피복은 일반적으로 납이었습니다. 이 스타일의 케이블은 전화기가 발명된 직후인 19세기 후반에 사용되기 시작했습니다.[14] 케이블 종단 상자는 용융 왁스 또는 수지로 밀봉하여 종이 단열재의 절연 특성을 심각하게 저하시킬 수 있는 수분 침투를 방지했습니다.[15] 하지만, 그러한 봉인들은 미래의 유지와 변화를 더 어렵게 만들었습니다. 이러한 케이블은 더 이상 만들어지지 않고 오래된 건물과 다양한 외부 지역, 일반적으로 시골 마을에서 여전히 가끔 만날 수 있습니다.
인프라 구축
이름. | 일반공사 | 대역폭 | 적용들 | 메모들 |
---|---|---|---|---|
레벨 1 | 400kHz | 전화 및 모뎀 회선 | EIA/TIA 권장 사항에 설명되어 있지 않습니다. 현대 시스템에 적합하지 않습니다.[16] | |
레벨 2 | 4MHz | 이전 단말 시스템(예: IBM 3270) | EIA/TIA 권장 사항에 설명되어 있지 않습니다. 현대 시스템에 적합하지 않습니다.[16] | |
고양이3 | UTP[17] | 16MHz[17] | 10BASE-T, 100BASE-T4[17] | EIA/TIA-568에 설명되어 있습니다. 16Mbit/s 이상의 속도에는 적합하지 않습니다. 지금은 주로 전화 케이블에 사용됩니다.[17] |
캣4 | UTP[17] | 20MHz[17] | 16 Mbit/s 토큰링[17] | 일반적으로[17] 사용하지 않음 |
캣5 | UTP[17] | 100MHz[17] | 100BASE-TX, 1000BASE-T[17] | 현재 LAN에서는 공통입니다. Cat 5e로 대체되었지만 대부분의 Cat 5 케이블은 Cat 5e 표준을 충족합니다.[17] 장비 간 100m로 제한됩니다. |
캣5e | UTP,[17] F/UTP, U/FTP[18] | 100MHz[17] | 1000BASE-T, 2.5GBASE-T[17] | 향상된 Cat 5. 현재 LAN에 공통적입니다. Cat 5와 동일한 구성이지만 테스트 표준이 더 우수합니다.[17] 장비 간 100m로 제한됩니다. |
고양이6 | UTP,[17] F/UTP, U/FTP[19] | 250MHz[17] | 5GBASE-T, 10GBASE-T | ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002), ANSI/TIA 568-B.2-1. 10GBASE-T에서 55m 거리 제한 |
고양이 6A | UTP, F/UTP, U/FTP, S/FTP | 500MHz | 5GBASE-T, 10GBASE-T | 향상된 표준, 500MHz까지 테스트되었습니다. 10GBASE-T ISO/IEC 11801 2nd Ed에서 100m 전체 거리. Am. 2. (2008), ANSI/TIA-568-C.1 (2009) |
고양이7 | S/FTP, F/FTP | 600MHz[20] | ? | ISO/IEC 11801 2nd Ed. (2002). GG45 또는 TERA 커넥터의 경우에만 사용할 수 있습니다. EIA/TIA에서 인정하지 않습니다. |
고양이7A | S/FTP, F/FTP | 1GHz[21] | ? | ISO/IEC 11801 2nd Ed. Am. 2. (2008). GG45 또는 TERA 커넥터의 경우에만 사용할 수 있습니다. EIA/TIA에서 인정하지 않습니다. |
고양이 8.1 | F/UTP, U/FTP | 2GHz[22] | 25GBASE-T, 40GBASE-T | ANSI/TIA-568-C.2-1, ISO/IEC 11801-1:2017 |
고양이 8.2 | S/FTP, F/FTP | 2GHz | 25GBASE-T, 40GBASE-T | ISO/IEC 11801-1:2017 |
적재됨
로드된 트위스트 페어는 의도적으로 인덕턴스를 추가했으며 이전에는 통신선에서 일반적으로 사용되었습니다. 추가된 인덕터는 로드 코일로 알려져 있으며, 음성 대역 주파수의 감쇄를 줄여주지만 더 높은 주파수에서는 이를 증가시킵니다. 로드 코일은 매우 긴 라인에서 음성 대역의 왜곡을 줄입니다.[23] 이러한 맥락에서 부하 코일이 없는 라인을 언로딩 라인(unloaded line)이라고 합니다.
보세
접합 트위스트 페어는 케이블의 길이에 대해 각 쌍의 두 와이어가 함께 접합되는 시공 변형입니다. Belden이 개척한 이 제품은 설치 중 및 설치 후 구성 일관성을 보장하기 위한 것입니다. 한 가지 주요 이점은 케이블의 소음 방지 성능이 잠재적으로 거친 취급에도 불구하고 보호될 수 있다는 것입니다.[24] 향상된 성능은 불필요할 수 있으며 본딩은 케이블의 유연성을 감소시키고 케이블이 구부러진 곳에서 고장이 나기 쉽습니다.[25]
트위스트 리본 케이블

트위스트 리본 케이블은 인접한 한 쌍의 도체가 서로 결합되고 꼬이는 표준 리본 케이블의 변형입니다. 그런 다음 꼬인 쌍은 리본 형식으로 서로 가볍게 결합됩니다. 리본을 따라 주기적으로, 일반적인 리본 케이블 IDC 기술을 사용하여 커넥터를 부착할 수 있는 꼬임이 없는 짧은 섹션이 있습니다.[26]
솔리드 코어 대 스트랜드 케이블

솔리드 코어 케이블은 도체당 하나의 솔리드 와이어를 사용하며 4쌍 케이블에는 총 8개의 솔리드 와이어가 있습니다.[17] 연선 케이블은 각 도체에서 서로 감긴 여러 개의 와이어를 사용하며 도체 케이블당 7개의 가닥이 있는 4쌍의 와이어로 총 56개의 와이어가 있습니다([17]쌍당 2개 × 4쌍 × 7개).
솔리드 코어 케이블은 영구적으로 설치된 실행(영구 링크)을 위한 것입니다. 연선 케이블에 비해 유연성이 떨어지고 작업 경화로 인해 반복적으로 굴곡이 발생하면 고장이 나기 쉽습니다. 연선 케이블은 도체의 균열을 방지하기 때문에 패치 패널 및 벽 포트에서 엔드 장치(패치 코드 또는 드롭 케이블)까지의 연결에 사용됩니다.
커넥터는 견고한 코어용과 좌초용으로 다르게 설계되었습니다. 잘못된 케이블 유형의 커넥터를 사용하면 신뢰할 수 없는 케이블 연결이 발생할 수 있습니다. 솔리드 코어 및 좌초 코어용으로 설계된 플러그를 쉽게 사용할 수 있으며, 일부 공급업체에서는 두 가지 유형 모두에 사용하도록 설계된 플러그를 제공하기도 합니다. 패치 패널 및 벽 포트 잭의 펀치다운 블록은 솔리드 코어 케이블과 함께 사용하도록 설계되었습니다. 이들은 절연-치환 방법을 통해 작동하는데, 이 방법을 통해 장치가 절연의 측면을 관통하고 구리 도체에 "물어" 연결을 형성합니다. 펀치다운 블록은 패치 패널로 사용되거나 트위스트 페어 케이블의 브레이크아웃 박스로 사용됩니다.
특성.
트위스트 페어에는 다음과 같은 유용한 특성이 있습니다.[27]
- 케이블로 들어가거나 케이블에서 발생하는 전기적 소음을 방지할 수 있습니다.
- 크로스토크가 최소화되었습니다.
- 네트워킹 목적으로 사용할 수 있는 가장 저렴한 형태의 케이블입니다.
- 다루기 쉽고 설치하기 쉽습니다.
트위스트 페어에는 다음과 같은 제한이 있습니다.
- 변형: 트위스트 페어의 전자파 간섭에 대한 취약성은 설치 중에도 그대로 유지되는 페어 트위스트 방식에 크게 의존합니다. 따라서 트위스트 페어 케이블은 일반적으로 최대 당김 장력은 물론 최소 굽힘 반경에 대한 요구 사항이 엄격합니다. 트위스트 페어 케이블의 이러한 취약성으로 인해 설치 연습은 케이블의 성능을 보장하는 데 중요한 부분이 됩니다.[28]
- 지연 스큐: 쌍 간 누화를 최소화하는 데 사용되는 비틀림 속도가 다르기 때문에 케이블 내의 다른 쌍은 길이가 다르므로 지연이 다릅니다. 비디오 신호의 구성 요소를 운반하는 데 여러 쌍을 사용하면 이미지 품질이 저하될 수 있습니다. 이 문제를 완화하기 위해 로우 스큐 케이블을 사용할 수 있습니다.[29][30]
- 불균형(균형선 참조): 한 쌍의 두 와이어 간의 차이로 인해 공용 모드와 디퍼렌셜 모드 간의 커플링이 발생할 수 있습니다. 공통 모드로의 라인 차동 변환은 외부 간섭을 유발할 수 있는 공통 모드 전류를 생성하고 다른 쌍에서 공통 모드 신호를 생성할 수 있습니다. 공통 모드에서 차동 모드로의 변환은 다른 쌍 또는 외부 소스로부터의 공통 모드 간섭으로부터 차동 모드 신호를 생성할 수 있습니다. 불균형은 쌍의 두 도체 사이의 비대칭과 다른 와이어 및 실드와의 관계로 인해 발생할 수 있습니다. 도체 직경과 절연 두께의 차이로 인해 비대칭의 원인이 발생할 수 있습니다.[b][31]
참고 항목
- ANSI/TIA-568
- 균형선
- 구리선 및 케이블
- 이더넷 over 트위스트 페어
- 리즈 와이어
- 전화망에서 트위스트 페어를 연결하는 데 사용되는 메인 분배 프레임
- 등록된 잭으로 트위스트 페어의 커넥터로 자주 사용됩니다.
- 스타 쿼드 케이블은 간섭 제거를 증가시킵니다.
- 팁 앤 링
메모들
참고문헌
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외부 링크
Wikimedia Commons의 트위스트 페어 케이블 관련 미디어