สายคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Wire)

ความรู้เชิงเทคนิค

สายไฟคู่บิดเกลียว (Twisted Pair Wire)

เป็นสายไฟชนิดที่ได้รับความนิยมสูงสุดในการนำมาใช้งานตามห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ทั่วไป รวมทั้งตามสำนักงานต่างๆ สายไฟชนิดนี้ได้ชื่อมาจากลักษณะองค์ประกอบภายในของสายไฟ ที่เป็นสายไฟลวดทองแดงสองเส้นนำมาพันเกลียวเข้าด้วยกันเพื่อทำให้เกิดเป็นสนามแม่เหล็ก ซึ่งใช้เป็นเสมือนเกราะสำหรับป้องกันสัญญาณรบกวนทั่วไปได้ในตัวเอง จำนวนรอบหรือความถี่ ในการพันเกลียว เช่น พันเกลียว 10 รอบต่อความยาว 1 ฟุต นั้นมีผลโดยตรงต่อกำลังของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น ถ้าจำนวนรอบสูงก็จะทำให้สนามแม่เหล็กมีกำลังแรงขึ้น สามารถป้องกัน สัญญาณรบกวนได้ดีขึ้น แต่ก็ทำให้สิ้นเปลืองสายไฟมากขึ้น แต่ถ้าจำนวนรอบต่ำ ก็จะเกิดสนามแม่เหล็กกำลังอ่อน ซึ่งป้องกันสัญญาณรบกวนได้น้อยลงก็ใช้สายไฟเปลืองน้อยลงเช่นกัน โดยทั่วไปแล้วสายไฟชนิดนี้จึงมีคุณสมบัติในการป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่าสายไฟที่ไม่มีการ พันเกลียวเลยบริเวณแกน (Core) ของสายไฟคู่บิดเกลียว สายไฟคู่บิดเกลียว ประกอบด้วยสายไฟทองแดงจำนวนหนึ่ง หรือหลายคู่สายไฟ ห่อหุ้มสายไฟด้วยฉนวนบางๆ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการลัดวงจร แล้วนำมาพันเกลียวเข้าด้วยกันเป็นคู่ ทุกคู่จะถูกห่อหุ้มฉนวนอีกชั้นหนึ่งรวมกันเป็นสายไฟขนาดใหญ่เพียงสายเดียว
สายไฟคู่บิดเกลียวแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ

1. สายไฟแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (UTP : Unshielded Twisted Pair)

สายไฟ UTP เป็นสายไฟที่พบเห็นกันมาก มักจะใช้เชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ไปยังอุปกรณ์สื่อสารตามมาตรฐานที่กำหนด สำหรับสายไฟประเภทนี้จะมีความยาวของสายไฟในการเชื่อมต่อได้ไม่เกิน 100 เมตร และสายไฟ UTP มีจำนวนสายไฟบิดเกลียวภายใน 4 คู่ คู่สายในสายไฟคู่ตีเกลียวไม่หุ้มฉนวนคล้ายสายโทรศัพท์ มีหลายเส้นซึ่งแต่ละเส้นก็จะมีสีแตกต่างกัน และตลอดทั้งสายไฟนั้นจะถูกหุ้มด้วยพลาสติก (Plastic Cover) ปัจจุบันเป็นสายไฟที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและติดตั้งได้ง่าย แสดงดังรูป
สายไฟแบบไม่มีฉนวนหุ้ม (UTP : Unshielded Twisted Pair)

สายไฟ UTP จะมีสายสัญญาณอยู่จำนวน 4 คู่ 8 เส้น ประกอบด้วย

เขียว - ขาวเขียว
ส้ม - ขาวส้ม
น้ำเงิน - ขาวน้ำเงิน
น้ำตาล - ขาวน้ำตาล

ประเภทของสายไฟ UTP
UTP CAT5 คือ สายแลน ที่เป็นสายไฟทองแดงที่มีความเร็วที่ต่ำ ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 100 Mbps (ไม่เป็นที่นิยมใช้กันแล้ว)
UTP CAT5e คือ สายแลนที่เป็นสายไฟทองแดงที่มีความเร็วที่ต่ำ ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 1 Gpbs
UTP CAT6 คือ สายแลนที่เป็นสายไฟทองแดงที่มีความเร็วที่ต่ำ ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 10 Gpbs BANWIDTH อยู่ที่ 250MHz
UTP CAT7 คือ สายแลนที่เป็นสายไฟทองแดงที่มีความเร็วที่ต่ำ ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 10 Gpbs BANWIDTH อยู่ที่ 600MHz
ทิปการเลือกซื้อ การเลือกสายแลนเพื่อนำมาใช้ แนะนำให้เลือกควบคู่กับอุปกรณ์ Switch หรือ HUB ด้วย (Switch ส่วนใหญ่ในปัจุจบันมีความเร็ว 10/100/1000 Mbps) เพราะเป็นอุปกรณ์ที่ต้องใช้เชื่อมต่อกันตลอดเวลา
สำหรับประเภทของสายแลนขั้นต่ำทีเราเลือกซื้อคือ UTP CAT5e หรือ UTP CAT6 ส่วนสายไฟ UTP CAT7 ยังไม่เป็นที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน

มาตรฐานสายสัญญาณ

สมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ หรือ EIA (Electronics Industries Association) และสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคม หรือ TIA (Telecommunication Industries Association) ได้ร่วมกันกำหนดมาตรฐาน EIA/TIA 568 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตสายไฟ UTP โดยมาตรฐานนี้ได้แบ่งประเภทของสายไฟออกเป็นหลายประเภทโดยแต่ละประเภทเรียกว่า Category N โดย N คือหมายเลขที่บอกประเภท

ส่วนสถาบันมาตรฐานนานาชาติ (International Organization for Standardization) ได้กำหนดมาตรฐานนี้เช่นกัน โดยจะเรียกสายไฟแต่ละประเภทเป็น Class A-F คุณสมบัติทั่วไปของสายไฟแต่ละประเภทเป็นดังนี้

Category 1/Class A : เป็นสายไฟที่ใช้ในระบบโทรศัพท์อย่างเดียว โดยสายไฟนี้ไม่สามารถใช้ในการส่ง ข้อมูลแบบดิจิตอลได้
Category 2/Class B : เป็นสายไฟที่รองรับแบนด์วิธได้ถึง 4 MHz ซึ่งทำให้สามารถส่งข้อมูลแบบดิจิตอล ได้ถึง 4 MHz ซึ่งจะประกอบด้วยสายไฟคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
Category 3/Class C : เป็นสายไฟที่สามารถส่งข้อมูลได้ถึง 16 Mbps และมีสายไฟคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
Category 4 : ส่งข้อมูลได้ถึง 20 Mbps และมีสายไฟคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
Category 5/Class D : ส่งข้อมูลได้ถึง 100 Mbps และมีสายไฟคู่บิดเกลียวอยู่ 4 คู่
Category 5 Enhanced (5e) : มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับ Cat 5 แต่มีคุณภาพของสายไฟที่ดีกว่า เพื่อรองรับการส่งข้อมูลแบบฟูลล์ดูเพล็กซ์ที่ 1,000 Mbps ซึ่งใช้ 4 คู่สาย
Category 6/Class E : ส่งข้อมูลได้ถึง 10,000 Mbps รองรับแบนด์วิธได้ถึง 250 MHz
Category 7/Class F : รองรับแบนด์วิธได้ถึง 600 MHz และกำลังอยู่ในระหว่างการวิจัย สายไฟ UTP CAT3 นิยมใช้กับเครือข่าย LAN ตาม มาตรฐาน IEEE 802.3 ทำงานที่ความเร็ว 10 Mbps โดยในการใช้งานจริง จะใช้เพียงสองคู่เท่านั้น ได้แก่คู่สีส้มและสีเขียว มาตรฐาน CAT3 ไม่สามารถรองรับการใช้งานกับเครือข่าย Fast Ethernet ความเร็ว 100 Mbps ได้ ดังนั้นในมาตรฐานนี้จึงต้องใช้สายไฟ UTP CAT5 แทน สำหรับมาตรฐาน Fast Ethernet จะมีการใช้งานเพียงสองคู่เช่นเดียวกับ CAT3 เมื่อมาตรฐานความเร็วของเครือข่าย LAN เพิ่มขึ้นเป็น 1000 Mbps นั้น สายไฟ UTP CAT5 ธรรมดา ไม่เหมาะสมที่จะรองรับการใช้งานที่ความเร็วขนาดนี้ โดยคงระยะสายไฟประมาณ 100 เมตรได้ จึงต้องใช้สายไฟ UTP CAT5e ซึ่งมีการป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีกว่า ทำให้สามารถรองรับการส่งข้อมูลที่ความเร็ว 1000 Mbps ที่ความยาว 100 เมตรได้ แต่ในมาตรฐาน 1000 Mbps นั้น การรับส่งข้อมูลภายในสายสัญญาณ จะใช้ครบทั้งสี่คู่

ข้อดีของสายไฟ UTP

ราคาถูก
ติดตั้งง่ายเนื่องจากน้ำหนักเบา
มีความยืดหยุ่น และสามารถโค้งงอได้มาก

ข้อเสียของสายไฟ UTP

ไม่เหมาะในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ห่างไกลมาก เพราะสัญญาณที่วิ่งบนสายไฟ จะถูกลดทอนลงไปตามความยาวของสายไฟ (มีความยาวของสายไฟ ในการเชื่อมต่อได้ไม่เกิน 100 เมตร)

2. สายไฟแบบมีฉนวนหุ้ม (STP : Shielded Twisted Pair)

สายไฟสัญญาณ STP มีการนำสายไฟคู่พันเกลียวมารวมอยู่ และมีการเพิ่มฉนวนป้องกันสัญญาณรบกวน ซึ่งสายสัญญาณชนิดนี้ จะมีคุณสมบัติเป็นเกราะ ในการป้องกันสัญญาณรบกวน จากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ เรียกเกราะนี้ว่า ชิลด์ (Shield) และเป็นสายไฟสัญญาณที่ได้รับการพัฒนาต่อจากสายไฟ UTP โดยเพิ่มการชีลด์กันสัญญาณรบกวน เพื่อทำให้คุณสมบัติโดยรวมของสัญญาณดีมากขึ้น คุณลักษณะของสายไฟ STP ก็เหมือนกับสายไฟ UTP คือ มีเรื่องเกี่ยวกับ อัตราการบั่นทอนครอสทอร์ก
สายไฟแบบมีฉนวนหุ้ม (STP : Shielded Twisted Pair)