Cáp xoắn đôi là gì? Phân biệt cáp xoắn đôi UTP và STP

Cáp xoắn đôi là một loại cáp được sử dụng phổ biến trong hệ thống điện thoại và hầu hết các mạng Ethernet hiện đại. Đối với loại cáp này, hai dây dẫn được xoắn lại với nhau để tạo thành mạch truyền tín hiệu. Cáp được cấu tạo từ hai sợi dây đồng có lớp cách điện riêng biệt, sau đó được xoắn lại với nhau. Các cặp dây này được xoắn lại với nhau nhằm giảm nhiễu xuyên âm – tức là hiện tượng nhiễu do các cặp dây lân cận gây ra.

Khi dòng điện chạy qua dây dẫn, nó tạo ra một từ trường hình tròn nhỏ bao quanh dây. Khi hai dây dẫn trong cùng một mạch điện được đặt gần nhau, từ trường của chúng sẽ ngược chiều nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Đồng thời, hiện tượng này cũng giúp loại bỏ ảnh hưởng từ các từ trường bên ngoài. Việc xoắn các cặp dây với nhau sẽ làm tăng hiệu quả triệt tiêu nhiễu này. Nhờ kết hợp giữa hiện tượng triệt tiêu và kỹ thuật xoắn dây, các nhà thiết kế cáp có thể tạo ra hiệu ứng "tự chống nhiễu" cho từng cặp dây dẫn bên trong cáp mạng.

Cáp xoắn đôi là loại cáp có chi phí thấp nhất trong số các loại cáp được sử dụng trong mạng cục bộ (LAN). Loại cáp này được sử dụng phổ biến trong các mạng truyền dữ liệu và ứng dụng liên quan đến chống nhiễu tín hiệu.

Có hai loại cáp xoắn đôi cơ bản:

• Cáp xoắn đôi không chống nhiễu (UTP - Unshielded Twisted Pair)
• Cáp xoắn đôi có chống nhiễu (STP - Shielded Twisted Pair)

>>Xem thêm: Đặc điểm của dây cáp điện dùng cho mạng LAN

2.1 Cáp UTP là gì?

Cáp UTP là một loại cáp mạng bao gồm các cặp dây đồng được xoắn lại và bọc trong một lớp vỏ bảo vệ bên ngoài. Đặc điểm nổi bật của loại cáp này chính là các cặp dây được xoắn với nhau, giúp giảm thiểu nhiễu từ các nguồn bên ngoài. Nhờ thiết kế này, cáp UTP có thể truyền dữ liệu một cách ổn định và hiệu quả, nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng mạng khác nhau.

Cáp UTP chỉ dựa vào hiệu ứng triệt tiêu (cancellation effect) giữa các cặp dây xoắn để giảm suy hao tín hiệu do nhiễu điện từ (EMI) và nhiễu tần số vô tuyến (RFI) gây ra. Để giảm hiện tượng nhiễu xuyên âm giữa các cặp dây, mỗi cặp dây trong cáp UTP có số vòng xoắn khác nhau.

Trong lắp đặt mạng, cáp UTP thường được kết nối bằng đầu cắm RJ45. Đây là loại đầu cắm 8 chân, được sử dụng phổ biến để kết nối máy tính vào mạng LAN, đặc biệt là mạng Ethernet.

Cáp UTP sử dụng trong mạng máy tính bao gồm 4 cặp dây đồng có kích thước lõi 22 hoặc 24 AWG (American Wire Gauge). Loại cáp này có trở kháng 100 ohm, điều này giúp phân biệt nó với các loại cáp xoắn đôi dùng trong điện thoại – vốn có trở kháng khoảng 600 ohm.

2.2 Ưu và nhược điểm của cáp xoắn đôi UTP

Ưu điểm của cáp UTP:

• Kích thước nhỏ gọn, đường kính ngoài chỉ khoảng 0,43 cm (0,17 inch), giúp dễ dàng thi công lắp đặt, đặc biệt hữu ích khi triển khai mạng trong các tòa nhà có không gian hạn chế.
• Dễ lắp đặt, dễ uốn cong và chi phí thấp hơn so với các loại cáp mạng khác.
• Tương thích với hầu hết các chuẩn mạng phổ biến, giúp cáp UTP ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Nhược điểm của cáp UTP:

• Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện và nhiễu từ môi trường bên ngoài hơn so với các loại cáp khác như cáp đồng trục hoặc cáp quang.
• Khoảng cách truyền tín hiệu ngắn hơn, do tín hiệu bị suy giảm nhanh hơn so với khi truyền bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang.

3.1 Cáp STP là gì?

Cáp STP (Shielded Twisted Pair) cũng là một loại cáp xoắn đôi, được bổ sung lớp chắn bảo vệ bên ngoài các cặp dây xoắn nhằm ngăn chặn nhiễu điện từ. Lớp chống nhiễu này giúp hạn chế rò rỉ tín hiệu và giảm hiện tượng nhiễu xuyên âm (crosstalk), từ đó bảo vệ mạng của bạn khỏi các tín hiệu không mong muốn từ môi trường bên ngoài.

Theo tiêu chuẩn sử dụng trong mạng Ethernet, cáp STP giúp giảm nhiễu điện từ cả bên trong (nhiễu xuyên âm giữa các cặp dây) và bên ngoài cáp (nhiễu điện từ – EMI, và nhiễu tần số vô tuyến – RFI). Cáp STP thường được lắp đặt với đầu nối chuyên dụng cho STP, tuy nhiên vẫn có thể dùng chung đầu nối RJ giống như cáp UTP trong một số trường hợp.

Mặc dù cáp STP chống nhiễu tốt hơn UTP, nhưng giá thành cao hơn và việc thi công phức tạp hơn. Ngoài ra, lớp chống nhiễu kim loại bắt buộc phải được nối đất ở cả hai đầu. Nếu nối đất không đúng kỹ thuật, lớp chắn này có thể hoạt động như một ăng-ten thu nhiễu, gây tác dụng ngược. Vì chi phí cao và khó khăn trong quá trình đấu nối, cáp STP hiếm khi được sử dụng trong hệ thống mạng Ethernet hiện nay.

>>Tìm hiểu thêm: Hiện tượng nhiễu xuyên âm là gì? Các dòng cáp giúp chống nhiễu xuyên âm

3.2 Ưu điểm và nhược điểm của cáp STP

Ưu điểm:

• Khả năng chống nhiễu vượt trội: Lớp chống nhiễu giúp giảm đáng kể tác động của nhiễu từ môi trường bên ngoài, lý tưởng để sử dụng trong môi trường công nghiệp hoặc những khu vực có nhiễu điện cao.
• Giữ nguyên độ toàn vẹn tín hiệu: Nhờ có lớp chắn, cáp STP giảm hiện tượng xuyên âm (crosstalk) và hạn chế suy hao tín hiệu, giúp đảm bảo tốc độ và độ ổn định của đường truyền dữ liệu.
• Hỗ trợ truyền dữ liệu ở khoảng cách xa hơn: cáp STP có khả năng truyền dữ liệu ở khoảng cách xa hơn mà không làm giảm chất lượng tín hiệu. Đây là lựa chọn phù hợp trong các hệ thống mạng yêu cầu chạy cáp dài.

Nhược điểm:

• Chi phí cao hơn: Do cấu tạo phức tạp hơn với lớp chống nhiễu, cáp STP có giá thành cao hơn cáp xoắn đôi UTP, có thể ảnh hưởng đến việc khai hệ thống mạng.
• Độ linh hoạt thấp: Lớp chắn kim loại bên trong khiến cáp STP kém linh hoạt hơn, khó uốn cong hoặc lắp đặt trong các không gian chật hẹp.

4.1 Điểm giống nhau

Cáp UTP và cáp STP đều là 2 loại cáp xoắn đôi, sở hữu những điểm giống nhau như:

• Cấu trúc cáp: Cả hai loại cáp đều có cáp cặp dây đồng được xoắn lại với nhau nhằm giảm nhiễu và hạn chế hiện tượng xuyên âm giữa các cặp dây dẫn.
• Ứng dụng trong mạng Ethernet: Cáp UTP và STP đều được sử dụng phổ biến trong các hệ thống mạng nội bộ (LAN), đặc biệt là trong Ethernet, Fast Ethernet và Gigabit Ethernet.
• Tương thích với đầu nối RJ-45: Cả hai loại cáp đều có thể được đấu nối bằng đầu RJ-45, một chuẩn kết nối phổ biến trong mạng máy tính.
• Hỗ trợ đa dạng chuẩn mạng: UTP và STP đều tương thích với nhiều chuẩn mạng khác nhau, đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu ở nhiều tốc độ khác nhau.
• Giới hạn về khoảng cách truyền dữ liệu: Cả hai loại cáp đều có giới hạn về khoảng cách truyền tín hiệu ổn định, thường là tối đa 100 mét cho UTP và có thể lên đến 1000 mét với STP trong điều kiện tối ưu.

>>Tìm hiểu thêm: Đầu nối RJ45 là gì? Đặc điểm của đầu nối cáp RJ45