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双绞线

  双绞线是一种综合布线工程中最常用的传输介质,一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成,不仅可以降低外界电磁波干扰,也可降低多对绞线之间的相互干扰。我们常见的双绞线有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种。


双绞线


  双绞线简介


  双绞线(twisted pair,TP)是一种综合布线工程中最常用的传输介质,是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消,有效降低信号干扰的程度。

  双绞线一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成,“双绞线”的名字也是由此而来。实际使用时,双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆,但日常生活中一般把“双绞线电缆”直接称为“双绞线”。


双绞线


  双绞线传输原理


  双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成。采用这种方式,不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰,也可以降低多对绞线之间的相互干扰。把两根绝缘的导线互相绞在一起,干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的(这个干扰信号叫做共模信号),在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除,从而提取出有用信号(差模信号) 。

  双绞线的作用是使外部干扰在两根导线上产生的噪声(在专业领域里,把无用的信号叫做噪声)相同,以便后续的差分电路提取出有用信号,差分电路是一个减法电路,两个输入端同相的信号(共模信号)相互抵消(m-n),反相的信号相当于x-(-y),得到增强。理论上,在双绞线及差分电路中m=n,x=y,相当于干扰信号被完全消除,有用信号加倍,但在实际运行中是有一定差异的。

  在一个电缆套管里的,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1mm~140mm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7mm以内。双绞线一个扭绞周期的长度,叫做节距,节距越小(扭线越密),抗干扰能力越强。


双绞线


  双绞线分类


  1、屏蔽双绞线

  根据屏蔽方式的不同,屏蔽双绞线又分为两类,即STP(Shielded Twicted-Pair)和FTP(Foil Twisted-Pair)。STP是指每条线都有各自屏蔽层的屏蔽双绞线,而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线需要注意的是,屏蔽只在整个电缆均有屏蔽装置,并且两端正确接地的情况下才起作用。所以,要求整个系统全部是屏蔽器件,包括电缆、插座、水晶头和配线架等,同时建筑物需要有良好的地线系统。

  屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹,以减小幅射,但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。类似于同轴电缆,它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。但它有较高的传输速率,100米内可达到155Mbps。

  2、非屏蔽双绞线

  非屏蔽双绞线电缆是由多对双绞线和一个塑料外皮构成。国际电气工业协会为双绞线电缆定义了五种不同的质量级别。

  计算机网络中常使用的是第三类和第五类以及超五类以及目前的六类非屏蔽双绞线电缆。第三类双绞线适用于大部分计算机局域网络,而第五、六类双绞线利用增加缠绕密度、高质量绝像材料,极大地改善了传输介质的性质。

  按电气性能划分的话,双绞线可以分为:1类、2类、3类、4类、5类、超5类、6类、超6类、7类共9种双绞线类型。类型数字越大,版本越新、技术越先进、带宽也越宽,当然价格也越贵。这些不同类型的双绞线标注方法是这样规定的:如果是标准类型则按"catx"方式标注,如常用的5类线,则在线的外包皮上标注为"cat5",注意字母通常是小写,而不是大写。而如果是改进版,就按"xe"进行标注,如超5类线就标注为"5e",同样字母是小写,而不是大写。

  双绞线技术标准都是由美国通信工业协会(TIA)制定的,其标准是EIA/TIA-568B,具体如下。

  1类(Category 1)线

  是ANSI/EIA/TIA-568A标准中最原始的非屏蔽双绞铜线电缆,但它开发之初的目的不是用于计算机网络数据通信的,而是用于电话语音通信的。

  2类(Category 2)线

  是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 2类/A级标准中第一个可用于计算机网络数据传输的非屏蔽双绞线电缆,传输频率为1MHz,传输速率达4Mb/s,主要用于旧的令牌网。

  3类(Category 3)线

  是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 3类/B级标准中专用于l0BASE-T以太网络的非屏蔽双绞线电缆,传输频率为16MHz,传输速率可达l0Mb/s。

  4类(Category 4)线

  是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 4类/C级标准中用于令牌环网络的非屏蔽双绞线电缆,传输频率为20MHz,传输速率达16Mb/s。主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。

  5类(Category 5)线

  是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 5类/D级标准中用于运行CDDI(CDDI是基于双绞铜线的FDDI网络)和快速以太网的非屏蔽双绞线电缆,传输频率为100MHz,传输速率达l00Mb/s。

  超5类(Category excess 5)线

  是ANSI/EIA/TIA-568B.1和ISO 5类/D级标准中用于运行快速以太网的非屏蔽双绞线电缆,传输频率也为100MHz,传输速率也可达到100Mb/s。与5类线缆相比,超5类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比四个主要指标上都有较大的改进。

  6类(Category 6)线

  是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆,它主要应用于百兆位快速以太网和千兆位以太网中。因为它的传输频率可达200~250MHz,是超5类线带宽的2倍,最大速率可达到1 000Mb/s,满足千兆位以太网需求。

  超6类(Category excess 6)线

  是6类线的改进版,同样是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6类/E级标准中规定的一种非屏蔽双绞线电缆,主要应用于千兆网络中。在传输频率方面与6类线一样,也是200~250MHz,最大传输速率也可达到1 000Mb/s,只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。

  7类(Category 7)线

  是ISO 7类/F级标准中最新的一种双绞线,主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了,而是一种屏蔽双绞线,所以它的传输频率至少可达500MHz,又是6类线和超6类线的2倍以上,传输速率可达10Gb/s。


双绞线


  双绞线制作步骤


  步骤1:用双绞线网线钳(当然也可以用其他剪线工具)把5类双绞线的一端剪齐(最好先剪一段符合布线长度要求的网线),然后把剪齐的一端插入到网线钳用于剥线的缺口中,注意网线不能弯。

  步骤2:稍微握紧压线钳慢慢旋转一圈(无须担心会损坏网线里面芯线的皮,因为剥线的两刀片之间留有一定距离,这距离通常就是里面4对芯线的直径),让刀口划开双绞线的保护胶皮,拔下胶皮。当然也可使用专门的剥线工具来剥下保护胶皮。注意:剥线长度通常应恰好为水晶头长度,这样可以有效避免剥线过长或过短造成的麻烦。剥线过长则不美观,另一方面因网线不能被水晶头卡住,容易松动;剥线过短,因有外皮存在,太厚,不能完全插到水晶头底部,造成水晶头插针不能与网线芯线完好接触。

  步骤3:剥除外皮后即可见到双绞线网线的4对8条芯线,并且可以看到每对的颜色都不同。每对缠绕的两根芯线是由一种染有相应颜色的芯线加上一条只染有少许相应颜色的白色相间芯线组成。四条全色芯线的颜色为:棕色、橙色、绿色、蓝色。

  步骤4:把每对都是相互缠绕在一起的线缆逐一解开。解开后则根据规则把几组线缆依次地排列好并理顺,排列的时候应该注意尽量避免线路过多的缠绕和重叠。把线缆依次排列并理顺之后,由于线缆之前是相互缠绕着的,因此线缆会有一定的弯曲,应该把线缆尽量扯直并保持线缆平扁。把线缆扯直的方法也十分简单,利用双手抓着线缆然后向两个相反方向用力,并上下扯一下即可。

  步骤5:把线缆依次排列好并理顺压直之后,应该细心检查一遍,之后利用压线钳的剪线刀口把线缆项部裁剪整齐。

  步骤6:把整理好的线缆插入水晶头内。需要注意的是,要将水晶头有塑造料弹簧片的一面向下,有针脚的一面向上,使有针脚的一端指向远离自己的方向,有方型孔的一端对着自己。此时,最左边的是第1脚,最右边的是第8脚,其余依次顺序排列。插入的时候需要注意缓缓地用力把8条线缆同时沿IU一45头内的8个线槽插入,一直插到线槽的顶端。注意:裁剪的时候应该是水平方向插入,否则线缆长度不一会影响到线缆与水晶头的正常接触。若之前把保护层剥下过多的话,可以在这里将过长的细线剪短,保留去掉外层保护层的部分约为15mm,这个长度正好能将各细导线插入到各自的线槽。如果该段留得过长,一来会由于线缆不再互绞而增加串扰,二来会由于水晶头不能压住护套而可能导致电缆从水晶头中脱出,造成线路的接触不良甚至中断。在最后一步的压线之前,可以从水晶头的顶部检查,看看是否每一组线缆都紧紧地顶在水晶头的末端。

  步骤7:压线。在最后一步压线之前,此时可以从水晶头的顶部检查,看看是否每一组线缆都紧紧地顶在水晶头的末端。确认无误之后就可以把水晶头插入压线钳的8P槽内压线了,把水晶头插入后,用力握紧线钳,若力气不够的话,可以使用双手一起压,这样压的过程使得水晶头凸出在外面的针脚全部压入水晶并头内,施力之后听到一声轻微的“啪”即可。

  步骤8:压线之后水晶头凸出在外面的针脚全部压入水晶并头内,而且水晶头下部的塑料扣位也压紧在网线的灰色保护层之上。到此,水晶头就制作完毕了。


双绞线


  双绞线性能指标


  1、衰减(Attenuation)

  衰减是沿链路的信号损失度量。衰减与线缆的长度有关系,随着长度的增加,信号衰减也随之增加。衰减用“db”作单位,表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化,因此,应测量在应用范围内的全部频率上的衰减。

  2、近端串扰

  串扰分近端串扰和远端串扰(FEXT),测试仪主要是测量NEXT,由于存在线路损耗,因此FEXT的量值的影响较小。近端串扰(NEXT)损耗是测量一条非屏蔽双绞线链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于非屏蔽双绞线链路,NEXT是一个关键的性能指标,也是最难精确测量的一个指标。随着信号频率的增加,其测量难度将加大。NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值,它只是表示在近端点所测量到的串扰值。这个量值会随电缆长度不同而变,电缆越长,其值变得越小。同时发送端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。实验证明,只有在40米内测量得到的NEXT是较真实的。如果另一端是远于40米的信息插座,那么它会产生一定程度的串扰,但测试仪可能无法测量到这个串扰值。因此,最好在两个端点都进行NEXT测量。大部分测试仪都配有相应设备,使得在链路一端就能测量出两端的NEXT值。

  3、直流电阻

  直流环路电阻会消耗一部分信号,并将其转变成热量。它是指一对导线电阻的和,11801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2欧姆。每对间的差异不能太大(小于 0.1欧姆),否则表示接触不良,必须检查连接点。

  4、特性阻抗

  与环路直流电阻不同,特性阻抗包括电阻及频率为1~100MHz的电感阻抗及电容阻抗,它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种电缆有不同的特性阻抗,而双绞线电缆则有100欧姆、120欧姆及150欧姆几种。

  5、衰减串扰比(ACR)

  在某些频率范围,串扰与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR有时也以信噪比(SNR :Signal-Noice ratio)表示,它由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。ACR值较大,表示抗干扰的能力更强。一般系统要求至少大于10分贝。

  6、电缆特性

  通信信道的品质是由它的电缆特性描述的。SNR是在考虑到干扰信号的情况下,对数据信号强度的一个度量。如果SNR过低,将导致数据信号在被接收时,接收器不能分辨数据信号和噪音信号,最终引起数据错误。因此,为了将数据错误限制在一定范围内,必须定义一个最小的可接收的SNR。


双绞线


  双绞线品牌推荐


  1、安普

  安普(AMP)这一品牌是中国最常见的,也是最常用的一个,几乎每一个网线经营店铺都有卖,它的最大特点就是质量好、价格便宜。因为受欢迎,所以它的假货也是最多的,有的到了几乎可以以假乱真了,很难区分真假。

  安普的六类双绞线系统是由Quantum UTP线缆、Quantum模块化信息插座系统、Quantum模块化配线架系统和Quantum跳线等连接件组成。Quantum六类系统提供了200MHz的带宽,其UTP线缆模块化的连接由传统110系统或无需工具的模块化连接硬件组成,整个系统将轻易超越由ISO/IEC规定的六类布线应达到的性能标准。

  2、西蒙

  西蒙(Siemon)产品在综合布线系统中是经常可以见到的,它相比安普品牌来说,档次要高许多,质量、技术特性都高出一个档次,当然其价格也高许多,所以在DIY市场中很难见到它的应用。不仅如此,它在综合布线系统中还提供了一整套的完整方案,包括后面要介绍的网线制作和布线工具。

  西蒙SYSTEM 6系统的频率带宽超过250MHz,同时可以保证在250MHz以内所有的性能参数都满足和超过六类标准草案的要求,西蒙公司可提供所有六类产品(连接硬件、线缆)及系统(基本链路和信道)的测试报告及第三方认证实验室(如DELTA、ETL)的测试认证。

  3、朗讯

  朗讯(Lucent)这一品牌虽然听得较多,但是双绞线行业还是较少见到,特别是中、小型企业中。但这并不是说它就缺乏技术实力,相反它在高端网络组建中经常见到。朗讯以贝尔实验室为后盾,朗讯科技设计开发的端到端“六类”布线系统SYSTIMAX GigaSPEED Solution,对网络中连接主机及计算机的布线统的每一元件都进行了革新,更加优化了布线系统的端到端性能。

  GigaSPEED解决方案是一个性能超前的产品,其性能完全能达到及超过六类标准草案的指标。GigaSPEED系统拥有14项世界专利,典型的GigaSPEED配置是水平系统UTP铜缆与垂直主干及建筑群子系统SYSTIMAX光纤的组。这种解决方案可为用户提供所需的网络性能,同时也为将来的网络应用和技术发展提供了充足的带宽。

  4、丽特

  丽特(NORDX/CDT)的千兆位六类2400系统采用IBDN PS5增强型连接和IBDN 2400系列非屏蔽电缆,能够提供2.4Gbps的数据传输率,其电缆提供了较高的频带宽度和余量,以保证更广泛的应用。而丽特新的六类产品IBDN System 4800LX将达到4.8Gbps的数据传输率,它由新型的IBDN 4800LX电缆、PS6连接硬件和PS6标准线缆组成,能提供300MHz的带宽性能。与当前的六类建议标准草案相比,IBDN System 4800LX 在各项性能参数上都有显著提高。

  5、IBM

  IBM 的ACS银系列产品符合ISO/IEC 11801 六类/E级标准草案、EN 50173 六类E级标准草案和TIA/EIA 568 六类标准草案。ACS银系列带宽达200MHz,可以更好地支持千兆以太网及其它使用4对线缆传的网络。

  IBM ACS银系列系统向下兼容五类或超五类,银系列和铜系列适用同类型配线架,易升级且保护投资。同时,IBM ACS银系列产品是一个100欧姆铜缆系统,它可与IBM ACS水晶系列产品进行整合,以实现不同楼层之间、集线器和楼宇之间光缆的连接,这时水晶系列产品可以为水平系统上低速的银系列产品性能提供高速的连接。


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