网站地图
双绞线

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 [1] ,但日常生活中一般把“双绞线电缆”直接称为“双绞线”

与其他传输介质相比,双绞线在传输距离,信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。

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) [2]

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 [1]

根据有无屏蔽层,双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。

屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽双绞线分为STP和FTP(Foil Twisted-Pair),STP指每条线都有各自的屏蔽层,而FTP只在整个电缆有屏蔽装置,并且两端都正确接地时才起作用。所以要求整个系统是屏蔽器件,包括电缆、信息点、水晶头和配线架等,同时建筑物需要有良好的接地系统。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率 [4]

非屏蔽双绞线(UnshieldedTwisted Pair,缩写UTP)是一种数据传输线,由四对不同颜色的传输线所组成,广泛用于以太网路和电话线中 [4] 。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:1.无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间,成本低;2.重量轻,易弯曲,易安装;3.将串扰减至最小或加以消除;4.具有阻燃性;5.具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。因此,在综合布线系统中,非屏蔽双绞线得到广泛应用 [5]

双绞线常见的有三类线,五类线和超五类线,以及六类线,前者线径细而后者线径粗,具体型号如下:

1)一类线(CAT1):线缆最高频率带宽是750kHZ,用于报警系统,或只适用于语音传输(一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆),不用于数据传输。

2)二类线(CAT2):线缆最高频率带宽是1MHZ,用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输,常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。

3)三类线(CAT3):指在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆,该电缆的传输频率16MHz,最高传输速率为10Mbps(10Mbit/s),主要应用于语音、10Mbit/s以太网(10BASE-T)和4Mbit/s令牌环,最大网段长度为100m,采用RJ形式的连接器,已淡出市场。

4)四类线(CAT4):该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps(指的是16Mbit/s令牌环)的数据传输,主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器,未被广泛采用。

5)五类线(CAT5):该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,线缆最高频率带宽为100MHz,最高传输率为100Mbps,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100BASE-T和1000BASE-T网络,最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内,不同线对具有不同的绞距长度。通常,4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内,按逆时针方向扭绞,一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。

6)超五类线(CAT5e):超5类具有衰减小,串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(SNR)、更小的时延误差,性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网(1000Mbps)。

7)六类线(CAT6):该类电缆的传输频率为1MHz~250MHz,六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比(PS-ACR)应该有较大的余量,它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。

8)超六类或6A(CAT6A):此类产品传输带宽介于六类和七类之间,传输频率为500MHz,传输速度为10Gbps,标准外径6mm。和七类产品一样,国家还没有出台正式的检测标准,只是行业中有此类产品,各厂家宣布一个测试值。

9)七类线(CAT7):传输频率为600MHz,传输速度为10Gbps,单线标准外径8mm,多芯线标准外径6mm [4]

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,如常用的五类线和六类线,则在线的外皮上标注为CAT 5、CAT 6。而如果是改进版,就按xe方式标注,如超五类线就标注为5e(字母是小写,而不是大写)。

无论是哪一种线,衰减都随频率的升高而增大。在设计布线时,要考虑到受到衰减的信号还应当有足够大的振幅,以便在有噪声干扰的条件下能够在接收端正确地被检测出来。双绞线能够传送多高速率(Mb/s)的数据还与数字信号的编码方法有很大的关系 [6]

在北美,也是在国际上最有影响力的3家综合布线组织如下。ANSI(American National Standards Institute,美国国家标准协会)TIA(Telecommunication Industry Association,美国通信工业协会)EIA(Electronic Industries Alliance,美国电子工业协会)。由于TIA和ISO两组织经常进行标准制定方面的协调,所以TIA和ISO颁布的标准的差别不是很大。在北美,乃至全球,在双绞线标准中应用最广的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B(实际上应为ANSI/EIA/TIA-568B.1,简称为T568B)。这两个标准最主要的不同就是芯线序列的不同:

EIA/TIA 568A的线序定义依次为绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕,其标号如下表所示:

绿白

绿

橙白

蓝白

棕白

1

2

3

4

5

6

7

8

EIA/TIA 568B的线序定义依次为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕,其标号如下表所示:

橙白

绿白

蓝白

绿

棕白

1

2

3

4

5

6

7

8

[7]

根据568A和568B标准,RJ-45连接头(俗称水晶头)各触点在网络连接中,对传输信号来说它们所起的作用分别是:1、2用于发送,3、6用于接收,4、5,7、8是双向线;对与其相连接的双绞线来说,为降低相互干扰,标准要求1、2必须是绞缠的一对线,3、6也必须是绞缠的一对线,4、5相互绞缠,7、8相互绞缠。由此可见实际上两个标准568A和568B没有本质的区别,只是连接RJ-45时8根双绞线的线序排列不同,在实际的网络工程施工中较多采用568B标准 [8]

下面介绍最基本的直通5类线的制作方法,其他类型网线的制作方法类似,不同的只是跳线方法不一样而已。

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。 制作

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 [9]

对于双绞线,使用者最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻等。

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。NEXT测试的结果参照下表:

频率(MHz)

信道(100米)

3类

4类

5类

3类

4类

5类

1

4.2

2.6

2.5

3.2

2.2

2.1

4

7.3

4.8

4.5

6.1

4.3

4.0

8

10.2

6.7

6.3

8.8

6

5.7

10

11.5

7.5

7.0

10

6.8

6.3

16

14.9

9.9

9.2

13.2

8.8

8.2

20

11

10.3

9.9

9.2

25

11.4

10.3

31.25

12.8

11.5

62.5

18.5

16.7

100

24

21.6

频率(MHz)

最小NEXT

信道(100米)

3类

4类

5类

3类

4类

5类

1

39.1

53.3

60.0

40.1

54.7

60.0

4

29.3

43.3

50.6

30.7

45.1

51.8

8

24.3

38.2

45.6

25.9

40.2

47.1

10

22.7

36.6

44.0

24.3

38.6

45.5

16

19.3

33.1

40.6

21

35.3

42.3

20

31.4

39.0

33.7

40.7

25

37.4

39.1

31.25

35.7

37.6

62.5

30.6

32.7

100

27.1

29.3

以上两个指标是TSB67测试的主要内容,但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。

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 [10]

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 [11]


相关文章推荐:
综合布线 | 导线 | 辐射 | 双绞线电缆 | 信道宽度 | 通信网络 | 金属 | 绝缘 | 共模信号 | 差分电路 | 屏蔽双绞线 | 非屏蔽双绞线 | 绝缘 | FTP | 接地系统 | 电磁干扰 | UTP | 传输线 | 电话线 | 结构化综合布线 | 五类线 | 超五类线 | 六类线 | 电话线缆 | 数据传输 | 令牌网 | ANSI | 10BASE-T | 10BASE-T | 五类线 | 超五类线 | ACR | 信噪比 | 千兆位以太网 | 六类线 | 传输频率 | 带宽 | 回波损耗 | 拓扑结构 | 信道 | 七类线 | 频率 | ANSI | 美国国家标准协会 | TIA | 美国通信工业协会 | EIA | 电子工业协会 | RJ-45 | 网线钳 | 胶皮 | 水晶头 | 弹簧片 | 串扰 | 近端串扰 | 远端串扰 | 直流电阻 | 特性阻抗 | 信噪比 | 通信信道 | AMP | 网线 | 跳线 | 西蒙 | 综合布线系统 | 朗讯 | 建筑群子系统 | 光纤 | 屏蔽电缆 | IBM | 水晶 | 集线器 | 光缆 |
相关词汇词典