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什么是双绞线?又该如何检测它?

机房百科2018-12-05 13:38:07

简介

1,什么是双绞线:

双绞线(Twisted Pair)是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕(一般以逆时针缠绕)在一起而制成的一种通用配线,属于信息通信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的,但现在同样适用于数字信号的传输。


2,双绞线主要特点

性能指标

双绞线

对于双绞线,用户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)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UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于UTP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。


(3)直流电阻TSB67无此参数。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。四、测试数据 100欧姆4对非屏蔽双绞线有3类线、4类线、5类线和超5类线之分。主要的性能指标为衰减、分布电容、直流电阻、直流电阻偏差值、阻抗特性、返回损耗、近端串扰。


3,超5类布线系统

超5类布线系统是一个非屏蔽双绞线(UTP)布线系统,通过对它的"链接"和"信道"性能的测试表明,它超过TIA/EIA568的5类线要求。与普通的5类UTP比较,其衰减更小,串扰更少,同时具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(SRL)、更小的时延误差,性能得到了提高。


4,它具有四大优点:

(1)提供了坚实的网络基础,可以方便转移、更新网络技术。

(2)能够满足大多数应用的要求,并且满足低偏差和低串扰总和的要求。

(3)被认为是为将来网络应用提供的解决方案。

(4)充足的性能余量,给安装和测试带来方便。


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。近端串扰(NEXT)是评估性能的最重要的标准。一个高速的LAN在传送和接收数据时是同步的。NEXT是当传送与接收同时进行时所产生的干扰信号。NEXT的单位是db,它表示传送信号与串扰信号之间的比值。在普通应用中,衡量NEXT的标准方法是用一对线进行传送,另一对线用于接收,如10BASET和TokenRing,甚至100BASET 和155Mbps ATM。但是,有时候也可以使用另外两对线,并接到另一工作站,这样可以加快LAN的速度,如622Mbps ATM和1000BASE-T,不只用一对(可能用全部的4对线)来传送和接收。在一根线缆中使用多对线进行传送会增加这根线缆的串扰。现在的四对5类双绞线没有考虑这种情况。


串扰总和( Power Sum NEXT)是从多个传输端产生NEXT的和。如果一个布线系统能够满足5类线在Power Sum下的NEXT要求,那么就能处理从应用共享到高速LAN应用的任何问题。超5类布线系统的NEXT只有5类线要求的1/8。信噪比(Structural Return Loss)是衡量线缆阻抗一致性的标准,阻抗的变化引起反射。一部分信号的能量被反射到发送端,形成噪声。SRL是测量能量变化的标准,由于线缆结构变化而导致阻抗变化,使得信号的能量发生变化。反射的能量越少,意味着传输信号越完整,在线缆上的噪声越小。比起普通5类双绞线,超5类系统在100MHz的频率下运行时,为用户提供8db近端串扰的余量,用户的设备受到的干扰只有普通5类线系统的1/4,使系统具有更强的独立性可靠性。


5,基本术语

按照屏蔽层的有无分类,

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,STP指每条线都有各自的屏蔽层,而FTP只在整个电缆均有屏蔽装置,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。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。非屏蔽双绞线电缆最早在1881年被用于贝尔发明的电话系统中。1900年美国的电话线网络亦主要由UTP所组成,由电话公司所拥有。


6,按照线径粗细分类

双绞线常见的有3类线,5类线和超5类线,以及最新的6类线,前者线径细而后者线径粗,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),不同于数据传输。


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):指目前在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,目前已淡出市场。


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(Structural Return Loss)、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,500MHz,目前和七类产品一样,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):带宽为600MHz,可能用于今后的10吉比特以太网。通常,计算机网络所使用的是3类线和5类线,其中10 BASE-T使用的是3类线,100BASE-T使用的5类线。


目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP=UNSHILDED TWISTED PAIR)和屏蔽双绞线(STP=SHIELDED TWISTED PAIR)。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹,以减小辐射,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。


7,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。在这两大类中又分100欧姆电缆,双体电缆,大对数电缆,150欧姆屏蔽电缆等。

6.既可以传输模拟数据也可以传输数字数据。

8,双绞线标准

CAT-1:目前未被TIA/EIA承认。以往用在传统电话网络(POTS)、ISDN 及门钟的线路.


CAT-2:目前未被TIA/EIA承认。以往常用在 4 Mbit/s 的令牌环网络。


CAT-3:目前以TIA/EIA-568-B所界定及承认。并提供16MHz的带宽。曾经常用在10Mbps以太网络。


CAT-4:目前未被TIA/EIA承认。提供20MHz的带宽。以往常用在 16 Mbit/s 的令牌环网络。


CAT-5:目前以TIA/EIA-568-A所界定及承认。并提供100MHz的带宽。目前常用在快速以太网(100 Mbit/s)中。


CAT-5e:目前以TIA/EIA-568-B所界定及承认。并提供100MHz的带宽。目前常用在快速以太网及千兆以太网(1Gbit/s)中。


CAT-6:目前以TIA/EIA-568-B所界定及承认。提供250MHz的带宽,比CAT-5与CAT-5e高出一倍半。


CAT-6A:将来使用在万兆以太网(10 Gbit/s)中。


CAT-7:An informal name applied to ISO/IEC 11801 Class F cabling. This standard specifies four individually-shielded pairs (STP) inside an overall shield. Designed for transmission at frequencies up to 600 MHz.


9,基本原理

双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。,双绞线采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰,更主要的是降低自身信号的对外干扰。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可以降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。“双绞线”的名字也是由此而来。


双绞线一般由两根22-26号绝缘铜导线相互缠绕而成,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。典型的双绞线有四对的,也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。这些我们称之为双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在3.81cm至14cm内,按逆时针方向扭绞。相临线对的扭绞长度在1.27cm以上,一般扭线的越密其抗干扰能力就越强,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率等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。

10,制作方法

标准568B:白橙--1,橙--2,白绿--3,蓝--4,白蓝--5,绿--6,白棕--7,棕--8,

标准568A:白绿--1,绿--2,白橙--3,蓝--4,白蓝--5,橙--6,白棕--7,棕--8

在整个网络布线中应用一种布线方式,但两端都有RJ-45plug的网络联线无论是采用端接方式A,还是端接方式B,在网络中都是通用的。双绞线的顺序与RJ45头的引脚序号--对应。10M以太网的网线使用1,2,3,6编号的芯线传递数据,100M以太网的网线使用4,5,7,8编号的芯线传递数据。为何现在都采用4对(8芯线)的双绞线呢?这主要是为适应更多的使用范围,在不变换基础设施的前提下,就可满足各式各样的用户设备的接线要求。例如,我们可同时用其中一对绞线来实现语音通讯。


100BASE-T4RJ-45对双绞线的规定如下:

1、2用于发送,3、6用于接收,4、5,7、8是双向线。

1、2线必须是双绞,3、6双绞,4、5双绞,7、8双绞。


除两台PC机之间用交叉线连接之外,一般情况我们使用的直连线连接。

双绞线布线标准双绞线(Twisted Pairwire,TP)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。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,如在局域网中常用的五类、六类、七类双绞线就是由4对双绞线组成的。在双绞线内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在13 mm以内,按逆时针方向扭绞,相邻线对的扭绞长度在12.7 cm以上。


虽然双绞线与其他传输介质相比,在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定的限制,但价格较为低廉,且其不良限制在一般快速以太网中影响甚微,所以目前双绞线仍是企业局域网中首选的传输介质。


双绞线可分为非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)和屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)两种。屏蔽双绞线在线径上要明显精过非屏蔽双绞线,而且由于它具有较好的屏蔽性能,所以也具有较好的电气性能。但由于屏蔽双绞线的价格较非屏蔽双绞线贵,且非屏蔽双绞线的性能对于普通的企业局域网来说影响不大,甚至说很难察觉,所以在企业局域网组建中所采用的通常是非屏蔽双绞线。不过七类双绞线除外,因为它要实现全双工10 Gbps速率传输,所以只能采用屏蔽双绞线,而没有非屏蔽的七类双绞线。六类双绞线通常也建议采用屏蔽双绞线。


随着网络技术的发展和应用需求的提高,双绞线这种传输介质标准也得到了一步步的发展与提高。从最初的一、二类线,发展到今天最高的七类线,而且据悉这一介质标准还有继续发展的空间。在这些不同的标准中,它们的传输带宽和速率也相应得到了提高,七类线已达到600 MHz,甚至1.2 GHz的带宽和10 Gbps的传输速率,支持千兆位以太网的传输。

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