双绞线(TP:Twisted Pairwire)是综合布线工程中很常用的一种传输介质。
双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。
把两根绝缘的铜导线按必定密度彼此绞在一起,可降低信号搅扰的程度,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。
双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线彼此缠绕而成。
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。
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38.1cm至14cm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。
与其他传输介质比较,双绞线在传输间隔、信道宽度和数据传输速度等方面均受到必定限制,但价格较为低廉。
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)。
虽然双绞线首要是用来传输模仿声响信息的,但同样适用于数字信号的传输,特别适用于较短间隔的信息传输。
在传输期间,信号的衰减比较大,而且发生波形畸变。
采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。
只要精心选择和装置双绞线,就能够在有限间隔内达到每秒几百万位的可靠传输率。
当间隔很短,而且采用特殊的电子传输技术时,传输率可达100Mbps～155Mbps。
由于利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信息很容易被窃听,因此要花费额外的价值加以屏蔽。
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,装置时要比非屏蔽双绞线电缆困难。
类似于同轴电缆,它有必要配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的装置技术。
但它有较高的传输速率,100米内可达到155Mbps。
别的,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;(2)重量轻、易弯曲、易装置;(3)将串扰减至很小或加以消除;(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。
二、规格型号EIA/TIA为双绞线电缆定义了五种不同质量的型号。
计算机网络综合布线运用第三、四、五类。
这五种型号如下：1、 类：首要用于传输语音（一类规范首要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。
2、第二类：传输频率为1MHz，用于语音传输和很高传输速率4Mbps的数据传输，常见于运用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。
3、第三类:指目前在ANSI和EIA/TIA568规范中指定的电缆。
该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及很高传输速率为10Mbps的数据传输，首要用于10base-T。
4、第四类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和很高传输速率16Mbps的数据传输，首要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。
5、第五类:该类电缆添加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和很高传输速率为100Mbps的数据传输，首要用于100base-T和10base-T网络，这是很常用的以太网电缆。
双绞线分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线两大类。
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。
具体型号有多种,如图1所示。
图中AWG表示美国线缆规格。
三、功能指标对于双绞线,用户很关心的是表征其功能的几个指标。
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 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,随着长度的添加,信号衰减也随之添加。
衰减用"db"作单位,表示源传送端信号到接纳端信号强度的比率。
由于衰减随频率而改变,因此,应丈量在使用范围内的悉数频率上的衰减。
(2)近端串扰 串扰分近端串扰和远端串扰(FEXT),测验仪首要是丈量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)损耗是丈量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。
对于UTP链路,NEXT是一个关键的功能指标,也是很难精确丈量的一个指标。
随着信号频率的添加,其丈量难度将加大。
NEXT并不表示在近端点所发生的串扰值,它只是表示在近端点所丈量到的串扰值。
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米内丈量得到的NEXT是较真实的。
如果另一端是远于40米的信息插座,那么它会发生必定程度的串扰,但测验仪可能无法丈量到这个串扰值。
因此,很好在两个端点都进行NEXT丈量。
现在的测验仪都配有相应设备,使得在链路一端就能丈量出两端的NEXT值。
NEXT测验的结果参照表1和表2。
表1 各种连接为很大长度时各种频率下的衰减极限
| 频率(MHz) | 很大率减20oC |
| 信道(100米) | 链路(90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 |
表2 特定频率下的NEXT衰减极限
| 频率(MHz) | 很小NEXT |
| 信道(100米) | 链路(90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测验的首要内容,但某些型号的测验仪还能够给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。
(3)直流电阻 TSB67无此参数。
直流环路电阻会耗费一部分信号,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,有必要检查连接点。
(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间隔及绝缘体的电气功能有关。
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功能的另一个重要参数。
ACR有时也以信噪比(SNR :Signal-Noice ratio)表示,它由很差的衰减量与NEXT量值的差值计算。
ACR值较大,表示抗搅扰的能力更强。
一般系统要求至少大于10分贝。
(6)电缆特性 通信信道的质量是由它的电缆特性描述的。
SNR是在考虑到搅扰信号的情况下,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纳时,接纳器不能分辨数据信号和噪音信号,很终引起数据错误。
因此,为了将数据错误限制在必定范围内,有必要定义一个很小的可接纳的SNR。
四、测验数据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。
首要的功能指标为衰减、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。
规范测验数据如表1所示。
表3 双绞线的规范测验数据(a)
| 类型 | 率减(单位db) | 分布电容(以1khz计量) | 直流电阻20oC丈量校正值 | 直流电阻偏差值20o时丈量校正值 |
| 3类 | <2.320sqrt(f) + 0.238(f) | <330pf/100米 | <9.38欧姆/100米 | 5% |
| 4类 | <2.050sqrt(f) + 0.1(f) | <330pf/100米 | 同上 | 5% |
| 5类 | <1.9267sqrt(f) + 0.075(f) | <330pf/100米 | 同上 | 5% |
(b)
| 类型 | 阻抗特性1Mhz至很高的参考频率值 | 返回损耗丈量长度>100米 | 近端串扰丈量长度>100米 |
| 3类 | 100欧姆 + 15% | 12db | 43db |
| 4类 | 同上 | 12db | 58db |
| 5类 | 同上 | 23db | 64db |
五、常用的双绞线电缆综合布线中很常用的双绞线电缆有以下几种:1、5类4对非屏蔽双绞线它是美国线缆规格为24的实芯裸铜导体,以氟化乙烯做绝缘材料,传输频率达100MHz。
导线组成如表4所示,物理结构如图2所示。
表4 导线颜色编码
| 线对 | 颜色码 |
| 1 | 白/蓝//蓝 |
| 2 | 白/橙//橙 |
| 3 | 白/绿//绿 |
| 4 | 白/棕//棕 |
图2 5类4对非屏蔽双绞线电气特性如表5所示。
其间,"9.38 欧姆MAX. Per100m @ 20℃"是指在20℃的恒定温度下,每100米的双绞线的电阻为9.38 欧姆(下表中类同)。
表5 5类4对非屏蔽双绞线电气特性
| 频率需求(Hz) | 阻抗 | 衰减值(dh/100)Max | NEXT(db)(很差对) | 直流阻抗 |
| 256K | - | 1.1 | - | 9.38欧姆MAX.Per 100m @ 20oC |
| 512K | - | 1.5 | - |
| 772K | - | 1.8 | 66 |
| 1M | 85~115 欧姆 | 2.1 | 64 |
| 4M | 4.3 | 55 |
| 10M | 6.6 | 49 |
| 16M | 8.2 | 46 |
| 20M | 9.2 | 44 |
| 31.25M | 11.8 | 42 |
| 62.50M | 17.1 | 37 |
| 100M | 22.0 | 34 |
2、5类4对24AWG100欧姆屏蔽电缆它是美国线规为24的裸铜导体,以氟化乙烯做绝缘材料,内有一24AWG TPG漏电线。
传输频率达100MHz,导线组成如表6所示,物理结构如图3所示,电气特性如表7所示。
表6中屏蔽项"0.002[0.051]
裁线机铝/聚酯带很小交叠@20℃及一根24AWG TPC漏电线"的意义是:·屏蔽层厚度为0.002厘米或0.051英寸。
·@20℃代表在20℃恒定温度下。
表6 导线颜色编码
| 线对 | 颜色码 | 屏蔽 |
| 1 | 白/蓝//蓝 | 0.002[0.051]铝/聚脂带很小交叠@20o及一根 24AWG TPC 漏电线。
|
| 2 | 白/橙//橙 |
| 3 | 白/绿//绿 |
| 4 | 白/棕//棕 |
表7 5类4对24AWG100欧姆屏蔽电缆电气特性
| 频率需求(Hz) | 阻抗 | 衰减值(dh/100)Max | NEXT(db)(很差对) | 直流阻抗 |
| 256K | - | 1.1 | - | 9.38欧姆MAX.Per 100m @ 20oC |
| 512K | - | 1.5 | - |
| 772K | - | 1.8 | 66 |
| 1M | 85~115 欧姆 | 2.1 | 64 |
| 4M | 4.3 | 55 |
| 10M | 6.6 | 49 |
| 16M | 8.2 | 46 |
| 20M | 9.2 | 44 |
| 31.25M | 11.8 | 42 |
| 62.50M | 17.1 | 37 |
| 100M | 22.0 | 34 |
3、5类4对26AWG屏蔽软线它由4对线和一根26AWG TPC漏电线组成,传输频率达100MHz。
导线组成如表8所示,物理结构如图4所示,电气特性如表9所示。
表8 导线颜色编码
| 线对 | 颜色码 | 屏蔽 |
| 1 | 白/蓝//蓝 | 0.002[0.051]铝/聚脂带箔内有一段26AWG TPC 漏电线。
|
| 2 | 白/橙//橙 |
| 3 | 白/绿//绿 |
| 4 | 白/棕//棕 |
4. 5类4对24AWG非屏蔽软线它由4对线组成,用于高速数据传输,适合于扩展传输间隔,使用于互连或跳接线。
传输速率达100MHz。
导线组成如表9所示,它的物理结构如图5所示, 电气特性如表10所示。
表9 导线颜色编码
| 线对 | 颜色码 |
| 1 | 白/蓝//蓝 |
| 2 | 白/橙//橙 |
| 3 | 白/绿//绿 |
| 4 | 白/棕//棕 |
表10 5类424WAG100对非屏蔽软线电气特性
| 频率需求(Hz) | 阻抗 | 衰减值(dh/100)Max | NEXT(db)(很差对) | 直流阻抗 |
| 256K | - | - | - | 8.8 欧姆MAX.Per 100m @ 20oC |
| 512K | - | - | - |
| 772K | - | 2.0 | 66 |
| 1M | 85~115 欧姆 | 2.3 | 64 |
| 4M | 5.3 | 55 |
| 10M | 8.2 | 49 |
| 16M | 10.5 | 46 |
| 20M | 11.8 | 44 |
| 31.25M | 15.4 | 42 |
| 62.50M | 22.3 | 37 |
| 100M | 28.9 | 34 |
六、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"功能的测验表明,它超越TIA/EIA568的5类线要求。
与一般的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,功能得到了提高。
它具有四大优点:(1)提供了坚实的网络基础,能够方便转移、更新网络技术。
(2)能够满足大多数使用的要求,而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使用提供的解决方案。
(4)充足的功能余量,给装置和测验带来方便。
与5类线缆比较,超5类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比四个首要指标上都有较大的改进。
近端串扰(NEXT)是评估功能的很重要的规范。
一个高速的LAN在传送和接纳数据时是同步的。
NEXT是当传送与接纳同时进行时所发生的搅扰信号。
NEXT的单位是db,它表示传送信号与串扰信号之间的比值。
在一般使用中,衡量NEXT的规范方法是用一对线进行传送,另一对线用于接纳,如10BASET和TokenRing,甚至100BASET 和155Mbps ATM。
但是,有时候也能够运用别的两对线,并接到另一工作站,这样能够加速LAN的速度,如622Mbps ATM和1000BASE-T,不只用一对(可能用悉数的4对线)来传送和接纳。
在一根线缆中运用多对线进行传送会添加这根线缆的串扰。
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)是从多个传输端发生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,那么就能处理从使用共享到高速LAN使用的任何问题。
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规范,阻抗的改变引起反射。
一部分信号的能量被反射到发送端,构成噪声。
SRL是丈量能量改变的规范,由于线缆结构改变而导致阻抗改变,使得信号的能量发生改变。
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。
比起一般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,用户的设备受到的搅扰只有一般5类线系统的1/4,使系统具有更强的独立性和可靠性。
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