雙絞線

雙絞線

一、概述

雙絞線(TP:Twisted Pairwire)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度,每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線一般由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜。在雙絞線電纜(也稱雙扭線電纜)內(nèi),不同線對具有不同的扭絞長度,一般地說,扭絞長度在38.1cm至14cm內(nèi),按逆時針方向扭絞,相臨線對的扭絞長度在12.7cm以上。與其他傳輸介質(zhì)相比,雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定限制,但價格較為低廉。目前,雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP:Unshilded Twisted Pair)和屏蔽雙絞線(STP:Shielded Twisted Pair)。

雖然雙絞線主要是用來傳輸模擬聲音信息的,但同樣適用于數(shù)字信號的傳輸,特別適用于較短距離的信息傳輸。在傳輸期間,信號的衰減比較大,并且產(chǎn)生波形畸變。采用雙絞線的局域網(wǎng)的帶寬取決于所用導線的質(zhì)量、長度及傳輸技術(shù)。只要精心選擇和安裝雙絞線,就可以在有限距離內(nèi)達到每秒幾百萬位的可靠傳輸率。當距離很短,并且采用特殊的電子傳輸技術(shù)時,傳輸率可達100Mbps～155Mbps。由于利用雙絞線傳輸信息時要向周圍幅射,信息很容易被竊聽,因此要花費額外的代價加以屏蔽。屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁泊包裹,以減小幅射,但并不能完全消除輻射。屏蔽雙絞線價格相對較高,安裝時要比非屏蔽雙絞線電纜困難。類似于同軸電纜,它必須配有支持屏蔽功能的特殊連結(jié)器和相應的安裝技術(shù)。但它有較高的傳輸速率,100米內(nèi)可達到155Mbps。

另外,非屏蔽雙絞線電纜具有以下優(yōu)點:

(1)無屏蔽外套,直徑小,節(jié)省所占用的空間;
(2)重量輕、易彎曲、易安裝;
(3)將串擾減至最小或加以消除;
(4)具有阻燃性;
(5)具有獨立性和靈活性,適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線。

二、規(guī)格型號

EIA/TIA為雙絞線電纜定義了五種不同質(zhì)量的型號。計算機網(wǎng)絡(luò)綜合布線使用第三、四、五類。這五種型號如下：

1、第一類：主要用于傳輸語音（一類標準主要用于八十年代初之前的電話線纜），不用于數(shù)據(jù)傳輸。
2、第二類：傳輸頻率為1MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。
3、第三類:指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜。該電纜的傳輸頻率為16MHz,用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于10base-T。
4、第四類:該類電纜的傳輸頻率為20MHz,用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。
5、第五類:該類電纜增加了繞線密度,外套一種高質(zhì)量的絕緣材料,傳輸頻率為100MHz,用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100base-T和10base-T網(wǎng)絡(luò)，這是最常用的以太網(wǎng)電纜。

雙絞線分為屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線兩大類。在這兩大類中又分100歐姆電纜、雙體電纜、大對數(shù)電纜、150歐姆屏蔽電纜。具體型號有多種,如圖1所示。圖中AWG表示美國線纜規(guī)格。

三、性能指標

對于雙絞線,用戶最關(guān)心的是表征其性能的幾個指標。這些指標包括衰減、近端串擾、阻抗特性、分布電容、直流電阻等。

(1)衰減
衰減(Attenuation)是沿鏈路的信號損失度量。衰減與線纜的長度有關(guān)系,隨著長度的增加,信號衰減也隨之增加。衰減用db作單位,表示源傳送端信號到接收端信號強度的比率。由于衰減隨頻率而變化,因此,應測量在應用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減。
(2)近端串擾
串擾分近端串擾和遠端串擾(FEXT),測試儀主要是測量NEXT,由于存在線路損耗,因此FEXT的量值的影響較小。近端串擾(NEXT)損耗是測量一條UTP鏈路中從一對線到另一對線的信號耦合。對于UTP鏈路,NEXT是一個關(guān)鍵的性能指標,也是最難精確測量的一個指標。隨著信號頻率的增加,其測量難度將加大。
NEXT并不表示在近端點所產(chǎn)生的串擾值,它只是表示在近端點所測量到的串擾值。這個量值會隨電纜長度不同而變,電纜越長,其值變得越小。同時發(fā)送端的信號也會衰減,對其它線對的串擾也相對變小。實驗證明,只有在40米內(nèi)測量得到的NEXT是較真實的。如果另一端是遠于40米的信息插座,那么它會產(chǎn)生一定程度的串擾,但測試儀可能無法測量到這個串擾值。因此,最好在兩個端點都進行NEXT測量?，F(xiàn)在的測試儀都配有相應設(shè)備,使得在鏈路一端就能測量出兩端的NEXT值。NEXT測試的結(jié)果參照表1和表2。

表1 各種連接為最大長度時各種頻率下的衰減極限

表2 特定頻率下的NEXT衰減極限

以上兩個指標是TSB67測試的主要內(nèi)容,但某些型號的測試儀還可以給出直流電阻、特性阻抗、衰減串擾比等指標。
(3)直流電阻
TSB67無此參數(shù)。直流環(huán)路電阻會消耗一部分信號,并將其轉(zhuǎn)變成熱量。它是指一對導線電阻的和,11801規(guī)格的雙絞線的直流電阻不得大于19.2歐姆。每對間的差異不能太大(小于 0.1歐姆),否則表示接觸不良,必須檢查連接點。
(4)特性阻抗
與環(huán)路直流電阻不同,特性阻抗包括電阻及頻率為1～100MHz的電感阻抗及電容阻抗,它與一對電線之間的距離及絕緣體的電氣性能有關(guān)。各種電纜有不同的特性阻抗,而雙絞線電纜則有100歐姆 、120歐姆及150歐姆幾種。
(5)衰減串擾比(ACR)
在某些頻率范圍,串擾與衰減量的比例關(guān)系是反映電纜性能的另一個重要參數(shù)。ACR有時也以信噪比(SNR :Signal-Noice ratio)表示,它由最差的衰減量與NEXT量值的差值計算。ACR值較大,表示抗干擾的能力更強。一般系統(tǒng)要求至少大于10分貝。
(6)電纜特性
通信信道的品質(zhì)是由它的電纜特性描述的。SNR是在考慮到干擾信號的情況下,對數(shù)據(jù)信號強度的一個度量。如果SNR過低,將導致數(shù)據(jù)信號在被接收時,接收器不能分辨數(shù)據(jù)信號和噪音信號,最終引起數(shù)據(jù)錯誤。因此,為了將數(shù)據(jù)錯誤限制在一定范圍內(nèi),必須定義一個最小的可接收的SNR。

四、測試數(shù)據(jù)

100歐姆4對非屏蔽雙絞線有3類線、4類線、5類線和超5類線之分。主要的性能指標為衰減、分布電容、直流電阻、直流電阻偏差值、阻抗特性、返回損耗、近端串擾。標準測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表3 雙絞線的標準測試數(shù)據(jù)
(a)

(b)

五、常用的雙絞線電纜

綜合布線中最常用的雙絞線電纜有以下幾種:

1、5類4對非屏蔽雙絞線

它是美國線纜規(guī)格為24的實芯裸銅導體,以氟化乙烯做絕緣材料,傳輸頻率達100MHz。導線組成如表4所示,物理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

表4 導線色彩編碼

圖2 5類4對非屏蔽雙絞線

電氣特性如表5所示。其中,9.38 歐姆MAX. Per100m @ 20℃是指在20℃的恒定溫度下,每100米的雙絞線的電阻為9.38 歐姆(下表中類同)。

表5 5類4對非屏蔽雙絞線電氣特性

頻率需求(Hz)	阻抗	衰減值 (dh/100)Max	NEXT(db) (最差對)	直流阻抗
256K	-	1.1	-	9.38歐姆 MAX.Per 100m @ 20ºC
512K	-	1.5	-
772K	-	1.8	66
1M	85~115 歐姆	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

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