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[技术资料] 双绞线知识
P:2009-09-07 18:16:43
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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。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,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度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。
<DIV class=titord>种类</DIV> 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:主要用于语音传输(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:传输频率为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: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,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。
4)四类线: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的数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。
5)五类线:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输,主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。
6)超五类线: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: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。
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。
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。
<DIV class=titord>主要品牌</DIV>1)安普
2)西蒙
3)朗讯
4)丽特
5)IBM
<DIV class=titord>制作方法</DIV>
标准568B:橙白--1,橙--2,绿白--3,蓝--4,蓝白--5,绿--6,棕白--7,棕--8
标准568A:绿白--1,绿--2,橙白--3,蓝--4,蓝白--5,橙--6,棕白--7,棕--8
568A和568B的区别:后者是前者的升级和完善,但是后者还处于草案阶段,包含永久链路的定义和六类标准。另外在综合布线的施工中,有着568A和568B两种不同的打线方式,两种方式对性能没有影响,但是必须强调的是在一个工程中只能使用一种打线方式。
<DIV class=titord>双绞线布线标准</DIV>
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。
一 双绞线布线标准概述
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。
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,则在线的外包皮上标注为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)。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。目前,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,如图1所示。
下面是对这个标准中规定的各双绞线类型的一些简单说明。
一类线是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,而是用于电话语音通信。
二类线是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1 MHz,传输速率达4 Mbps。主要用于旧的令牌网。
三类线是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16 MHz,传输速度可达10 Mbps。
四类线是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20 MHz,传输速度达16 Mbps。主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。
五类线是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100 MHz,传输速度达100 Mbps。
超五类线是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100 MHz,传输速度也可达到100 Mbps。与五类线缆相比,超五类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比4个主要指标上都有较大的改进。
六类线是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,它也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200~250 MHz,是超五类线带宽的2倍,最大速度可达到1 000 Mbps,能满足千兆位以太网需求。
超六类线是六类线的改进版,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,主要应用于千兆位网络中。在传输频率方面与六类线一样,也是200~250 MHz,最大传输速度也可达到1 000 Mbps,只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。
七类线是ISO 7类/F级标准中最新的一种双绞线,它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500 MHz,是六类线和超六类线的2倍以上,传输速率可达10 Gbps。
双绞线的主要特性
双绞线(Twisted Pair)在计算机网络,特别是局域网连接中应用最为广泛,主要得益于它的廉价性和非常不错的可用性。由两根互相绝缘的铜导线(线芯一般为1mm)并排放在一起,然后用规定的方法以螺旋状的形式绞合(Twist)起来就构成双绞线。不同标准的双绞线绞合密度不一样,越采用新标准的双绞线绞合密度越高,如图3-1上、下图分别是4类和5类双绞线。
图3-1 双绞线 |
之所以要绞合在一起,是因为两根平行的导线会形成一个很好的天线,信号会随之发散出去,绞在一起后,两根导线产生的干扰波会相互抵消,所以导线的辐射波会显著地被削弱,使信号只顺着线路传输。
双绞线最早应用于电话系统,由于普通话音信号要求不高,所以电话线中的信号可以在无须任何放大的情况下传输到几千米之外。从用户电话机到交换机的这段双绞线称为用户线或用户环路(Subscriber Loop)。模拟传输和数字传输都可使用双绞线。其带宽决定于铜线的粗细和传输距离。双绞线价格便宜、性能良好及使用广泛。
在计算机网络中使用的双绞线可分为“屏蔽双绞线”(STP,Shielded Twisted Pair)和“非屏蔽双绞线”(UTP,Unshielded Twisted Pair)两大类。STP双绞线是以金属箔进行屏蔽包裹的,以减少芯线间的干扰和串音;而UTP双绞线则没有这一层屏蔽用的金属箔,分别如图3-2左、右图所示。
图3-2 屏蔽和非屏蔽双绞线 |
除此之处,根据EIA/TIA-568标准规定的双绞线电气性能,计算机网络所用的双绞线还有多种不同的划分,如3类线、4类线、5类线、超5类线、6类线、超6类线,一直到最新的7类线。具体划分方法将在本章后面介绍,在此不再赘述。
双绞线的主要特性如下:
物理特性:双绞线芯一般是铜质的,能提供良好的传导率。
传输特性:双绞线既可以用于传输模拟信号,也可以用于传输数字信号。双绞线上直接传送的数字信号,使用T1线路的总数据传输速率可达1.544Mb/s,达到更高数据传输率也是可能的,但与距离有关。如在电话线上传输的ADSL数据信号传输速率就可达到8Mb/s,而在专门的局域网双绞线中,目前最高的传输速率可达1 000Mb/s。
连通性:双绞线普遍用于点到点的连接,也可以用于多点的连接。
地理范围:双绞线可以很容易地在15km或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几个建筑物间的通信,在10Mb/s和100Mb/s传输速率的10BASE-T和100BASE-T总线网络中的传输距离均不超过100m。
抗干扰性:在低频传输时,双绞线的抗干扰性相当于同轴电缆;但在超过10dB~100dB时,同轴电缆就比双绞线明显优越。
RJ45跳线由标准的多股线缆和连接硬件制作而成,所有跳线均符合CAT 5E类标准。实现了通讯设备模块化,使得配线架之间的快速互连,具有极大的灵活性,并具备多种长度、颜色可供选择。并且采用50μ英寸镀金水晶头,确保产品的优异性能,渐变型受力原理的灌胶护套,防滑抗拉,保证了一定的弯曲半径。
也许很多人都认为10 Base-T
线材要求CAT-3(3类线)
<DIV align=center>号码 | 信号定义 | 线对颜色 |
1 | 橙白 | |
2 | 橙 | |
3 | RX+ | 绿白 |
4 | 未用 | 蓝 |
5 | 未用 | 蓝白 |
6 | RX- | 绿 |
7 | 未用 | 棕白 |
8 | 未用 | 棕 |
双绞线网线制作工具
在双绞网线制作中,最简单的方法就只需一把网线压线钳即可,如图所示。它可以完成剪线、剥线和压线三种用途。在购买网线钳时一定要注意选对种类,因为网线钳针对不同的线材会有不同的规格,一定要选用双绞线专用的压线钳才可用来制作双绞以太网线。
UTP
Unshieled Twisted Paired
非屏蔽双绞线
计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)两大类:STP外面由一层金属材料包裹,以减小辐射,防止信息被窃听,同时具有较高的数据传输速率,但价格较高,安装也比较复杂;UTP无金属屏蔽材料,只有一层绝缘胶皮包裹,价格相对便宜,组网灵活。除某些特殊场合(如受电磁辐射严重、对传输质量要求较高等)在布线中使用STP外,一般情况下我们都采用UTP。现在使用的UTP可分为3类、4类、五类和超五类四种。其中:3类 UTP适应了以太网(10Mbps)对传输介质的要求,是早期网络中重要的传输介质;4类UTP因标准的推出比3类晚,而传输性能与3类UTP相比并没有提高多少,所以一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网(100Mbps)的首选介质;超五类UTP的用武之地是千兆位以太网 (1000Mbps)。
1991年,美国电子协会EIA(Electronic Industries Association)和电信工业协会TIA联合发布了一个标准EIA/TIA-568,即“商用建筑物电信布线标准”(Commercial Building Telecommunications Cabling Standard)。这个标准规定了用于室内传送数据的无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的标准。随着局域网上数据传送速率的不断提高,EIA/TIA在1995年将布线标准更新为EIA/TIA-A/此标准规定了5个种类的UTP标准(从1类到5类线)。对传送数据来说,现在最常用的是5类线(Category 5 或CAT5)至今已经发展到超5类线。
5类线与3类线的最主要区别就是一方面大大增加了每单位长度的绞合次数。3类线的绞合长度是7.5至10cm,而5类线的绞合长度是0.6至0.85cm。另一方面,5类线在绞对间的绞合度笔线对内两根导线的绞合度都经过精心设计。并在生产中加以严格控制,使干扰一定程度上得以抵消,从而提高了线路的传输特性。以下为特性抗阻为100Ω的UTP中的3类线和5类线及150Ω的STP的衰减和近端串扰的比较。
每100m长的衰减(dB) 近端串扰(dB)
频率(MHz) UTP3类线 UTP5类 150Ω STP UTP3类线 UTP5类 150Ω STP
1 2.6 2.0 1.1 41 62 58
4 5.6 4.1 2.2 32 53 58
16 13.1 8.2 4.4 23 44 50.4
25 ----- 10.4 6.2 ----- 41 47.5
100 ----- 22.0 12.3 ----- 32 38.5
300 ----- ----- 21.4 ----- ----- 31.3