双绞线的分析

双绞线的分析第1页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线概述应用学科:通信科技（一级学科）；线缆传输与接入(二级科学)

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。第2页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线基本原理双绞线一般由两根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38.1mm至14cm内，按逆时针方向扭绞。相临线对的扭绞长度在12.7mm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。第3页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线种类按照屏蔽层的有无分类1.屏蔽双绞线(ShieldedTwistedPair，STP)2.非屏蔽双绞线(UnshieldedTwistedPair，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（UnshieldedTwistedPair，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。）第4页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线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。第5页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线屏蔽双绞线分为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。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。屏蔽双绞线特点：第6页，共34页，2023年，2月20日，星期五种类双绞线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，如常用的五类线双绞线和六类线，则在线的外包皮上标注为CAT5、CAT6。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（AmericanNationalStandardsInstitute，美国国家标准协会）TIA（TelecommunicationIndustryAssociation，美国通信工业协会）EIA（ElectronicIndustriesAlliance，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。第7页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线种类按照线径粗细分类：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。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。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。第8页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线四类线（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。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。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（StructuralReturnLoss）、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）。按照线径粗细分类：第9页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线六类线（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。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。七类线（CAT7）：带宽为600MHz，可能用于今后的10吉比特以太网。按照线径粗细分类：通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线，其中10BASE-T使用的是3类线，100BASE-T使用的5类线。第10页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线应用与制作除两台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。第11页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线制作方法直通线直通线：又叫正线或标准线，两端采用568B做线标准，注意两端都是同样的线序且一一对应。直通线应用最广泛，不同设备之间,比如路由器和交换机、PC和交换机等。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交叉线交叉线：又叫反线，线序按照一端568A，一端568B的标准排列好线序，并用RJ45水晶头夹好。交叉线一般用于相同设备的连接,比如路由器和路由器、电脑和电脑之间；现在的很多也支持直通线了，但建议还是使用交叉线。第12页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线模型RJ-45插头的打线标准与制作

1．先抽出一小段线，然後先把外皮剥除一段

2．将双绞线反向缠绕开

3．根据标准排线：注意这里是非常重要

4．铰齐线头

5．插入插头

6．用打线钳夹紧

7．使用测试仪测试第13页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线第14页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线具体的线序制作方法是：一端采用：1-白绿、2-绿、3-白橙、4-蓝、5-白蓝、6-橙、7-白棕、8-棕，即568A标准。另一端在这个基础上将这八根线中的1号和3号线，2号和6号线互换一下位置，这时网线的线序就变成了568B（即白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕的顺序）做线标准不变，这样交叉线就做好了。

1－3、2－6交叉接法。虽然双绞线有4对8条芯线，但实际上在网络中只用到了其中的4条，即水晶头的第1、第2和第3、第6脚，它们分别起着收、发信号的作用。第15页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线双绞线特性性能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。(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。第16页，共34页，2023年，2月20日，星期五(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（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。现在的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。双绞线特性第17页，共34页，2023年，2月20日，星期五(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。双绞线特性(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-Noiceratio)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。第18页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线双绞线特性性能指标(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-Noiceratio)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。第19页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线类型率减(单位db)分布电容（以1khz计量）直流电阻20ºC测量校正值直流电阻偏差值20º时测量校正值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%双绞线的标准测试数据第20页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线类型阻抗特性1Mhz至最高的参考频率值返回损耗测量长度>100米近端串扰测量长度>100米3类100欧姆+15%12db43db4类同上12db58db5类同上23db64db双绞线的标准测试数据第21页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线常用的双绞线电缆综合布线中最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。物理结构如图2所示。线对色彩码1白/蓝//蓝2白/橙//橙3白/绿//绿4白/棕//棕图2第22页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线5类4对非屏蔽双绞线电气特性如表5所示。其中，"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55类4对非屏蔽双绞线电气特性第23页，共34页，2023年，2月20日，星期五频率需求(Hz)阻抗衰减值(dh/100)MaxNEXT(db)（最差对）直流阻抗256K-1.1-9.38欧姆MAX.Per100m@20ºC512K-1.5-772K-1.8661M85~115欧姆2.1644M4.35510M6.64916M8.24620M9.24431.25M11.84262.50M17.137100M22.034第24页，共34页，2023年，2月20日，星期五5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，内有一24AWGTPG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]铝/聚酯带最小交叠@20℃及一根24AWGTPC漏电线"的含义是：．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导线色彩编码线对色彩码屏蔽1白/蓝//蓝0.002[0.051]铝/聚脂带最小交叠@20º及一根24AWGTPC漏电线。2白/橙//橙3白/绿//绿4白/棕//棕第25页，共34页，2023年，2月20日，星期五5类4对24AWG100欧姆屏蔽电缆表75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)MaxNEXT(db)（最差对）直流阻抗256K-1.1-9.38欧姆MAX.Per100m@20ºC512K-1.5-772K-1.8661M85~115欧姆2.1644M4.35510M6.64916M8.24620M9.24431.25M11.84262.50M17.137100M22.034第26页，共34页，2023年，2月20日，星期五5类4对26AWG屏蔽软线它由4对线和一根26AWGTPC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导线色彩编码线对色彩码屏蔽1白/蓝//蓝0.002[0.051]铝/聚脂带箔内有一段26AWGTPC漏电线。2白/橙//橙3白/绿//绿4白/棕//棕第27页，共34页，2023年，2月20日，星期五5类4对24AWG非屏蔽电线电气特性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，适合于扩展传输距离,应用于互连或跳接线。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导线色彩编码线对色彩码1白/蓝//蓝2白/橙//橙3白/绿//绿4白/棕//棕第28页，共34页，2023年，2月20日，星期五5类4对24WAG100非屏蔽软线表105类424WAG100对非屏蔽软线电气特性频率需求(Hz)阻抗衰减值(dh/100)MaxNEXT(db)（最差对）直流阻抗256K---8.8欧姆MAX.Per100m@20ºC512K---772K-2.0661M85~115欧姆2.3644M5.35510M8.24916M10.54620M11.84431.25M15.44262.50M22.337100M28.934第29页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线常超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。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。第30页，共34页，2023年，2月20日，星期五双绞线国外主流品牌1．安普安普（AMP）这一品牌是我们见的