双绞线电缆产品总结

双绞线电缆产品总结 1 基本原理 双绞线 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 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 2 种类 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 CAD 图 1 张 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 3 按照线径粗细分类 1 2 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 双绞线 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 4 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 5 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 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 双绞线的接法 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 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 双绞线 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 6 双绞线标准 1 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 2 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 7 双绞线特性 性能指标 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 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 NEXT 测试的结果参照表 1 和表 2 表 1 各 种连接为最大长度时各种频率下的衰减极限 频率 MHz 最大率减 20C 信道 100 米 链路 90 米 3 类4 类5 类3 类4 类5 类 14 22 62 53 22 22 1 47 34 84 56 14 34 0 810 26 76 38 865 7 1011 57 57 0106 86 3 1614 99 99 213 28 88 2 201110 39 99 2 2511 410 3 31 2512 811 5 62 518 516 7 1002421 6 表 2 特定频率下的 NEXT 衰减极限 频率 MHz 最小 NEXT 信道 100 米 链路 90 米 3 类4 类5 类3 类4 类5 类 139 153 360 040 154 760 0 429 343 350 630 745 151 8 824 338 245 625 940 247 1 1022 736 6 44 024 338 645 5 1619 333 140 62135 3 42 3 2031 439 033 740 7 2537 439 1 31 2535 737 6 62 530 632 7 10027 129 3 以上两个指标是 TSB67 测试的主要内容 但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻 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 标准测试数据如表 1 所示 表 3 双绞线的标准测试数据 a 类 型 率减 单位 db 分布电容 以 1khz 计量 直流电阻 20C 测量校 正值 直流电阻偏差值 20时测量校 正值 3 2 320sqrt f 330pf 100 米 9 38 欧姆 100 米5 类0 238 f 4 类 2 050sqrt f 0 1 f 330pf 100 米同上5 5 类 1 9267sqrt f 0 075 f 100 米 近端串扰 测量长度 100 米 3 类100 欧姆 15 12db43db 4 类同上12db58db 5 类同上23db64db 8 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 导线组成如 表 4 所示 物理结构如图 2 所示 表 4 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 图 2 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 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 最 差对 直流阻抗 256K 1 1 9 38 欧姆 MAX Per100m 20C 512K 1 5 772K 1 866 1M 85 115 欧姆 2 164 4M4 355 10M6 649 16M8 246 20M9 244 31 25M11 842 62 50M17 137 100M22 034 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 铝 聚酯带最小交叠 20 及一根 24AWG TPC 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 20及一根 24AWG TPC 漏 电线 2白 橙 橙 3白 绿 绿 4白 棕 棕 图 3 5 类 4 对 24AWG100 欧姆屏蔽电缆 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 最 差对 直流阻抗 256K 1 1 9 38 欧姆 MAX Per100m 20C 512K 1 5 772K 1 866 1M 85 115 欧姆 2 164 4M4 355 10M6 649 16M8 246 20M9 244 31 25M11 842 62 50M17 137 100M22 034 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 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 26AWG TPC 漏电线 2白 橙 橙 3白 绿 绿 4白 棕 棕 图 3 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 图 5 5 类 4 对 24WAG100 非屏蔽软线 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 最 差对 直流阻抗 256K 8 8 欧姆 MAX Per100m 20C 512K 772K 2 066 1M 85 115 欧姆 2 364 4M5 355 10M8 249 16M10 546 20M11 844 31 25M15 442 62 50M22 337 100M28 934 9 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 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和可靠 性 10 主要品牌 国外主流品牌 1 安普 安普 AMP 这一品牌是我们见的最多 也是最常用的一个 几乎每一个网线经营店 铺都可见到它的身影 它的最大特点就是质量好 价格便宜 整箱购买的话 通常正品安 普超大业双绞线每米也只需 1 5 元左右 正因如此受欢迎 所以它的假货也是最多的 有 的到了几乎可以以假乱真了 很难区分真假 AMP 的六类双绞线系统是由 Quantum UTP 线缆 Quantum 模块化信息插座系统 Quantum 模块化配线架系统和 Quantum 跳线等连接件组成 Quantum 六类系统提供了 200MHz 的带宽 其 UTP 线缆模块化的连接由传统 110 系统或无需工具的模块化连接硬件 组成 整个系统将轻易超越由 ISO IEC 目前规定的六类布线应达到的性能标准 2 西蒙 西蒙 Siemon 产品在综合布线系统中是经常可以见到的 它相比安普品牌来说 档 次要高许多 质量 技术特性都高出一个档次 当然其价格也高许多 所以在 DIY 市场中 很难见到它的应用 不仅如此 它在综合布线系统中还提供了一整套的完整方案 包括后 面要介绍的网线制作和布线工具 西蒙 SYSTEM 6 系统的频