數(shù)字傳輸用對絞電纜應(yīng)用與性能分析

    隨著信息社會的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變得越來越復(fù)雜，而作為網(wǎng)絡(luò)的基石，龍骨——網(wǎng)絡(luò)線纜顯得更加重要。目前應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中，主要存在三種電纜介質(zhì)：光纜、同軸電纜和數(shù)字對絞電纜。本文著重分析應(yīng)用量最大的數(shù)字對絞電纜。
    數(shù)據(jù)用對絞電纜是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。它由兩根具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線組成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)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(dǎo)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。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了對絞電纜。目前對絞電纜分為兩類：非屏蔽雙絞線(UTP:UnshieldedTwistedPair)和屏蔽雙絞線(STP:ShieldedTwistedPair)。

    采用對絞電纜的局域網(wǎng)的帶寬取決于所用導(dǎo)線的質(zhì)量、長度及傳輸技術(shù)。只要精心選擇和安裝，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(dāng)距離短，并采用適當(dāng)?shù)?a href="http://158dcq.cn/k/chuanshushebei.html" class="innerlink">傳輸設(shè)備和傳輸協(xié)議時，傳輸率可達100Mbit/s～155Mbit/s，甚至千兆。屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁泊包裹，以減小雙絞線傳輸信息時向周圍產(chǎn)生的幅射。非屏蔽對絞電纜成為目前主流，主要是因為它性價比高、易安裝，并且具有獨立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線。

    2.數(shù)字對絞電纜的主要性能

    在ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中按物理特性和應(yīng)用級別將電纜分為幾類。當(dāng)前實際局域網(wǎng)應(yīng)用中主要以五類、超五類和六類作為數(shù)據(jù)傳輸對絞電纜。三類電纜目前主要是作為語音線路在使用。

    三類電纜的傳輸頻率為16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于10base-T；五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，用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100base-T的以太網(wǎng)電纜；超五類和六類電纜是為了適應(yīng)吉比特以太網(wǎng)應(yīng)用而出現(xiàn)的，其性能指標(biāo)目前還沒有最終完善。

    從實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度出發(fā)，作為網(wǎng)絡(luò)的底層鏈路，其電性能指標(biāo)顯得尤為重要。對電纜性能分析有兩種方式：其一是實驗室測試的方法，它按照國際和我國相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求對線纜進行常態(tài)性能測試和環(huán)境性能測試；其二是現(xiàn)場型性能測試，對在樓宇內(nèi)施工完畢的布線系統(tǒng)進行測量，考核線纜鋪設(shè)完畢后整體布線性能。

    實際應(yīng)用中我們最關(guān)心的是表征其性能的幾個指標(biāo):

    (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(yīng)測量在應(yīng)用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減。

    (2)串?dāng)_

    串?dāng)_分近端串?dāng)_和遠端串?dāng)_(FEXT)。近端串?dāng)_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(biāo)，也是最難精確測量的一個指標(biāo)。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?dāng)_值，它只是表示在近端點所測量到的串?dāng)_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?dāng)_也相對變小。

    (3)直流電阻

    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(dǎo)線電阻的和。ISO11801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

    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?dāng)_比(ACR)

    在某些頻率范圍，串?dāng)_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-NoiceRatio)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(dǎo)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。

    在對這些指標(biāo)進行測試時有幾種不同的方式，其指標(biāo)要求也略有差異。

    以上性能指標(biāo)都是按照電纜的物理特性要求的，在實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中人們更想知道其傳輸帶寬究竟應(yīng)該滿足什么樣的要求。在對線纜分析時，物理帶寬（0~100MHz）與數(shù)據(jù)傳輸帶寬（0～100Mbit/s）是兩個完全不同的概念。從香農(nóng)定理可以看出物理帶寬和數(shù)據(jù)傳輸帶寬的相互關(guān)系：

    C=Blog2(1＋S/N)

    其中C是可得到的鏈路速度，B是鏈路的帶寬，S是平均信號功率，N是平均噪聲功率，信噪比（S/N）通常用分貝（dB）表示，分貝數(shù)=10×log10（S/N）。

    由此我們可以看到，數(shù)字對絞電纜的物理帶寬是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來達到不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸效果。提高線纜的物理能力則可大幅降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，以達到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能價格比。表4為常用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

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