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 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 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20ºC | |||||
信道(100米) | 链路(90米) | |||||
3类 | 4类 | 5类 | 3类 | 4类 | 5类 | |
1 | 4.2 | 2.6 | 2.5 | 3.2 | 2.2 | 2.1 |
4 | 7.3 | 4.8 | 4.5 | 6.1 | 4.3 | 4.0 |
8 | 10.2 | 6.7 | 6.3 | 8.8 | 6 | 5.7 |
10 | 11.5 | 7.5 | 7.0 | 10 | 6.8 | 6.3 |
16 | 14.9 | 9.9 | 9.2 | 13.2 | 8.8 | 8.2 |
20 | 11 | 10.3 | 9.9 | 9.2 | ||
25 | 11.4 | 10.3 | ||||
31.25 | 12.8 | 11.5 | ||||
62.5 | 18.5 | 16.7 | ||||
100 | 24 | 21.6 |
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 | |
1 | 39.1 | 53.3 | 60.0 | 40.1 | 54.7 | 60.0 |
4 | 29.3 | 43.3 | 50.6 | 30.7 | 45.1 | 51.8 |
8 | 24.3 | 38.2 | 45.6 | 25.9 | 40.2 | 47.1 |
10 | 22.7 | 36.6 | 44.0 | 24.3 | 38.6 | 45.5 |
16 | 19.3 | 33.1 | 40.6 | 21 | 35.3 | 42.3 |
20 | 31.4 | 39.0 | 33.7 | 40.7 | ||
25 | 37.4 | 39.1 | ||||
31.25 | 35.7 | 37.6 | ||||
62.5 | 30.6 | 32.7 | ||||
100 | 27.1 | 29.3 |
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 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% |
(b)
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% | 12db | 43db |
4类 | 同上 | 12db | 58db |
5类 | 同上 | 23db | 64db |
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.Per 100m @ 20ºC |
512K | - | 1.5 | - | |
772K | - | 1.8 | 66 | |
1M | 85~115 欧姆 | 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 |
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@20º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.Per 100m @ 20ºC |
512K | - | 1.5 | - | |
772K | - | 1.8 | 66 | |
1M | 85~115 欧姆 | 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 |
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.Per 100m @ 20ºC |
512K | - | - | - | |
772K | - | 2.0 | 66 | |
1M | 85~115 欧姆 | 2.3 | 64 | |
4M | 5.3 | 55 | ||
10M | 8.2 | 49 | ||
16M | 10.5 | 46 | ||
20M | 11.8 | 44 | ||
31.25M | 15.4 | 42 | ||
62.50M | 22.3 | 37 | ||
100M | 28.9 | 34 |
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。
