2022年行業(yè)報(bào)告數(shù)字傳輸用對(duì)絞電纜應(yīng)用與性能分析

數(shù)字傳輸用對(duì)絞電纜應(yīng)用與性能分析隨著信息社會(huì)的進(jìn)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，而作為網(wǎng)絡(luò)的基石，龍骨——網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)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(duì)絞電纜。本文著重分析應(yīng)用量最大的數(shù)字對(duì)絞電纜。

數(shù)據(jù)用對(duì)絞電纜是綜合布線(xiàn)工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。它由兩根具有絕緣愛(ài)護(hù)層的銅導(dǎo)線(xiàn)組成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線(xiàn)按肯定密度相互絞在一起，可降低信號(hào)干擾的程度，每一根導(dǎo)線(xiàn)在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線(xiàn)上發(fā)出的電波抵消。假如把一對(duì)或多對(duì)雙絞線(xiàn)放在一個(gè)絕緣套管中便成了對(duì)絞電纜。目前對(duì)絞電纜分為兩類(lèi)：非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP:UnshieldedTwistedPair)和屏蔽雙絞線(xiàn)(STP:ShieldedTwistedPair)。

采納對(duì)絞電纜的局域網(wǎng)的帶寬取決于所用導(dǎo)線(xiàn)的質(zhì)量、長(zhǎng)度及傳輸技術(shù)。只要細(xì)心選擇和安裝，就可以在有限距離內(nèi)達(dá)到每秒幾百萬(wàn)位的牢靠傳輸率。當(dāng)距離短，并采納適當(dāng)?shù)膫鬏斣O(shè)備和傳輸協(xié)議時(shí)，傳輸率可達(dá)100Mbit/s～155Mbit/s，甚至千兆。屏蔽雙絞線(xiàn)電纜的外層由鋁泊包裹，以減小雙絞線(xiàn)傳輸信息時(shí)向四周產(chǎn)生的幅射。非屏蔽對(duì)絞電纜成為目前主流，主要是由于它性?xún)r(jià)比高、易安裝，并且具有獨(dú)立性和敏捷性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線(xiàn)。

2.數(shù)字對(duì)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(jí)別將電纜分為幾類(lèi)。當(dāng)前實(shí)際局域網(wǎng)應(yīng)用中主要以五類(lèi)、超五類(lèi)和六類(lèi)作為數(shù)據(jù)傳輸對(duì)絞電纜。三類(lèi)電纜目前主要是作為語(yǔ)音線(xiàn)路在使用。

三類(lèi)電纜的傳輸頻率為16MHz，用于語(yǔ)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(lèi)電纜增加了繞線(xiàn)密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸頻率為100MHz，用于語(yǔ)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(lèi)和六類(lèi)電纜是為了適應(yīng)吉比特以太網(wǎng)應(yīng)用而消失的，其性能指標(biāo)目前還沒(méi)有最終完善。

從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度動(dòng)身，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(duì)電纜性能分析有兩種方式：其一是試驗(yàn)室測(cè)試的方法，它根據(jù)國(guó)際和我國(guó)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)線(xiàn)纜進(jìn)行常態(tài)性能測(cè)試和環(huán)境性能測(cè)試；其二是現(xiàn)場(chǎng)型性能測(cè)試，對(duì)在樓宇內(nèi)施工完畢的布線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，考核線(xiàn)纜鋪設(shè)完畢后整體布線(xiàn)性能。

實(shí)際應(yīng)用中我們最關(guān)懷的是表征其性能的幾個(gè)指標(biāo):

(1)衰減

衰減(Attenuation)是沿鏈路的信號(hào)損失度量。衰減與線(xiàn)纜的長(zhǎng)度有關(guān)系，隨著長(zhǎng)度的增加，信號(hào)衰減也隨之增加。衰減用“db”作單位，表示源傳送端信號(hào)到接收端信號(hào)強(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率而變化，因此，應(yīng)測(cè)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(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)。近端串?dāng)_損耗是測(cè)量一條UTP鏈路中從一對(duì)線(xiàn)到另一對(duì)線(xiàn)的信號(hào)耦合。對(duì)于UTP鏈路，NEXT是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，也是最難精確測(cè)量的一個(gè)指標(biāo)。隨著信號(hào)頻率的增加，其測(cè)量難度將加大。

NEXT并不表示在近端點(diǎn)所產(chǎn)生的串?dāng)_值，它只是表示在近端點(diǎn)所測(cè)量到的串?dāng)_值。這個(gè)量值會(huì)隨電纜長(zhǎng)度不同而變，電纜越長(zhǎng)，其值變得越小。同時(shí)發(fā)送端的信號(hào)也會(huì)衰減，對(duì)其它線(xiàn)對(duì)的串?dāng)_也相對(duì)變小。

(3)直流電阻

直流環(huán)路電阻會(huì)消耗一部分信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變成熱量，它是指一對(duì)導(dǎo)線(xiàn)電阻的和。ISO11801規(guī)格的雙絞線(xiàn)的直流電阻不得大于19.2歐姆。每對(duì)間的差異不能太大(小于0.1歐姆)，否則表示接觸不良，必需檢查連接點(diǎn)。

(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(duì)電線(xiàn)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(xiàn)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(gè)重要參數(shù)。ACR有時(shí)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(jì)算。ACR值較大，表示抗干擾的力量更強(qiáng)。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(hào)的狀況下，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的一個(gè)度量。假如SNR過(guò)低，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號(hào)在被接收時(shí)，接收器不能辨別數(shù)據(jù)信號(hào)和噪音信號(hào)，最終引起數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。因此，為了將數(shù)據(jù)錯(cuò)誤限制在肯定范圍內(nèi)，必需定義一個(gè)最小的可接收的SNR。

在對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試時(shí)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)都是根據(jù)電纜的物理特性要求的，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中人們更想知道其傳輸帶寬畢竟應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)意什么樣的要求。在對(duì)線(xiàn)纜分析時(shí)，物理帶寬（0~100MHz）與數(shù)據(jù)傳輸帶寬（0～100Mbit/s）是兩個(gè)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(hào)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）。