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VCOM通信分析:普遍不能随便 小小网线也有大学问

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文章出处:唯康信息
发表时间:2016-06-14
种类不同 网速相差千百倍
1    谈起网络,几乎所有人首要想到的就是路由器等设备,却忽略了“遍地”的网线网线是网络的“血脉”,虽然现在无线网络很常见,但在核心应用上,有线网络还是占据着重要的地位。
        网线的部署,涉及面积比较广,几乎要涵盖建筑的所有区域。一旦网线出现问题,查找问题的所在,是一件相当麻烦的事情,所以,对待网线就更应该慎重。
        但现实中,网线却常常被人忽略。许多人的意识还停留在“电气”时代——网线只要导电,就能传递网络信号,管他灰的、蓝的,肯定都一样使用。
        这是一种非常错误的观念,网线的学名称为“双绞线”,按线径粗细划分的话,截止到目前已有、以及常用、还有未来即将大规模使用的网线种类有:三类、四类、五类、超五类、六类和七类双绞线等类型。原则上数字越大,则版本越新、技术越先进、带宽也越宽,当然价格也就越贵。不同种类的网线,网速相差很大,甚至成百上千倍。
淡出市场
        三类线的传输频率16MHz,传输速率为10Mbps(10Mbit/s),目前已淡出市场。四类线的传输频率为20MHz,传输速率16Mbps,未被广泛采用。
 
过去潮流
        五类线增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,线缆频率带宽为100MHz,传输率为100Mbps,但是已经谈谈的不成为常用的以太网电缆。
 
主流常用
        超5类线主要用于千兆位以太网(1000Mbps),超五类线具有衰减小,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。
 
高端未来
        六类线的传输频率为1MHz~250MHz,六类布线的传输性能远远高于超五类标准,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。七类线带宽为600MHz,可用于今后的万兆比特以太网。
        2、是什么造成了双绞线的100米传输距离上限?这就要深究一下双绞线的深层物理原理了。网络的传输,其实就是网络信号在双绞线上的传输,作为一种电子信号,在双绞线中传输时,必然要受到电阻和电容的影响,这就导致了网络信号 的衰减和畸变。信号的衰减或者畸变达到一定的程度,就会影响到信号的有效、稳定传输。
        衰减是信号损失度量,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,衰减随频率而变化。
        另外,根据麦克斯韦定律,只要有电流的存在,就会有磁场存在,磁场之间的干扰,在双绞线领域里称之为“串扰”。“串扰”也就是网络信号在网线传输过程中,产生彼此的相互干扰。为了尽量避免这种干扰,双绞线内的芯线采用两两相互逆时针缠绕的方法,抵消这种干扰,这就是“双绞线”名称的由来。但是,即便是采用这种避免干扰的手法,网络信号还会受到外界电磁波的干扰,当背景噪声过大时,误码率也随之增高,进而影响网络信号的有效传输。
 
        还有以太网所允许的延迟为512比特时间(1比特时间=10纳秒)。也就是说,从信号发送到后得到确认的时间不能超过512比特时间,否则,将认为该信号在传输途中丢失,没有到达目的地。因此,延迟时间也在很大程度上制约着信道长度。
        此外,根据IEEE802.3标准要求,集线设备和网卡端口的PHY芯片只保证驱动100米的铜缆,对更远的传输距离则不作保证。
小贴士:
        双绞线的物理因素很大程度上决定了网线的优劣,劣质网线往往采用不合格的双绞线芯线缠绕方式,低廉的金属芯线,达到偷工减料的目的,而这种不负责任的行为直接加重了网线中网络信号的干扰,从而使网线的有效传输距离远不及100米,同时还会影响网络传输的稳定性,以及网线的使用寿命等。
 
降低网线干扰 双绞线及其绕距
        3、我们提到,双绞线芯线采用两两缠绕的方式,达到降低信号的传输过程中的干扰。双绞线扭绕一节的长度人们称之为“绕距”,用来表示每对线对相互缠绕的紧密程度。
 
       为了能将每对线对相互之间产生的串扰程度降低到小,常常将线对按逆时针方向紧密地缠绕在一起,而且每对线对采用的绕距是不应该相同的。
       通常情况下,双绞线的绞结程度越紧密,绞距越均匀,其抗干扰的能力也就越强、双绞线内部的串绕也就越小。在长距离网络传输中,效果也就越好。
        我们说的三类线、五类线、七类线...它们之间的区别就是铜丝直径越来越粗、扭矩越来越小、两根线缆扭的越来越紧、线对之间的间隔物越来越多(十字骨架、铝箔、麦拉、排流线、铜丝编织网)、频率从16MHz到100MHz、250MHz、500MHz、600MHz等等。
        当频率增加时,串扰现象也变得越来越严重 ,这就需要增大铜丝直径,增加线缆的扭矩,增加十字骨架将线缆隔开,增加外护套厚度或增加屏蔽层等等各种生产工艺来解决越来越棘手的串扰问题。不得不说,串扰让线缆结构越来越复杂。
小贴士:
        网线的传输速率越高,那么频率越大,同时造成的干扰越强,也就需要更高的屏蔽手段。在低端的双绞线产品里,绕距是优劣的一个主要参考,但在更高端的双绞线产品里,就不仅仅要考虑的芯线的绕距,还要看串扰的屏蔽手段如何。
 
屏蔽还是非屏蔽 需要考虑
        4、谈到网线的信号串扰屏蔽,我们还可以从这个角度,把网线划分成屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。非屏蔽双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起,成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。
 
        根据屏蔽方式的不同,屏蔽双绞线又分为两类,即STP(Shielded Twisted-Pair)和FTP(Foil Twisted-Pair)。STP是指每条线都有各自屏蔽层的屏蔽双绞线,而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线。屏蔽双绞线有较高的传输速率,100米内可达到155Mbps,比相应的非屏蔽双绞线高。
        目前,我们常见的网线种类,大部分属于非屏蔽双绞线类型。这也是现在大多数局域网所采用的布线传输介质,使用非屏蔽双绞线组网,网线由一定距离长的双绞线与RJ45头组成。
        可能有人会问,既然屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线抗干扰、传输快,那为什么大家不采用屏蔽的五类双绞线呢?这是因为屏蔽双绞线要求整个系统全部是屏蔽器件,包括电缆、插座、水晶头配线架等,同时建筑物需要有良好的地线系统。
        屏蔽双绞线的苛刻环境条件,就注定了这种技术的“脆弱”。一般来讲,在实际施工时,很难全部完美接地,从而使屏蔽层本身成为的干扰源,导致性能甚至可能还不如非屏蔽双绞线。所以,除非有特殊需要,通常在综合布线系统中只采用非屏蔽双绞线。
小贴士:
        非屏蔽双绞线利用物理原理将信号串扰降低,同时也带来了成本的降低,以及网络布线的健壮性。屏蔽双绞线在原理上虽然比非屏蔽双绞线优越,但其技术的脆弱性、资金投入过高,成为软肋。在二者直接进行选择的时候,需要慎重。如果实在需要更高的网络质量,更远的传输距离,用户可以采用在两段双绞线之间安装中继器的方法,取得更好的布线性价比。(多建议安装4个中继器,再多的话同样会影响网络传输)
 
网线制作 线序不可马虎
        5、屏蔽双绞线在布线过程中,会受到制作技术的影响。非屏蔽双绞线虽然具备较好的健壮性,但同样需要科学正规的制作,才能发挥网络性能。
        常规情况,网线压制水晶头之后才能插入网口,压制水晶头的方法是有规则的。网线水晶头有两种做法规则,分别为TIA/EIA568B和TIA/EIA568A。
 
        6、根据网线两端水晶头做法是否相同,有两种网线接法。常见的一种是直通线,网线两端水晶头做法相同,都是TIA/EIA-568B标准,或都是TIA/EIA-568A标准,就是大家常说的B类线/A类线。用于PC网卡到HUB普通口,HUB普通口到HUB级联口。
         还有一种叫做交叉线,网线两端水晶头做法不相同,一端TIA/EIA-568B标准,一端TIA/EIA-568A标准。也就是说,一根网线的两个水晶头做法不同。这种交叉线用于PC网卡到PC网卡,HUB普通口到HUB普通口的连接。
 
        按照上面的规则制作的水晶头,可以让网线传输达到理想的效果。但是,并不是说不按照上面的规则压制水晶头,网线就无法使用。通常情况下,即使不使用标准的网络线缆水晶头压制方法,只要线缆两头的线序是一样的,那么对上网访问造成的影响很难察觉。
 
        但这并不代表不会对网络造成影响,这种非标准的水晶头压制方法,可能在一些情况下导致网络连接失败,此外,还会增加网线本身的串扰,进而影响网络速率,尤其在远距离传输的情况,很容易导致网络不稳定,甚至网络中断。所以,用户既要选择优良的网线,更要科学合理的制作部署网线。
 
编辑点评:
        网线是普遍的网络设备,也是容易让人忽视的。但就是这“普遍”的设备,里面却有“大学问”。尤其现在的网线市场良莠不齐,假冒伪劣产品并不少见,如果你随便等闲视之,选择了伪劣产品,就会埋下日后的隐患。此外,即便是正规网线,也要使用标准方法去制作、部署,不然同样会为网络带来障碍。
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