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【双绞线】双绞线是什么 双绞线分类 双绞线接法 双绞线线序
发布时间:2023-11-21
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【双绞线】双绞线是什么 双绞线分类 双绞线接法 双绞线线序

双绞线(Twisted Pair)是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕(一般以逆时针缠绕)在一起而制成的一种通用配线,属于信息信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的,但现在同样适用于数字信号的传输。

一、种类

1、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)

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(Foil Twisted-Pair),STP指每条线都有各自的屏蔽层,而FTP只在整个电缆有屏蔽装置,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,

2、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(,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和标准中指定的电缆,该电缆的传输频率16MHz,最高传输速率为主要应用于语音以太网(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/。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(SNR)、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)超六类或此类产品传输带宽介于六类和七类之间,传输频率为500MHz,传输速度为10Gbps,标准外径6mm。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):传输频率为600MHz,传输速度为10Gbps,单线标准外径8mm,多芯线标准外径6mm,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。

二、双绞线接法详解

一直以来很多人(包括作者)都认为10 Base-T 10M网络使用了网线中8条信号线之4条,而100 Base-T 100M则使用了全部8条信号线(要不怎么那么快呢?)。可是作者前不久在使用一条按所谓10M直连接法(1与3、2与6交换,其余四线接外壳屏蔽)接出的网线时,意外 地发现网络正以100M高速传输,百思不得其解,于是上网查阅了大量资料,加上好几台机实验验证,终于发现了事实真相,那就是,100M的双绞线与10M的标准接法完全是一样!可惜国内站点的看法(代表大多数人的看法)基本与作者老观点一致,或者是虽有提及,但也是讲得语焉不详,没有深究,所以笔者认为有撰写本文之必要。

1 双绞线接头(RJ45)针脚号码定义

2 10M双绞线接头的标准接法

3 100M双绞线接头的标准接法

4 1000M双绞线接头的标准接法

5 各类双绞线的标准接法总结

6 双绞线的标准接法的由来

7 各类双绞线的标准直连接法

8 3类、5类、超5类线有什么不同

9 HUB上的级连口的妙用

双绞线接头(RJ45)针脚号码定义

网卡/HUB端插孔

线缆之水晶接头

(图一)

10M双绞线接头的标准接法

线材要求CAT-3(3类线)

100M双绞线接头的标准接法

线材要求CAT-5(5类线),接头接法与10M完全兼容。

1000M双绞线接头的标准接法

线材要求类增强线,俗称超五类),接头接法与完全兼容。

1000 Base-T双向地使用了RJ45接头中全部信号线。线材用5类线虽然也能工作,但是推荐使用5类增强线。

各类双绞线的标准接法总结

综合上述10M、100M、1000M各种标准,可以发现尽管各标准对线对功能定义稍有不同,但是最终接头的接法都是同一的,如下图所示:

双绞线的标准接法的由来

如图三所示,双绞线的标准接法不是随便硬性规定出来的,而是为了尽量保持线缆接头之布局的对称性而作出,这样一来除了就可以使接头内线缆互相的干扰相互抵消而降到最低,同时也使外界干扰的差分信号值尽量能相等以便抗干扰电路作相减运算来消除之。

所以说我们平时制作网络线时,如果不按标准制作,虽然有时线路也能接通,但是线路内部各线对之间的干扰不能有效消除,从而使信号传送出错率增加,最终导致网络性能下降。

(图三)

事实上我们本文所用的网线接法是EIA/TIA 568B标准,还有一个EIA/TIA 568A的标准,它只不过是将图中的橙线对与绿线对交换了一下位置(也就是绿白-1,绿-2,橙白-3,兰-4,兰白-5,橙-6,棕白-7,棕-8),线缆接头之布局仍然是对称的。

各类双绞线的标准直连接法

10M、100M网卡之间直接连接时,可以不用HUB,这时只需将TX、RX二个线对相互交叉,也就是1与3、2与6交换就行了。而1000M的线对由是双向的,所以它们根本无须交叉,不过为了能向下兼容它们也采用1与3、2与6交换来直连,所以呢,由于1000M各种标准考虑到了对旧标准的兼容,我们只要按1000M的标准制作网线,就能用于各种速度。

下面就是直连线其中一头的具体接法(另一头按标准接法):

(图四)

比对上图与标准接法图,可以发现二者其实只是交换了绿线对与橙线对,细心的人会发现它刚好就是EIA/TIA 568A标准,所以说,直连双绞线的制作的标准接法,就是一头按EIA/TIA 568A,另一头按EIA/TIA 568B接法接线就行了。两头都符合国际标准,这就是按标准做线的好处。

3类、5类、超5类线有什么不同

首先说说,为什么要用双绞线而不是平行线呢? 平行线不是更容易生产吗?

这是因为网络线上通过的是>10MHz的高频信号,这时导线之间的绝缘线相当于一个介电板,它与导线所形成的电容对高频信号起旁路衰减作用(信号相位被滞后),由于信号频率之高而变得不可忽略,所以平行线传递高频网络信号是不行的。

但是如果我们将该平行线对双绞,就会在线对形成电容的同时形成一个串联的电感,草图如下:

由电子电路知识可知,电感的作用刚好与电容相反,它使信号相位超前,只要调整电线的绕度,使线对形成的电感与电容就能够刚好抵消,而且随着线对长度的增加二者的作用均同等程度的增加,理想情况下信号就可以无衰减的在双绞线对上传输了。

由此我们就可以知道,市面上3类、5类、超5类线虽然从外观上看基本类似,其内部肯定有以下几方面区别:一是信号线的绝缘材料不同,线越好,它的介电常数就应该越小,从而使形成的电容越小,二是线对的绕度可能不同(根据绝缘材料介电常数确定)。

还有一点就是越软的线品质越好,这有二方面的原因,一是表明该线的导线含铜量很高(因为纯铜很软),它的直流损耗就会很小,另一面表明该导线可能是多股线而不是单股线,因为多股线对高频信号传递能力强一些。这与另外一种物理现象有关(好象叫集肤效应)。

HUB上的级连口的妙用

通常HUB上都会留一个口用于HUB之间的级连,也就是将许多HUB连在一起用,为了在不级连时充分利用硬件,该接口一般与其旁边一个普通网卡接口是相通的(图五)。另外一种情形是设置一个拨动开关用来改变最后一个网口的功能(图六),那么作为级连用的网口到底有什么不同呢?

(图五)

(图六)

事实上非常简单,级连的网口就是一个标准的双机直连接口,也就是1与3、2与6交叉,想不到吧。

那么我们知道这个事实,就可以:

1、图五情形时,在HUB没电的时候也可以用二条普通网线连接二台电脑,只需将一条网线插在级连口,另一个接它旁边的接口就行。

2、对没有级连口的HUB,我们可以通过一条双机直连线将它与别的HUB级连起来(各插任意一个普通网口即可)。

3、将双机直连线插入HUB之级连口,可以象普通网线一样插其它HUB网口一样连网(1与3、2与6交叉二次,又变回去了嘛),这样你出门只需带一条双机直连线即可,直连与插HUB二不误,上门服务人员特有用。

双绞线线序

双绞线由8根不同颜色的线分成4对线绞合在一起,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。在EIA/TIA-568标准中,将双绞线按电气特性区分为:

三类、四类、五类线。网络中最常用的是五类线和超五类线,已有六类以上的。

做好的网线要将RJ45水晶头接入网卡或HUB等网络设备的RJ45插座内。相应地RJ45插头座也区分为三类或五类电气特性。RJ45水晶头由金属片和塑料构成,制作网线所需要的RJ一45水晶接头前端有8个凹槽,简称“SE”(Position,位置)。

凹槽内的金属触点共有 8个,简称“8C”( Contact,触点),因此业界对此有“8P8C”的别称。特别需要注意的是RJ45水晶头引脚序号,当金属片面对我们的时候从左至右引脚序号是1~8,序号对于网络连线非常重要,不能搞错。

EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。

568A线序

绿白——1,绿——2,橙白——3,蓝——4,蓝白——5, 橙——6,棕白——7,棕线序不常用,现各单位、家庭用的都是568B线序

568B线序

橙白——1,橙——2,绿白——3,蓝——4,蓝白——5, 绿——6,棕白——7,棕——8

("橙白"是指浅橙色,或者白线上有橙色的色点或色条的线缆,绿白、棕白、蓝白亦同)。

双绞线的顺序与RJ45头的引脚序号要—一对应。