计算机网络(第2版)
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2.4.2 双绞线(Twisted Pair Wire)

(1)双绞线的含义

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线按照一定密度互相绞在一起组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm~14cm内,按逆时针方向扭绞,相邻线对的扭绞长度在12.7cm以上。

双绞线既可以传输模拟信号也可以传输数字信号,模拟信号的通信距离一般为几千米到十几千米,而传输数字信号的距离较短。双绞线因为价格便宜而且性能不错,是结构化综合布线工程中最常用的传输媒体之一。

双绞线按照有无屏蔽层,可以分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)两大类。

屏蔽双绞线的屏蔽层可以减少辐射,防止信息被窃听,也可以阻止外部电磁干扰的进入,比同类的非屏蔽双绞线具有更强的抗电磁干扰和抗无线电干扰的能力。在运营商网络中通常采用屏蔽双绞线传送信令和数据。当然,屏蔽双绞线的价格也比非屏蔽双绞线贵。

屏蔽双绞线由外部保护层、屏蔽层与双绞线对组成;无屏蔽双绞线由外部保护层和双绞线对组成,屏蔽层是一层金属编织网。二者的基本结构如图2-6所示。

图2-6 双绞线结构示意图

(2)国际序列标准

国际上最有影响力的3家综合布线组织是ANSI(American National Standards Institute,美国国家标准协会)、TIA(Telecommunications Industry Association,美国通信工业协会)和EIA(Electronic Industries Alliance,美国电子工业协会)。由于TIA和ISO两组织经常进行标准制定方面的协调,所以TIA和ISO颁布的标准的差别不是很大。在北美,乃至全球,在双绞线标准中应用最广的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B(实际上应为ANSI/EIA/TIA-568B.1,简称为T568B)。

EIA和TIA联合发布了双绞线的分类,如表2-2所示。

表2-2 常用的双绞线类别、带宽和典型应用

其中屏蔽双绞线分别有3类和5类两种,非屏蔽双绞线又分别有3类、4类、5类(CAT 5)、超5类(CAT 5E)、6类等多种。5类双绞线的速率可达100Mbit/s,超5类更可达155Mbit/s以上,只有5类或超5类才能用于100Base-TX。屏蔽双绞线因为电缆的外层有一层铝箔包裹用以减小辐射,制作比较麻烦,再加上较非屏蔽双绞线贵,所以在10Base-T或100Base-TX网络中常用的是非屏蔽5类和超5类双绞线。计算机网络中广泛使用的是非屏蔽双绞线。

(3)网线制作

在双绞线标准中应用最广的是ANSI/EIA/TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B(实际上应为ANSI/EIA/TIA-568B.1,简称为T568B)。这两个标准最主要的不同就是芯线序列的不同。

EIA/TIA 568A的线序定义依次为绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕,其标号如表2-3所示。

表2-3

EIA/TIA 568B的线序定义依次为橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕,其标号如表2-4所示。

表2-4

以上两种标准的区别见图2-7。

图2-7 RJ-45水晶头EIA/TIA 568A和568B线序

一般情况下,10/100M以太网双绞线网线使用1、2、3、6编号的线芯传输数据,其他4根线芯可用作其他用途,如同时作为电话线使用,从而节约布线成本。

直通网线连接是指网线两边的RJ-45接头都按同一标准顺序(EIA/TIA 568A或EIA/TIA 568B)连接。交叉网线连接是指网线一边RJ-45接头按EIA/TIA 568A标准顺序连接,另一边RJ-45接头则按EIA/TIA 568B标准顺序连接。在使用过程中,直接互连可以将不同设备连接在一起。如:计算机与交换机,计算机与modem,计算机与路由器等。而交叉互连的作用是将同种设备连接在一起。如:如计算机至计算机,交换机至交换机,这样可以保证两个同种设备(比如交换机)之间发送和接收数据对应起来(见图2-8)。网线之所以分为交叉连接和直通连接,主要是因为以前的设备端口收发线序是固定的,不过,现在的各种设备基本上端口可以自动校正,通信设备的RJ-45接口都能自动适应。遇到网线不匹配的情况,可以自动翻转端口的接收和发射,所以交叉网线的接线方式基本上不再使用了。因此,现在的网线水晶接头,并没有之前那么复杂,只要记住一种线序就可以了。目前一般都是使用EIA/TIA 568B的线序标准。

图2-8 网线的交叉互连与直接互连

EIA/TIA 568B直通网线的制作步骤如下:

①准备好需要的材料。取一条长度适当的双绞线、若干个RJ-45水晶头、双绞线压线钳和双绞线测试仪,如图2-9所示。

图2-9 网线制作的材料

②利用压线钳将双绞线一端的外皮剥去2~3cm(注意不要伤及铜线绝缘层),然后按照EIA/TIA 568B标准的顺序将线芯捋直并拢。

③将芯线放到压线钳切刀处,8根线芯要在同一平面并拢,而且尽量直,留下一定的线芯长度(约14mm)剪齐。

④将双绞线插入RJ-45水晶头中,插入过程力度均衡,直到插入尽头,并且检查8根线芯是否已经全部充分、整齐地排列在水晶头里面。

还有一种RJ-45水晶头保护套,可以防止接头在拉扯时造成接触不良,使用这种保护套时,需要在压接RJ-45水晶头之前就将其套在双绞线电缆上。

⑤用压线钳用力压紧水晶头即可。

⑥测试。将制作好的网线的两头分别插入到双绞线测试仪上,打开测试仪开关测试指示灯。如果是直通网线,两排的指示灯应该同步点亮,否则证明该线芯连接有问题,应该对有问题的一侧重新制作。

以上每一个步骤如图2-10所示。

图2-10 EIA/TIA 568B直通网线制作步骤