双绞线应用及抗干扰分析

【摘 要】 双绞线是计算机接入网络中不可缺少的传输介质，所以我们有必要对双绞线有一个较完整的认识，才能在生产实践中正确的应用。

【关键词】 双绞线 信号

双绞线是一种大家都很熟悉的，在很多方面都得到广泛应用的电信号传输介质。它是由两条互相绝缘的铜导线按一定密度的螺旋结构绞合成绞线对。线对绞合的结果，降低了外界电磁场对双绞线的干扰以及双绞线线对之间的串扰，使传输线的特性阻抗能保持恒定。

随着计算机通信网的迅猛发展，在网上的商业应用和多媒体等服务也得以迅猛推广。要享受网上的各种服务，用户的计算机必须以某种方式接入网络，而双绞线是计算机接入网络中不可缺少的传输介质，所以我们有必要对双绞线有一个较完整的认识，才能在生产实践中正确的应用。

1 双绞线分类

1.1 双绞线按制作工艺可分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线

非屏蔽双绞线，线芯是八根相互绝缘的铜线两两对绞组成，线对之间也进行了相应的绞合。外部环绕一层塑料外皮。这种线有一定的抗干扰性能，价格便宜，可以满足一般的要求。

屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的区别是在绞线与外皮之间加了一层铜丝网或金属制成的屏蔽，这种线外形较粗，抗干扰性好，传输品质佳，价格当然也较贵。屏蔽双绞线实际上是铝箔屏蔽双绞线、铝箔铜网双层屏蔽双绞线和独立屏蔽双绞线的统称。

（1）铝箔屏蔽双绞线用铝箔做成屏蔽层，在铝箔屏蔽层和内层聚酯塑料皮之间有一根消耗导线。在屏蔽层外是电缆外皮。

（2）铝箔铜网双层屏蔽双绞线用铝箔和铜网构成屏蔽层。其提供了比铝箔屏蔽双绞线更好的电磁屏蔽特性。

（3）独立屏蔽双绞线中，每一个线对的外面都包上了铝箔屏蔽层，在最外面又包以铜网屏蔽层，这种结构不仅能够有效的阻止外界电磁源的干扰，也使线对间的串扰得到了有效的控制。

1.2 双绞线按传输速率来分为3类、4类、5类和超5类等四种

3类与4类只适用于10M以太网，5类用于100M快速以太网，超5类则用于1000M的网络。以太网中的10M、100M是指网络每秒中可以传输多少位数据，而每8位数据就是一个字节。因此，可以计算出以太网传输量的高峰值分别为：

10M÷8=1.25M/s

100M÷8=12.5M/s

2 双绞的应用

双绞线在一般情况下，由4对铜芯线两两绞合在一起，分成8种不同的颜色，分别是“橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕”每条双绞线通过两端安装的RJ45连接器将各种网络设备连接起来。10M、100M的以太网要求使用双绞线的4根（2对）线，而1000M以太网则需要使用全部8根（4对）线进行通讯。按美国线缆标准（AWG）规定：网卡上RJ45接口的1脚、2脚作为发送端，3脚、6脚作为接收端。在EIA/TIA布线标准中规定了双绞线有两种接法：EIA/TIA568B标准和EIA/TIA568A标准（如表1）。

直通线：两头都按B线序标准连接。

交叉线：一头按A线序连接，一头按B线序连接。

双绞线的最大有效距离是100m，但并不是说百米之内的网线随时都会畅通无阻。如果我们只考虑让网卡上RJ45水晶头的引脚与集线器上RJ45水晶头的引脚一一对应，其结果很容易产生串扰问题。串扰如果超过一定的限度就会影响信息传输。对网络来说意味着因错误信号而浪费有效的带宽，甚至无法通信。所以，较稳妥的做法是按标准线序制作水晶头，这样可以充分利用双绞线的电气特性来保证信号的传输。

3 双绞线抗干扰原理

3.1 外部干扰

外部干扰主要来自相临的线对和交流电。

由安培定则可知，有电流流过的导体周围会产生磁场，交变的电流产生交变的磁场。又由电磁感应知识可知，处在变化磁场中的闭合导体会感应产生电流，而在抑制电磁感应的方法中，缩小感应回路圈围面积是一种有效的方法。线对绞合的结果，必然会减小感应回路的面积，因而能减小导线中的感应电流，减小外部干扰。同时，在相临绞合圈围之间产生的感应电流会相互抵消。如果绞合圈围的环数是偶数，则感应电流为零。如果绞合圈围的环数是奇数，总的感应电流只等效为一个环的作用（如图1）。

3.2 线间串扰

线对两两绞合还可以减小线间的干扰。因为，一根导线的电流产生的磁通和另一根导线的电流产生的磁通符号相反，数值相等，因而互相抵消（如图2）。

4 故障实例

在一次网络接入过程中，以双绞线方式连接的某几个工作站，用10/100M的网卡和集线器传输数据。故障现象，双绞线长度在30m左右时能正常传输，大于40m就不行。首先，怀疑双绞线质量差，后改用优质UTP5类双绞线，故障依旧；其次，怀疑集线器性能差，调换了集线器，故障不能解决。通过详细排查，最后发现问题出在双绞线与RJ 45水晶头的连接上。双绞线与RJ 45水晶头连接时采用的是简单的一一对应连接法，忽略了将第三脚与第六脚用同一对绞合线，导致了远距离计算机无法通信。究其原因是因为，采用一一对应方式连接，若双绞线较短时，线上累积的感应电流较小，干扰表现不明显。但网络繁忙或高速运行时，也会出现丢失数据（掉包）的现象。若网络设备间连接线距离较远时，虽然双绞线两端的连通性是好的，能够通过网线测试仪的检测，但其线上累积的感应电流较大，感应电流和信号电流的叠加必然会引起发送信号与接受信号的误差，从而产生误码，轻则丢失数据（掉包），重则无法通信。