摘 要:大量的业务越来越依赖于网络,也对网络的传输质量和可靠性提出了更高的要求,这就要求网络有很好的传输性能。大多数的网络仍然使用非屏蔽双绞线(UTP)作为主要的传输介质,干扰和衰减是影响网络传输性能的重要因素。影响干扰和衰减的因素复杂,应该对这些因素加以分析并且在工程实践中削弱其影响。
关键词:非屏蔽双绞线(UTP);衰减;干扰
在实际的布线工程验收和网络系统应用过程中,经常发现网络的可靠性和传输质量远远达不到设计预期的效果(即使是投资很大,选择的方案及设备很优秀的网络)。用户主观体验差,仪器检测结果差甚至不合格,还有可能耽误工作。其原因很可能就是没有注意到一些对传输有重要影响的因素。事实上,干扰和衰减就是影响传输性能的重要因素。减少干扰和衰减是改善传输质量、提高网络可靠性的重要途径。
非屏蔽双绞线(UTP)是目前使用最多的网络传输介质,其传输速度高,价格低廉。但在干扰和衰减问题上缺点更为突出,减轻它们的影响很有意义。
一、UTP中的衰减和干扰问题
衰减是信号在传输过程中的损失,这是不可避免的。但需要控制在一定的范围内,避免人为过分地增大衰减。
对UTP传输的干扰主要来自两个方面,一个是来自外部的电磁干扰(EMI)和无线电频率干扰(RFI),另一个是来自线缆内部的串扰。EMI和RFI和周边的环境有关(如周边的电力线和无线电发射装置),而串扰要复杂一些,是电缆中的电噪声起源于电缆中的其他线路,分近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)。技术指标上,近端串扰的影响较大,经常测量的是NEXT值、衰减值、衰减串扰比(ACR)。
使用屏蔽技术可以对干扰起到削弱作用,但成本高,有时还不易实现。双绞线的扭绞也可以削弱串扰和外部干扰,,可以看作是一种自我屏蔽的方法。
串扰和衰减与线缆中铜材的质量,线芯的直径、均匀度、同心度,线芯被覆的绝缘层厚度和均匀度,线芯绞绕的节距、松紧程度,曲率半径、线缆的长度等有直接关系。这些因素的改变就会改变(经常是恶化)衰减和串扰的指标,在施工和网络应用中尤其应该加以注意。
二、降低干扰和衰减的途径:
1. 降低电磁干扰(EMI)和无线电频率干扰(RFI)的影响:
对布线线缆周围的环境做出评估,尽量远离干扰源。例如, 380V的电力电缆就会产生EMI干扰,平行敷设时UTP与其最小间距如下表。如果受客观条件限制不能满足,则应采取屏蔽(用钢管穿入线缆,并接地),可大幅度降低间距要求。
供电功率最小间距(mm)无屏蔽一方屏蔽双方屏蔽<2 KVA13070102~5 KVA15015080> 5 KVA600300150 电梯、空调机房、避雷引下线等都是干扰源,有间距要求,具体可查阅GB50311-2007。
2. 避免使用劣质UTP电缆:
由于劣质电缆内在因素都很低劣,其串扰和衰减指标甚至本身就不合格。另外,因其铜材质量差,铜芯细,还不耐弯折,端接时接触不好,易松动,引入巨大衰减。即使是短的跳线,实际使用中,也有因弯折而内部断裂及RJ-45端接处失效的例子。可以想象,在布线系统中不慎使用了劣质电缆,将带来无穷的烦恼。
3. 布线的电缆长度要求:
衰减和外部干扰会随着电缆长度的增大而增大。距离过远,其指标就会超出许可范围。对UTP布线系统来说,传输距离要控制在100米的范围内。为此,水平布线部分的长度应当控制在90米以内,跳线长度也应该按照许可的值确定。
4. 线缆外部的受力情况:
敷设过程中穿入线缆时拉力过大,会导致UTP电缆变形,影响扭绞的均匀性,自屏蔽作用减弱,串扰加大。有时甚至会拉断电缆,彻底破坏传输能力。一般来说一根含4对线的UTP,拉力不应超过100牛;两根不超过150牛;n根为(n*5+50)牛(但不得超过400牛),拉力要均匀并尽量与受力端走向平行。
5. 最小弯曲半径要求:
线缆弯曲半径过小,会引起衰减增大。一段线缆往往会有多个弯曲,如果每处弯曲半径都不合格,衰减指标就很难合格。线缆弯折时,曲率半径不应该小于线缆外径的4倍(比如外径6mm的UTP,弯折半径不小于24mm)。另外,在端接时也可能产生曲率半径过小问题。比如,解开的扭绞长度太多,重新扭绞时;打线时,线缆处理及放置不合理等等。
6. 端接技术要点:
在布线和最终用户使用时,都会遇到端接问题。包括RJ-45接头的端接、信息模块、跳线模块的端接、配线架的端接等等。即使从交换机到一台工作站,一般也要经过6个端节点,如果每个端接点都增加串扰和衰减,传输质量必然大为降低,不可不慎重。
做RJ-45接头端接时,剥取得电缆长度不能过长,不得损坏铜芯的绝缘层。装配时,扭绞解开后最后截取长度14mm(扭绞解开部分长度过大,串扰加大),并且10mm内不能有交叉(易引起小曲率半径),线序应该按照T-568B或T-568A排列,随意方式的排列很可能导致串扰大增,传输质量下降。线缆插入应饱满,压接牢固,形成良好接触,降低引入的衰减。
做信息模块端接时,解开扭绞的长度也要将可能短,但要注意不要引起其他问题(如小曲率半径、接触可靠性等)。打线结束时,一定将多余的线头截去,否则又将引入串扰。
在对跳线模块和配线架做端接时,应注意的要点和信息模块端接时类似,不再重复。
三、结语
实际上,影响传输性能的因素有很多。就以干扰和衰减两个方面的问题来看,要使它们指标合格,也是不容易的,有时使得布线工程很难达到质量标准。而在使用中,一条不合格的跳线造成的衰减问题,也可能给工作造成损失。所以,明确在布线和网络应用中传输性能所面临的问题,了解质量技术要求,做好每个环节的每一步工作,才能获得所期望的结果。细节决定成败,这在今天的高速多业务多应用的网络环境下,尤其重要。
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