[转贴]：综合布线—非屏蔽双绞电缆

残月寒星

综合布线——非屏蔽双绞电缆


　　综合布线使用的电缆主要有两类：光缆和铜缆。铜缆有双绞电缆和同轴电缆。双绞电缆又分为非屏蔽双绞(UTP)电缆和屏蔽双绞(STP)电缆。在本期的“布线全攻略”中主要探讨非屏蔽双绞电缆。

　　1 非屏蔽双绞电缆中一些较混淆的参数
　　在复杂纷繁的市场竞争中，各厂家为了竞争，在大量的市场宣传出现了一些令用户混淆的用语，在这里介绍几个比较流行的又经常混淆的词。

　　1．1 MHz与Mbps
　　MHz是频率单位，频率的物理含义是在单位时间内运行的周期数，对于电缆来说单位时间一般指秒，频率的单位为赫兹 (Hz)．M的意思是英文million／百万)的缩写，MHz就是指百万赫兹，如超5类线要求在100MHz下能工作，就是说超5类电缆中的电磁波的频率是100MHz的情况下，能正常传递符合标准的网络信号。

　　Mbps是网络流量的单位，bps是英文bitepersecond(比特每秒)的缩写，至于比特就是最基本的二进制编码单位，也就是常说的01010101的一个基本量，(注意它是字节而不是字)至于M的含义同上一样。常说的千兆以太网，就是说要在网络电缆中的网络信息流量(全双工的情况下J不少于1000Mbps，能稳定满足这个网路流量需求的以太网络就是千兆以太网。频率与网络速率之间的关系公式是：C=Wlogl0(1+S／N) (其中C为速率，而W为频率)。因此对于同一电缆网络的网络流量的数值{单位为Mbps)肯定大于工作频率的数值(单位为MHz)，如最常见的是超5类电缆的工作频率是100MHz，但是它却能满足千兆以太网(1000Mbps)的传输。因为网络流量不仅和工作频率有关也和网络编码方式有关，所以用户在看产品介绍时一定要区分好这两个量。

　　1．2　输入阻抗与拟合特性阻抗
　　输入阻抗是二级参数，是用仪器测量出来的，准确的说，在美国EIA／TIA568A的标准中，输入阻抗是采用ASTM4566标准方法测量的。而拟合特性阻抗则是用最小二乘法将扫频的输入阻抗频率曲线拟合为一条光滑的阻抗曲线。

　　既然是拟合的、光滑的，自然很容易通过测试，而输入阻抗的要求就没那么低了，任何频率的差错都可能造成整个电缆的测试不通过。

　　因此，不少厂家在其报告中为回避其产品性能的弱点时，往往选择测试拟合特性阻抗。所以用户在选购电缆时一定要注意报告中的到底是哪个测试量，根据工程的经验，拟合特性阻抗合格的产品测试输入阻抗时，有时会出现相当数量不合格。

　　2 非屏蔽双绞电缆的材料

　　2．1　美国电缆电气规程
　　美国国家电气规程(NEC**)是一套对工作程序进行详细说明的指南，依据这个指南可以将由于电气安装所造成的电击，着火以及爆炸的危险减至最低程度。

　　几乎每一个与电线和电缆工作相关的人员都会与NEC打交道，尤其OEM工程师、电线产品工程师、分销商、安装商及建筑等人员必须在工作中使用NEC指南。

　　尽管NEC包括了所有安装在工厂、写字楼、宾馆、汽车旅馆、公寓楼、住宅区的电线及电缆，这些电缆在楼层，墙壁、天花板中通过，或安装于管道、防火墙及其它露天空间中，美国巡视员测试电线和电缆所依赖的组织之一就是(美国)保险商试验所(UL)。

　　线缆产品代码注释，见图1。

                               
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　2．2　电缆的环保材料及阻燃测试
　　近来发生的许多重大火灾触目惊心，使人们愈加清楚地认识到在灾难性火灾事件中，各种材料燃烧所散发出的有毒气体和浓烟会严重侵害人的生命，使人们在火灾现场难以脱身。

　　而随着商用建筑物综合布线系统的普及，以及在众多布线工程中布线密度的提高，电缆已成为造成火灾的重要危险源。尽管电缆不是起火的原因和主要传播体，权威人士认为其燃烧安全性必须引起重视，电缆工业界也在多年前就不惜精力和成本，借助相应的技术和标准，为用户改善电缆在室内的使用安全性，因为烟雾、腐蚀气体和毒性气体是极其危险的。

　　目前，国内各类布线电缆主要还是以PVC外护套为主，而PVC材料随着工作时间的延长，会发生绝缘老化，发脆，因而传输性能的安全稳定性会大大降低，这点已达成共识。PVC电缆为达到一定的阻燃能力，会增加一些含卤素阻燃剂，但在燃烧时就会散发出HCI等有害气体和烟雾，如果在环境中达到5％以上时，人会在数分钟内迅速昏迷，甚至死亡，丧失在第一时间逃离灾难现场的可能性。

　　因此，随着人们环保安全意识的不断增强，在国内外的重大工程中环保型电缆即“低烟无卤无毒”阻燃电缆的运用将会越来越普遍。目前，国内有关电缆的防火等级的相关标准也正在制定中。

　　下面将着重讨论有关“低烟无卤无毒”阻燃材料的测试方法、遵循的相关标准、指标等，以帮助用户甄别优质、安全的环保型电缆。

　　(1)无卤素

　　究竟什么是“无卤素”?——卤素(Halogen)是从希腊语过来的，指构成盐的元素。卤素包括溴、碘、氟、氯和放射性易挥发的元素砹。”无卤素”就是指产品完全不含这类元素。

　　一种材料是否含卤素，可以通过不同的方式测定。最简单的方法是斧石试验。用线拴着一小块预测试的材料放到煤气灯的蓝焰上，如火焰变成绿色，说明试样含卤素。临时情况下也可用火柴做这个试验，但火焰通常不够亮，分析较困难。

　　要精确地确定无卤性可以使用IEC 60754标准系列。这个测试程序的目的是确定电缆的绝缘护套材料在燃烧时是否会释放腐蚀性气体。通过PH值和传导性能的强烈变化可以测出极小数量的卤素或类似混合物。

　　IEC60754规定：测得PH数值大于4．3，电导率小于10µs／mm时，为无卤、低腐蚀标准。

　　(2)试验设备，见图2

                               
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试验设备主要由下列仪器组成：
　　◆燃烧炉，长约170mm
　　◆通气量测定仪
　　◆2个洗气瓶，其中1个瓶带2个电极
　　◆充有合成空气的压缩瓶
　　◆PH测量仪
　　◆传导性能测量仪

　　(3)测试过程
　　燃烧炉预热到750—800~C，把一根内置试样的石英管推入炉内，同时开始计时。在试样燃烧的前5min，每隔lmin测一次PH值和电传导性能，接下来的25min每隔5min测一次。

　　(4)烟雾浓度
　　燃烧的一个重要特点表现在材料产生烟雾。而在电缆上使用的塑料本来就很容易生烟，因此只能用相应的附加剂来减弱

                               
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浓烟产生。根据IEC 61034—1或CENELECHD606用3m的立方体试验来测量烟雾浓度。

　　这个测试方法采用接近实际环境的条件，对燃烧电缆的烟雾浓度进行测量。

　　各种材料的烟雾浓度可以通过相关试验得到。

　　(5)试验设备，见图3

　　试验箱由一个内部尺寸为3m x 3mx 3m的方形屋和一个带光源、硒光电管的光度测量系统组成，光度测量系统安装高度2．15m。

　　矩形槽内装酒精作为燃烧源。一个功率为10~15m3／min的鼓风机确保烟雾均匀分布一块档风板防止槽上产生火焰涡流。

　　(6)试验过程
　　接通鼓风机电源并点燃酒精。与光电源相连的记录仪记下光减弱量。
　　
　　酒精熄灭后，超过5min没有光减弱，或者试验时间达到40min，可以结束。

　　如果能达到下面的光传输值，该电缆材料就达到低烟标准，见表1。

　　◆单根导线或单根电缆测试
　　一根600mm长的电缆试样垂直固定在前壁开通的金属箱内。火焰长度175mm的丙烷燃烧器如下安装：从试样的上部固定端往下量_~450mm，在这个位置上火焰锥与电缆以45”接触，内部蓝焰锥长度55mm。

　　如果试样还没被烧着时火焰自行熄灭，并且燃烧损坏没有到达试样上端，测试通过。

　　◆咸束电缆测试
　　350cm长的电缆试样用铁丝固定在梯形测试架上，试样数量由预定的测试方式决定，架垂直挂在燃烧炉背壁上。空气通过底板上的进气口引入尺寸b--Im，t--2m，h=4m的燃烧炉，通气量约为4．5NlOm3/min。通气孔应起到“烟囱”作用，以便使各类电缆的燃烧传导能尽量根据经验作出判断。丙烷平面燃烧器(离地600mm)以75mm宽的火焰与试样接触，见图4。

　　德特威勒电缆系统公司推出的LSOH”低烟无毒无卤”阻燃电缆为橙色，产品系列包括：各类非屏蔽、屏蔽电缆和光缆，见图5。该系列产品，严格按照上述相关国际标准及测试方法，已在国内外重大工程中得到应用。
3 非屏蔽双绞电缆的技术发展

　　3．1　铜缆上传输10Gbps
　　2002年11月10-15日在夏威夷举行的IEEE 802大会上，一个名为“10GBase-T的挑战与解决方案”的讲座吸引了很多人参加，这个讲座讨论了利用非屏蔽双绞铜线传输10Gbps以太网的标准问题。会上IEEE 802．3和标准执行委员会(SEC)一致通过成立IEEEl0GBase-T研究组，来评估对利用UTP水平电缆传输10Gbps数据速率，距离达到TIA／EIA 568B和ISO／IECll801建筑物内布线标准所规定的lOOm距离(即连接工作区和通信机房)进行标准化的可行性。

　　Category 5e／ClassD线缆支持10Gbps的可能性是很微小的，因为要想基于目前Category 5e／ClassD线缆的4对线所得到的100MHz带宽传输10Gbps需要至少5000种编码电平才能实现，而如此多的电平是完全无法识别的。

　　目前在Category 5e／ClassD线缆中传输1000Base-T(千兆以太网)只使用了5种编码电平。要减少电平数量就需要更高的带宽，然而一旦超过100MHz，那么就不再是”标准的”Category 5e／ClassD线缆。由于目前市场已经大规模迁移到CategoryUClassE线缆，这类线缆支持250MHz带宽，所以它更适合用来支持10Gbps技术。

　　IEEE期待着ISO／IEC和TIA线缆协会提供支持，说明关于UTP线缆在更高频率工作时性能如何的测试方法和测试数据，这样就可以对数字信号处理(DSP)进行优化，以保证当数据速率为10Gbps时有足够的性能余量达到10误码率要求。

　　10GBase-T研究组被给予了1年时间来起草建议，10GBase·T标准的全部完成预计需要大约3年时间。

　　3．2 电缆制作工艺的新技术
　　Belden公司的新月形设计，可以保证每个线对均”锁定”到位，从而保障安装期间，线对与线对间的移动降至最低限度。无论在安装之前或之后，此种设计均提供稳定的串扰和阻抗性能，见图6。而使用传统的非屏蔽双绞线设计方法，电气变化(特别是超过100MHz的电气变化)将会加剧。
图六　Belden MediaTwist独特的新月形结构

                               
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双绞线对的每根导线应该是另一个线对的“镜像”，这对于保持线对的均衡性是至关重要的。这样，共模信号就可以实现噪音抑制优化性能。MediaTwist保障实现了终极的均衡线对特征。这不仅有利于保持信号的完整性，而且可以减少电缆辐射，见图7。

图七 粘连线对导体结构的一致性与非粘连线对的比较

                               
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MediaTwist在所有的关键电气参数方面均实现了非常好的性能增益，增强了信息强度、提高了精度、减少了噪音，见表2。

电气特征 Media Twist与5类比较的改进
最大直流电阻失衡 改善100%
最大电容失衡 改善567%
最大时延偏差 改善125%
阻抗和结构回损 改善50%
衰减串扰比 改善110%
功率累积串扰 改善200%
衰减 改善20%
验证的频率范围 改善250%

　　同时MediaTwist通过平衡方法实现了高度的衰减和串扰比，使衰减和串扰均得到了控制和优化。不仅使MediaTwist电缆改进了信号完整性，而且改进了信号强度，从而实现了良好的性能平衡，见图8。

图八 非粘连线对电缆与粘连线对电缆安装后的结构比较：

                               
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　　基于独特的物理结构，MediaTwist可以实现当今和未来多媒体网络的应用，并且在一根电缆中可以传输多种信号，称为“护套共享”。

　　以上通过参数、材料、制作工艺等几个方面，介绍了非屏蔽双绞电缆的一些特色、特点在下期的“布线全攻略“我们将与大家共同探讨”综合布线之屏蔽电缆”，敬请关注。

libanghai

五类哪些产品比较好一点

tianlsh

2楼的现在普通布线都用超五类啦

dlcp

不同牌子的质量差距大吗？（不包括假货）

onemind

不过，假冒得也挺多的

秦琼

现在我们普通家庭和公司用的是超五类线吗？

ysq_china

看来这些朋友
都是做布线的，今后大家多多学习啊！