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双绞线电缆及其原理、分类和适用标准

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】: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。超五类双绞线又称为超五类网络线。双绞线传输利用差分传输原理,在发射端将视频信号变换成幅度相等、极性相反的视频信号,通过双绞线传输后,在接收端将两个极性相反的视频信号相减变成通常的视频信号。交叉线缆的水晶头一端遵循TIA/EIA-568-A标准,另一端则采用TIA/EIA-568-B标准。双绞线插入水晶头后,每条线都能良好地接触水晶头中的插针,避免接触不良。

双绞线电缆及其原理、分类和适用标准

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。根据美国通信工业协会/电子工业协会(Telecommunications Industry Association/Electronic Endustry Association,TIA/EIA)为双绞线电缆定义的型号,第五类双绞线的增强版超五类双绞线被大量应用于远程全数字视频监控系统。超五类双绞线又称为超五类网络线。双绞线可分为非屏蔽双绞线(Un-shielded Twisted Pairwire,UTP)和屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pairwire,STP)两大类,STP又分为铝箔屏蔽双绞线(Foil Twisted Pairwire,FTP)和铝箔-铜网双层屏蔽双绞线(Shielded-Foil Twisted Pairwire,S-FTP)两种情形。

双绞线传输利用差分传输原理,在发射端将视频信号变换成幅度相等、极性相反的视频信号,通过双绞线传输后,在接收端将两个极性相反的视频信号相减变成通常的视频信号。这样能有效地抑制共模干扰。即使在强干扰环境下,其抗干扰能力远比同轴电缆好。而且通过对视频信号的处理,其传输的图像信号也比同轴电缆清晰。同一根网线相互之间不会发生干扰。共模干扰是指同时加载在各个输入信号接口的共有的信号干扰。共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。

(一)超五类网络线结构及应用

1.超五类网络线的结构

超五类网络线由四对八芯线构成,如图5-28所示。超五类网络线可支持多种布线结构和多种传输媒体,如语音、数字、电文、图像、视像通信等局域网络环境。因其结构简单、价格低廉、传输速率快等,在视频监控系统中得到大量的应用。

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图5-28 UTP超五类网络线实物图及结构示意图

2.双绞线的制作

双绞线制作方法有两种国际标准:TIA/EIA-568-A和TIA/EIA-568-B,而双绞线的连接方法主要有直连、交叉和反转三种。直连线缆水晶头两端都遵循TIA/EIA-568-A或TIA/EIA-568-B标准。交叉线缆的水晶头一端遵循TIA/EIA-568-A标准,另一端则采用TIA/EIA-568-B标准。反转线缆是一端遵循TIA/EIA-568-A标准而另一端遵循反向的TIA/EIA-568-A标准,或一端遵循TIA/EIA-568-B标准而另一端遵循反向的TIA/EIA-568-B标准。

直连线缆用于将计算机连入到Hub或交换机以太网接口,或在结构化布线中由配线架连到Hub或交换机等。

交叉线用于将计算机与计算机直接相连、交换机与交换机直接相连,也用于将计算机直接接入路由器的以太网接口。

反转线用于将计算机连到交换机或路由器的控制端口,在这个连接场合,计算机所起的作用相当于是交换机或路由器的超级终端

(1)直连网线的制作

第一步:剪断。根据实际需要先测量要制作网线的长度,加上大约10%左右的冗余量,利用压线钳的剪线刀口剪出所需长度的网线。

第二步:剥皮。先把双绞线的灰色保护层剥掉,可以利用压线钳的剪线刀口将线头剪齐,再将线头放入剥线专用的刀口,稍微用力握紧压线钳慢慢旋转,让刀口划开双绞线的保护胶皮,然后把这一部分的保护胶皮去掉。注意,压线钳挡位距剥线刀口的长度通常恰好为一个水晶头的长度,大约为15mm,过长或过短都会影响到网线的质量,如图5-29所示。剥线过长一是不美观,二是网线不能被水晶头卡住,容易松动。剥线过短,因有外皮,相对太厚,不能完全插到水晶头底部,造成水晶头插针不能与网线芯线完好接触。

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图5-29 用压线钳剥线操作

第三步:排序。剥除外皮后可见到双绞线网线的4对8条芯线,并且可以看到每对的颜色都不同。每对缠绕由一条有颜色的芯线加上一条有相应颜色与白色相间芯线组成。四条全色芯线的颜色分别为棕色、橙色、绿色和蓝色。每对线都是相互缠绕在一起的,制作网线时必须将4个线对的8条细线一一拆开、理顺、捋直,然后按照标准的线序排列整齐。

将水晶头有塑料弹片的一面向下,有针脚的一面向上,使有针脚的一端指向远离自己的方向,有方型孔的一端对着自己。此时,最左边的是第1脚,最右边的是第8脚,其余依次顺序排列。

目前,最常使用的布线标准有两个,即T568A标准和T568B标准。T568A标准的线序从左到右依次为1—白绿,2—绿,3—白橙,4—蓝,5—白蓝,6—橙,7—白棕,8—棕,如图5-30a所示。T568B标准的线序从左到右依次为1—白橙,2—橙,3—白绿,4—蓝,5—白蓝,6—绿,7—白棕,8—棕,如图5-30b所示。在网络施工中一般采用T568B标准。当然对于一般的布线系统工程,T568A也同样适用。注意,排列的时候应该注意尽量避免线路的缠绕和重叠,还要把线缆尽量拉直。

第四步:剪齐。把线尽量抻直(不要缠绕)、压平(不要重叠)、挤紧理顺(朝一个方向紧靠),然后用压线钳把线头剪平。双绞线插入水晶头后,每条线都能良好地接触水晶头中的插针,避免接触不良。如果以前外皮剥得过长,则可以在这里将过长的细线剪短,保留的去掉外层绝缘皮的部分约为14mm,这个长度正好能将各细导线插入到各自的线槽。如果该段留得过长,一是会由于线对不再互绞而增加串扰,二是会由于水晶头不能压住护套而可能导致电缆从水晶头中脱出,造成线路的接触不良甚至中断。

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图5-30 T568的两种标准示意图

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图5-31 压线钳压制网线

第五步:插入。一手以拇指和中指捏住水晶头,使有塑料弹片的一侧向下,针脚一方朝向远离自己的方向,并用食指抵住;另一手捏住双绞线外皮,缓缓用力将8条导线同时沿RJ45头内的8个线槽插入,一直插到线槽的顶端。

第六步:压制。确认无误之后就可以把水晶头插入压线钳中间的压线槽内进行压线了。透过水晶头检查一遍线序无误后,就可以用压线钳压制RJ45头,如图5-31所示。将RJ45头从无牙的一侧推入压线钳夹槽后,用力握紧线钳,只要听到轻微的“啪”的一声即可,将突出在外面的针脚全部压入水晶头内。注意,如果力气不够大,则可以使用双手一起压。

第七步:用网线测试仪进行测试。如果测试仪上8个指示灯都依次绿色闪过,则证明网线制作成功。若出现任何一个灯为红灯或黄灯,就证明存在断路或者接触不良现象。此时,最好先将两端水晶头再用网线钳压制一次,测后如果故障依旧,再检查一下两端芯线的排列顺序是否一样,如果不一样,则剪掉一端重新按另一端芯线排列顺序制作水晶头。如果芯线顺序一样,但测试仪在重测后仍显示红灯或黄灯,则表明其中肯定存在对应芯线接触不好的情况。制作方法不同,测试仪上指示灯亮的顺序也不同,如果测试的线缆是直连线,则测试仪上的灯应依次闪烁;如果测试的线缆是交叉线,则其中一侧同样是依次闪烁,而另一侧则会按3、6、1、4、5、2、7、8的顺序闪烁。

(2)制作交叉线

第一步:按照制作直连线的步骤制作线缆的一端。

第二步:用剥线工具在线缆的另一端剥出一定长度的线缆。

第三步:用手将4对绞在一起的线按白绿、绿、白橙、橙、白蓝、蓝、白棕、棕的顺序拆分开来并小心地拉直。注意,切不可用力过大,以免拉断线。

第四步:调整线的颜色顺序,也就是交换橙线与蓝线的位置。(www.xing528.com)

第五步:将线整理平直并剪齐,确保平直线的最大长度不超过1.2cm。

第六步:将线放入RJ-45插头,在放置过程中注意RJ-45插头的塑料弹片朝下,并保持线的颜色顺序不变。

第七步:检查已放入RJ-45插头的线颜色顺序,并确保线的末端已位于RJ-45插头的顶端。

第八步:确认无误后,用压线工具用力压制RJ-45插头,以使RJ-45插头内部的金属薄片能穿破线缆的绝缘层,直至完成交叉线的制作。

第九步:用网线测试仪检查自己所制作完成的网线,确认其达到交叉线线缆的合格要求,否则按测试仪提示重新制作。

(3)制作反转线

第一步:按制作直通连线的步骤制作线缆的一端(T568A标准)。

第二步:用剥线工具在线缆的另一端剥出一定长度的线。

第三步:用手将4对绞在一起的线按棕、白棕、橙、白蓝、蓝、白橙、绿、白绿的顺序拆分开来并小心地拉直。

第五步:将线整平直并剪齐,确保平直最大长度不超过1.2cm。

第六步:将线放入RJ-45插头,在放置过程中注意RJ45插头的塑料弹片朝下,并保持线的颜色顺序不变。

第七步:翻转RJ-45头方向,使其塑料弹片朝上,检查已放入RJ-45插头的线颜色顺序是否和端2颜色顺序一致,并确保线的末端已位于RJ-45插头的顶端。

第八步:确认无误后,用压线工具用力压制RJ-45插头,以使RJ-45插头内部的金属薄片能穿破线的绝缘层,直至完成反转线的制作。

第九步:用网线测试仪检查已制作完成的网线,确认其达到反转线的合格要求,否则按测试仪提示重新制作线缆。

(二)双绞线应用于视频监控的优势

双绞线具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点。但是,通过双绞线传输视频信号会产生较大的衰减,所以用双绞线远距离传输视频信号时,须加置信号放大器和补偿设备。加上一对双绞线视频收发设备后,可以将图像传输到1~2km之外。视频监控系统中用双绞线传输视频信号具有相对明显的优势。

(1)传输距离远、传输质量高。由于在双绞线收发器中采用了我国具有自主知识产权的“加权视频放大”等处理技术,可极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减及不同频率间的衰减差,保持了原始图像的亮度、色彩及实时性,在传输距离达到1km或更远时,图像信号基本无失真。如果采用中继方式,传输距离会更远。

(2)布线方便、线缆利用率高。在楼宇大厦内已铺设的局域网或以太网的双绞线中任取一对,都可传送一路视频信号,无须另外布线。一根5类线缆内有4对双绞线,如果使用一对线传送视频信号,另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、其他信号或进行供电,提高了线缆利用率,同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦。

(3)抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰,即使在强干扰环境下,双绞线也能传送较好的图像信号。一根线缆内的几对双绞线分别传送不同的信号,相互之间不会发生干扰。

(4)可靠性高、使用方便。利用双绞线传输视频信号,在前端要接入专用发射机,在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格便宜,使用起来也很简单,无需专业知识,也无太多的操作,一次安装,长期稳定工作。

(5)价格便宜,取材方便。可使用已广泛布设的IP网络或以太网等,价格便宜,给工程应用带来极大的方便。

(三)双绞线与同轴电缆应用于视频监控系统时的成本比较

同轴电缆在200m以下距离范围内使用较为广泛,其使用简便,传输质量基本能满足要求。当传输距离增加时,同轴电缆在性价比上和双绞线相比就处于劣势了。

市场背景分析:SYV 75-5的同轴电缆价格1.5元/m,同轴放大器价格300元/台;超5类UTP电缆的价格0.8元/m,双绞线视频传输设备的价格为600元/套。

以视频传输距离为300m和600m两种情况,比较使用同轴电缆和双绞线的传输成本。

(1)假定视频监控系统中监控点数为8,每个监控点距控制中心约300m。

使用同轴电缆的成本测算为1.5元/m×300m×8=3600元。

使用双绞线电缆的成本测算:因为四路图像可以共用一根超5类UTP电缆,所以网络中只需两根超5类UTP电缆。0.8元/m×300m×2+600元/套×8=5280元。

(2)假定视频监控系统中监控点数为8,每个监控点距控制中心约600m。

使用同轴电缆的成本测算:为保证图像质量,每路图像要加入一级放大器。1.5元/m×600m×8+300元/台×8=9600元。

使用双绞线的成本测算:因为四路图像可以共用一根超5类UTP电缆,所以网络中只需两根超5类UTP电缆。0.8元/m×600m×2+600元/套×8=5760元。

结论,随着传输距离增加,双绞线较同轴电缆传输的性价比明显更好。如果网络中还有控制信号等其他信号传输,双绞线传输的成本优势会更加明显。另外,双绞线的传输距离达到1.5km左右时仍能保证较好的图像质量,但同轴电缆传输达到1km左右时就难以达到较好的图像质量了。

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