双绞线电缆的屏蔽与非屏蔽设计

双绞线（Twisted Pair）电缆类似于电话线，由绝缘的彩色铜线成对组成，每根铜线的直径为0.4～0.8mm，两根铜线互相缠绕在一起。双绞线对中的一根电线传输信号信息，另一根被接地并吸收干扰。将两根线缠绕在一起有助于减少干扰的影响。干扰是通过分贝（dB）进行度量的。当附近电线传输的信号损害了另一对的信号时，即发生了所谓的干扰现象。干扰的另一种形式是电缆间干扰，主要发生于相邻电缆的信号干扰另一根电缆的信号传输，若网络管理员将许多电缆捆在一起的时候，电缆间干扰将成为一种真正的危害。

在一对电线中，每英寸的缠绕越多，对任何形式的噪声的抗噪性就越好。质量越好，价格越高的双绞线电缆将包含越多的缠绕。每米或每英尺的缠绕率也将导致更大的衰减，为最优化性能，电缆生产厂商必须在串扰和衰减减小之间取得一个平衡。

由于双绞线被广泛用于许多不同的领域以及不同的目的，它形成了上百种不同的设计形式。这些设计的不同之处在于它们的缠绕率、所包含的电线对的数目、所使用的铜线级别、屏蔽类型（若有）以及屏蔽使用的材料等。一根双绞线电缆可以包括1～4200对电线对，早期的网络电缆合并了两对电线对：一对负责发送数据，一对负责接收数据。现代网络一般使用包含2～4对电线对的电缆，从而可有多根电线同时发送和接收数据。

1991年，两个标准组织，TIA（电信工业协会）和EIA（电子工业协会），在TIA/EIA 568标准中完成了他们对双绞线的规范说明。从那以后，这两个组织也一直继续在为新的以及被修改的传输介质修订国际标准。他们的标准目前覆盖的内容包括电缆介质、设计以及安装规范，TIA/EIA 568标准将双绞线电线分割成若干类。主要包括一、二、三、四或五类，不久又出现了六类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA 568标准，局域网经常使用三类或五类电缆。

双绞线电缆是目前局域网中最通用的电缆形式，它相对便宜，灵活且易于安装，同时在中继器放大信号前它能跨越更远的距离（虽然不如同轴电缆传的远）。双绞线电缆能轻易地应用于多种不同的拓扑结构中，但更多的是应用于星型和星型拓扑结构中。此外，双绞线电缆能应付当前所采用的更快的网络传输速度。由于双绞线电缆的广泛使用，它有可能被应用于即传输速度更快的网络中。双绞线电缆有一个缺点，那就是由于其灵活性，它比同轴电缆更易遭受物理损害。相对于同轴线带来的好处，这个缺点是一个可以忽略的因素。所有的双绞线电缆可以分为两类：屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。

3.1.2.1　屏蔽双绞线

正如其名所示，屏蔽双绞线（STP）电缆中的缠绕电线对被一种金属（如箔）制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。一些STP使用网状金属屏蔽层。这层屏蔽层如同一根天线，将噪声转变成直流电（假设电缆被正确接地），该直流电在屏蔽层所包围的双绞线中形成一个大小相等，方向相反的直流电（假设电缆被正确接地）。屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消。影响STP屏蔽作用的因素包括：环境噪声的级别和类型，屏蔽层的厚度和所使用的材料，接地方法以及屏蔽的对称性和一致性，图3-4描绘了一根STP电缆。

图3-4　屏蔽双绞线

3.1.2.2　非屏蔽双绞线

非屏蔽双绞线（UTP—Unshielded Twisted Pair）电缆包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。正如名字所示，UTP没有用来屏蔽双绞线的额外的屏蔽层。因此，UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。图3-5描述了一根典型的UTP电缆。STP和UTP的一些特性总结如下：

图3-5　非屏蔽双绞线

（1）吞吐量：STP和UTP能以10Mbit/s的速度传输数据，CAT5 UTP以及在某些环境下的CAT3 UTP的数据传输速度可达100Mbit/s。高质量的CAT5 UTP也能以每秒1GB的速度传输数据。

（2）成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜态级别、缠绕率以及增强技术。一般来说，STP比UTP更昂贵。

（3）连接器：STP和UTP使用的连接器和数据插孔看上去类似于电话连接器和插孔。

（4）距离：在不使用中继器的情况下，STP和UTP的传输距离都是大约100m，这不是说只能传递100m，而是说超出100m的范围，信号就明显的容易受到干扰。

3.1.2.3　RJ45的连接与制作过程

在局域网中，通常将单独的微机或终端利用通信线路相互连接起来，遵循一定的协议，进行信息交换，实现资源共享。其中，通信线路，即传输介质常用的有：双绞线、同轴电缆、光纤等。从性价比和可维护性出发，大多数局域网使用非屏蔽双绞线（UTP）作为布线的传输介质来组网。

常见的网线由一定距离长的双绞线与RJ45头组成。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。在EIA/TIA-568A标准中，将双绞线按电气特性区分有：三类、四类、五类线。网络中最常用的是三类线和五类线，目前已有六类以上线。第三类双绞线在LAN中常用作为10Mbit/s以太网的数据与话音传输，符合IEEE 802.3 10Base-T的标准。第五类双绞线目前占有最大的LAN市场，最高速率可达100Mbit/s，符合IEEE 802.3100Base-T的标准。

做好的网线要将RJ45水晶头接入网卡或HUB等网络设备的RJ45插座内。相应的RJ45插头座也区分为三类或五类电气特性。RJ45水晶头由金属片和塑料构成，特别需要注意的是引脚序号，当面对金属片的时候从左至右引脚序号是1～8，这序号做网络连线时非常重要，不能搞错。(www.xing528.com)

EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。

标准568A：橙白——1，橙——2，绿白——3，蓝——4，蓝白——5，绿——6，棕白——7，棕——8；

标准568B：绿白——1，绿——2，橙白——3，蓝——4，蓝白——5，橙——6，棕白——7，棕——8。

在整个网络布线中应用一种布线方式，但两端都有RJ-45 plug的网络连线无论是采用端接方式A，还是端接方式B，在网络中都是通用的。双绞线的顺序与RJ45头的引脚序号一一对应。10M以太网的网线使用1，2，3，6编号的芯线传递数据，100M以太网的网线使用4，5，7，8编号的芯线传递数据。

现在一般都采用4对（8芯线）的双绞线主要是为适应更多的使用范围，在不变换基础设施的前提下，就可满足各式各样的用户设备的接线要求。例如，可同时用其中一对绞线来实现语音通信。

100BASE-T4 RJ-45对双绞线的规定如下：

（1）2用于发送，3、6用于接收，4、5，7、8是双向线。

（2）2线必须是双绞，3、6双绞，4、5双绞，7、8双绞。

不同应用环境下双绞线的制作方法有：

图3-6　直通UTP连接

（1）PC等网络设备连接到HUB时，用的网线为直通线，如图3-6所示。双绞线的两头连线要一一对应，此时，HUB为MDI-X口（普通口），PC为MDI口（级连口）。10Mbit/s网线只要双绞线两端一一对应即可，不必考虑不同颜色的线的排序，而如果使用100Mbit/s速率相连的话，则必须严格按照EIA/TIA 568A或568B布线标准制作。

（2）在进行HUB级连时，应把级连口控制开关放在MDI（Uplink）上，同时用直通线相连，如图3-7所示。

图3-7　使用直通UTP电缆连接多集线器

如果HUB没有专用MDI口（级连口）或者无法使用MDI口（级连口），必须使用MDI-X口（普通口）级连，这时，可用交叉线（又称级连线）来达到目的（如图3-8所示）。这里的交叉线，就是在做网线时，用一端RJ-45 plug的1脚接到另一端RJ-45 plug的3脚；再用一端RJ-45 plug的2脚接到另一端RJ-45 plug的6脚。可按相关色谱制作：A端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；B端：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕。具体见图3-9。

图3-8　使用交叉UTP电缆连接多集线器

图3-9　级连UTP电缆（交叉线）

注意，级连HUB间的网线长度不应超过100m，HUB的级连不应超过4级。因交叉线较少用到，故应做特别标记，以免日后误作直通线用而造成线路故障。另外交叉网线也可用在两台微机直连。