5類(lèi)和6類(lèi)數(shù)字通信電纜的傳輸性能分析
(作者未知) 2009/7/30
(接上頁(yè))和C段的時(shí)延1.112×200=222.4bits,每個(gè)中繼集線器(Repeater Hub)的時(shí)延為92bits,終端的發(fā)送接收處理(約9.6μs)時(shí)延約為100bits。所以從終端DTE1到DTE2的總時(shí)延為1.112×200+92×2+5×1.112+100=511.96bits.已接近最小幀長(zhǎng)的界限。為了保險(xiǎn)起見(jiàn),ISO11801規(guī)范規(guī)定從中繼器到終端的距離為90m。
4 結(jié)構(gòu)回波損耗(SRL)對(duì)傳輸性能的影響
SRL是由電纜長(zhǎng)度上特性阻抗的不均勻引起的,歸根到底是由電纜結(jié)構(gòu)的不均勻引起的。由于信號(hào)在電纜中不同地點(diǎn)引起反射,從而引起到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)脈沖展寬與頻率相關(guān)的衰減。信號(hào)脈沖展寬使接收端脈沖重疊而無(wú)法判決,從而限制了系統(tǒng)傳輸速率的提高;頻率相關(guān)的衰減會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)的失真,嚴(yán)重影響正確判決。信號(hào)在電纜中的多次反射還導(dǎo)致信號(hào)功率的衰減,影響接收端的S/N,從而也限制傳輸速率。所以YD/T 1019-1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)5、6類(lèi)數(shù)字電纜的SRL有明確的要求。5類(lèi)纜的SRL要求在20MHz以下低于23dB,在20~100MHz不低于23-10lg(f/20)(dB)。
5 提高電纜質(zhì)量的幾項(xiàng)措施
從上面的分析可知,影響數(shù)字通信電纜傳輸質(zhì)量的主要因素是電纜的結(jié)構(gòu)。電纜結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性和均勻性是電纜生產(chǎn)控制的重點(diǎn)。下面從幾個(gè)方面介紹提高數(shù)字通信電纜質(zhì)量的措施。
5.1降低衰減的途徑
傳輸線的衰減常數(shù)為:
式中R為導(dǎo)體交流回路電阻;C為導(dǎo)體間互電容;G為導(dǎo)體間介質(zhì)電導(dǎo);L為導(dǎo)線電感。
一般情況下,由于G很小,后一項(xiàng)可不考慮。所以,減小R和C是減小衰減常數(shù)α的有效措施。減小R可通過(guò)加大導(dǎo)體直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)(在規(guī)定的范圍內(nèi)),此時(shí)絕緣外徑也應(yīng)成比例增大,以保持電容C不變;減小互電容C可通過(guò)加大絕緣層厚度,或采用絕緣層物理發(fā)泡,減小相對(duì)介電常數(shù)εr來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.2降低線對(duì)間串音(提高NEXT和ELFEXT)的措施
串音來(lái)自于線對(duì)間的電磁場(chǎng)耦合,降低串音主要是降低線對(duì)間電容不平衡。絕緣單線的均勻性和對(duì)稱(chēng)是提高NEXT和ELFEXT的基礎(chǔ)。另一方面,優(yōu)良的絞對(duì)節(jié)距設(shè)計(jì)是提高串音防衛(wèi)度的有力措施。5、6類(lèi)纜的絞對(duì)節(jié)距應(yīng)在9~25mm,且節(jié)距差越大越好,但也要注意不能導(dǎo)致太大的時(shí)延差,因?yàn)橛锌赡艽嬖谕粠瑪?shù)據(jù)的各比特分線對(duì)傳送(1000BASE-T4)的應(yīng)用情況。
5.3 提高SRL的措施
要提高線對(duì)縱向結(jié)構(gòu)的均勻性,保證電纜長(zhǎng)度方向上特性阻抗的均勻一致性。
在單線拉絲絕緣擠出工序中,要保證絕緣外徑偏差在±2μm以?xún)?nèi),導(dǎo)體直徑波動(dòng)±0.5μm以?xún)?nèi),且要求表面光滑圓整,否則,對(duì)絞后的線對(duì)會(huì)有較大的特性阻抗波動(dòng)。單線擠出工序中另一重要的控制參數(shù)是偏心度,偏心度應(yīng)控制在5%以?xún)?nèi)。
絞對(duì)工序也是影響SRL的重要工序。除了絞對(duì)節(jié)距的合理設(shè)計(jì)可提高串音防衛(wèi)度外,為了消除絕緣單線偏心對(duì)特性阻抗的影響,應(yīng)采用有單線“預(yù)扭絞”或“部分退扭”的群絞機(jī)或?qū)g機(jī)絞對(duì),以“細(xì)分”由于單線不均勻造成的特性阻抗的變化,使線對(duì)在總的長(zhǎng)度上阻抗的變化如同微見(jiàn)輕拂平靜水面形成的細(xì)波紋。普通的市話電纜對(duì)絞機(jī)不具備這樣的性能。絞對(duì)中還要注意放線張力的精確控制,防止一根導(dǎo)線輕微地纏繞在另一根導(dǎo)線上,導(dǎo)致電阻不平衡、電容不平衡,引起串音。
5.4 降低時(shí)延和時(shí)延差的措施
時(shí)延是決定5、6類(lèi)纜使用距離的關(guān)鍵參數(shù),由于相速度vp=1/εr ,所以減小絕緣相對(duì)介電常數(shù)εr是降低時(shí)延的重要途徑。5類(lèi)纜可用實(shí)心HDPE(高密度聚乙烯)絕緣,6類(lèi)纜最好用物理發(fā)泡PE或FEP絕緣,以減小εr,并降低時(shí)延τ。減小時(shí)延差的措施是適當(dāng)減小線對(duì)節(jié)距差。
在擠護(hù)套工序中,護(hù)套內(nèi)徑不能太小,否則過(guò)分?jǐn)D壓線對(duì),會(huì)導(dǎo)致相對(duì)介電常數(shù)變大,使電纜的電氣性能變壞。
6 結(jié)束語(yǔ)
從上面的計(jì)論可見(jiàn),LAN數(shù)字通信電纜的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),特別是近、遠(yuǎn)端串音和衰減指標(biāo)均對(duì)通信有重要影響。特性阻抗和時(shí)延指標(biāo)也不能忽視。在高速以太網(wǎng)(100Mb/s以上)中,從CSMA/CD協(xié)議看,傳輸速率與距離成反比,6類(lèi)纜在200Mb/s速率下,使用距離為100m時(shí),雖然BER允許,但鏈路長(zhǎng)度已超過(guò)CSMA/CD的最小幀長(zhǎng),從TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層上不能保證幀的沖突差錯(cuò),檢測(cè)幀的差錯(cuò)將由協(xié)議的高層完成,這會(huì)影響通信的效率。在目前一對(duì)發(fā)送,一對(duì)接收,一對(duì)語(yǔ)音,一對(duì)備用的(10BASE-TX和100BASE-TX)使用情況下,近端串音是主要的噪聲來(lái)源,它主要影響S/N和BER。在千(未完,下一頁(yè))
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