UTP布线系统中的衰减和干扰问题

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。