欢迎来到云乔科技(北京)有限公司官方网站!
服务热线: 400-152-6766 / 010-68968799

业务微信
解决方案 Case
News 解决方案

诗人的双绞线电缆物理学指南

时间: 2021-02-08
浏览次数: 32

我曾经上过一位教授的课,这位教授喜欢用两种方式来解释各种概念。首先,他会深入发掘某个概念背后的数学理念,在黑板上写满各种方程式,并阐述它们之间的关系。他将这称之为“工程师的视角”。之后,他会再对这个概念做一次解释,但这次,完全不涉及数学。他将这称之为“诗人的视角”。

 诗人的双绞线电缆物理学指南                                                 

那么,为什么通讯电缆是双绞线结构,而输电电线却是直的?这完全是出于带宽的考虑。电力信号的频率很低,因此无需担心带宽,但这却是通讯电缆需要考虑的问题。沿着电线传输的高频信号会产生磁场,在临近电缆中引起感应信号。这些感应信号被称为“串扰”,因为在使用老式的模拟电话线路时,你经常可以听到电话中的背景对话,而这正是感应信号造成的。

 

想象一下,你电脑的网络接口正在传输一个信号。当一个信号从发送端线路发出时,接收端线路会同时产生一个感应信号。这样麻烦就来了,因为根据以太网的运行规则,如果其他人在“发言”(发送信号),你就得停止“发言”。但如果你的计算机每次试图“发言”的时候,它都能听到自己的发言,所以会立刻停止信号发送动作。如此一来,连电子邮件都发送不出去了。

 

事实上,感应信号的强度要比原始信号小很多倍,如此一来这个问题就没那么严重了。但信号接收器需要非常灵敏。这是因为高频信号在电缆中传输时会发生衰减。例如,IEEE 802.3标准对1000BASE-T双绞线的信号规定最大损耗值为24dB,相当于信号抵达你的计算机以太网接口相比从远端发射时的原始强度衰减6%。所以串扰信号不得超过这个水平。距离计算机接口越远,接收信号的强度就越大,也越不容易受到串扰的影响。这意味着距离发射器最近的地方串扰问题最严重,因此这里的关键指标就被称为近端串扰(NEXT)。

诗人的双绞线电缆物理学指南

工程师们有很多巧妙的方法来解决近端串扰(NEXT)的问题。首先,数据信号会以“差分”模式编码并输入电缆,意思是一根导线上的每一个正脉冲都会同相对应的配对导线上的负脉冲形成匹配。这意味着电缆会产生强度相同但极性相反的电磁场,二者会相互抵消,从而消除串扰。但如果只是让一对电缆彼此间保持平行,其中一根电缆会距离一个磁场更近,因此一根电缆的电磁场会比另一根稍强,最终还是会存在稍许串扰。

 

第二个方法是把电缆拧成麻花状。这种方法会令电缆之间的距离发生变化,时而更靠近正极导线,时而更靠近负极导线。这有利于抵消感应效应,减少甚至消除串扰。但如果线对的绞距相同,则有可能在整个距离中与磁场保持相同的间距,造成更大的串扰。这时就需要引入第三根电缆,让线对拥有不同的绞距,从而令它们在整个传输距离中不会与同一根导线保持相同的距离。

诗人的双绞线电缆物理学指南

不同的绞距正是当你在使用电缆测试仪测试线对时发现它们有着不同长度的原因。如果将线对解开,平直地伸展开来,绞距大的电缆要更长一些。长度差异通常在5%或者更多。TIA标准对电缆长度的限制以最短的线对为准。

 

尽管导线在模块(RJ-45)连接器中只在一小段距离中呈平行状态,但在安装好的链路中,它们通常是最主要的近端串扰致因。而且在安装连接器时,即使稍稍多解开一点缠绕也可能显著增强感应效应,导致链路认证失败。

 

较新的设计方案则通过其他方法来获得更好的抗串扰性能,包括通过在电缆中使用隔层,更仔细地控制绞距,以及将线对粘合在一起。而一些新的技术,例如10GBASE-T和PoE,对链路的要求不仅仅是更优秀的抗串扰性能。但在谈到优质布线时,串扰依然是最重要的参数之一。

 


News / 相关解决方案 More
2023 - 12 - 14
点击次数: 12
背景华东的某医疗机器人公司,主要从事医疗相关的机器人的研发和生产。在研发和调试某型号手术机器人过程中出现卡顿故障、通信传输丢包、误码率较高等问题。在排除其他因素后,怀疑是机器人的内部通信线缆出现了故障。全新的通信线缆都通过了导通仪、万用表的导通测试,但在更换上这些线缆后,故障依然存在。客户邀请福禄克工程师对线缆进行排障和故障原因分析。研判福禄克工程师到达该公司现场后了解到,该公司研发的机器人自身带有伺服电机,会产生静电、电磁和射频噪声,使得机器人内部的通信线缆处于强电磁干扰的环境中。因此除了常测试的信号衰减、串扰、回波损耗等用以衡量线缆质量的参数外,还需要着重考虑线缆的屏蔽完整性和抗电磁干扰能力。产线的稳定运行和产品的标准品质与底层通讯线缆的可靠性息息相关,通讯线缆的可靠性受线缆本身性能以及周边环境因素等多方位影响。万用表和导通仪仅能用于判断线缆的通断,并不能判定线缆的传输性能和抗干扰性能...
2023 - 11 - 21
点击次数: 4
提前预防,全面认证,精准排障。福禄克网络助您避免繁琐低效的日常工作,从根本上为数据中心全生命周期保驾护航!当前,在数字新科技引领下,全球数据中心产业呈现“科技潮涌期”。 在新基建和数字经济腾飞的背景下,为进一步优化布局,解决能耗及需求匹配,以及应对信息和应用数量的不断增长,小型和大型数据中心都在不断扩大容量,以容纳越来越多的有源设备和比以往更多的链路,同时还需要实现高带宽、低延迟的设备间的数据传输。无论数据中心的规模和类型以及交换机拓扑结构和应用如何,连接数据中心设备所需的所有链路的底层布线基础设施都应依据国际标准,国家标准或行业标准所确立的性能要求进行相应测试,才能保证数据中心网络的高可靠性。为了保证数据中心物理层的稳定性,福禄克网络提供一整套预测性维护解决方案,以帮助数据中心在建设全流程阶段提早发现针对网络物理层的问题,防患于未然,从根本上保证数据中心运行的安全可靠,提高后续运维的工作...
2023 - 03 - 30
点击次数: 49
7.清洁光纤的最佳方法是什么?如果您检查了光纤端面,发现它很脏,有两种清洁方法。第一种方法为干式清洁法(不用清洁剂) — 使用一键式清洁器。将光纤插头插入至清洁器头上的适配器,将其按下(推),待发出喀哒声即可,然后(可用光纤显微镜)检查其是否洁净。如果脏污情况很严重,则可能须重复上述步骤多次。干式清洁法在大多数情况下都有效,但如果不起作用,或者可能存在油性污渍(图1),则建议采用湿式清洁法。用于湿式清洁法的工具很多,且大多数工具的工作方式均相同。首先,将少量光纤清洁剂涂于清洁材料上(请勿使用酒精,它可能会使情况变得更糟),然后,使光纤的端面接触清洁材料的潮湿部分,然后将其在整个材料上拖曳至干燥的部分。这种“接触和拖曳”过程可以重复多次,记住要使用清洁材料的干、湿不同部分。清洁后,再次(用显微镜)检查光纤。如果光纤仍然很脏,则可能存在划痕或凹痕,可以尝试再次清洁或考虑更换光纤。图1. 使用酒...
2023 - 03 - 15
点击次数: 11
4.不同颜色都代表什么含义?光纤的颜色通常表示其类型。TIA和ISO标准采用相关规则,您很容易分辨正在使用的电缆类型,从而大大降低将两个不兼容的光纤连接在一起的可能性。以下是光纤护套颜色的含义,需要注意以下几点:某些情况下,可能会不遵循上述规则,包括专用光纤、室外光纤光纤束(颜色用于标识不同纤芯)和军事设施。如有疑惑或进行故障诊断和排除时,请仔细检查光纤护套,查看其上印刷的光纤类型说明。适配器也具不同的颜色,并且在测试中起着至关重要的作用。5.为什么有些损耗结果是正值,而有些损耗结果是负值?最常见的原因是前面提到的参考值设置错误。让我们举个例子来说明。假设您想称一下宠物们的重量。您先称一下自己的体重——即“参考体重”。然后,您抱起每只宠物,并记录总重量。假设您获得了以下结果:这显然有问题——仓鼠的体重不可能是负数。如果您重复对Harry的测量并不断得出负数的结果,那么显然参考是错误的——其...
地址:中国 · 深圳 · 宝安中心区 · 宝源路F518时尚创意园15栋3层
400-152-6766
客服热线:(服务时间 8:00-20:00)
Copyright ©2019 - 2020 云乔科技(北京)有限公司
犀牛云提供企业云服务