2.1 认识双绞线
1.常见的双绞线
双绞线是一种常见的链路层传输介质,用于综合布线工程。它是由两条绝缘的导线按照一定的规则相互缠绕(通常是逆时针方向)而形成一种通用的配线,属于通信网络的传输介质。它有屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)两种类型。屏蔽双绞线在导线和外层绝缘层之间加了一层金属材料(一般是铝箔),可以增强信号的抗干扰性,但也增加了成本和部署难度。
双绞线的级别是根据ISO/IEC 11801-1:2017标准来划分的,常用的级别有D、E、EA、F级,分别对应超五类、六类、超六类、七类双绞线。双绞线的分级和性能差异如表2-1所示。
表2-1 双绞线的分级和性能差异
注:双绞线布线相关的标准还有GB 50311、EIA/TIA 568、YD/T 1019-2013等。随着时代的变化,各个标准存在版本的更替。
ISO/IEC 11801标准在2001年的版本中将五类线的要求提高到了超五类线的水平,使其能够支持千兆以太网。因此,表2-1中的D级实际上包括了五类线和超五类线。市场上还有一些区分五类线和超五类线的产品,但是只能适用于百兆以太网的五类线已经很少见了。
表2-1中的“带宽”一词有两种不同的含义。一种是指电子电路的固有通频带,也叫作频宽,它表示电路能够稳定工作的频率范围。另一种是指数据传输率,也就是每秒传输的比特数。这两种含义在日常语言中经常混用,但实际上有很大的区别。带宽和数据传输率之间有密切的联系,一般来说,带宽越大,数据传输率越高。
最常用双绞线的是超五类线和六类线。这两种线在内部结构和性能方面有一些差异。在8.1节中,我们将详细介绍这两种线的内部结构,以及如何通过连接水晶头来制作一根完整的双绞线。
七类双绞线是一种较新的双绞线,但是使用范围不太广。它的带宽比超六类双绞线更高,可以替代光纤局域网,同时降低成本。从价格来看,光纤线和七类双绞线差不多,但是如果考虑光纤网卡、光纤交换机、光纤路由器等设备的价格,七类双绞线就更有优势了。
2.双绞线布线的配件
在双绞线的工程布线中,需要使用一些配件,比如配线架、理线架等。
理线架是一种栏栅状的金属架,可以固定在机柜上,用于管理线缆。它没有网络通信功能,但是可以使线缆有序和稳定,方便维护和管理。为了快速找到线缆,可以在网线上贴上标签纸,标明双绞线两端连接的设备和端口号。如图2-1所示,双绞线从理线架的栏栅中穿过。
配线架是一种连接跳线的装置,主要功能是方便检查和管理布线,同时可以灵活地改变连线的端口。配线架的正面是一个可以插拔水晶头的面板,背面接线柱,可以用打线器将双绞线固定到接线柱上,如图2-2所示。这个结构类似于墙壁上的电源插座面板。插座的背面连接的是电源线,插座的前面可以插上电器的插头。配线架通常安装在机柜上,背面连接远端来的双绞线,正面可以通过跳线(一种较短的双绞线)来连接其他设备。配线架的样式有很多种,可以根据细节设计来选择。例如,有些配线架采用多个卡接模块的设计,如果出现故障,可以单独拆下一个模块来维修;有些配线架带有理线盘结构,可以将不同长度的线缆收纳在理线盘中,使机架看起来更整洁美观,同时也减轻线缆的拉力;有些配线架是后置折叠式的,可以方便地进行布线。
图2-1 理线架和配线架的正面
3.双绞线布线的工具
在进行双绞线的布线时,需要用到一些工具,如打线器、压线器、寻线仪等。
使用打线器,可以方便地将双绞线的八根导线分别插入连接件(如配线架、网线面板等)的八个打线柱的卡槽中,并且切掉多余的线缆头。在这个过程中,双绞线的外层绝缘层被打线柱穿透,使得双绞线的线芯和连接件的金属部分接触,实现电信号的传输,同时线缆被卡槽固定。
图2-2 配线架的背面
压线钳是制作双绞线的必备工具。它可以完成剥线、剪线和压线的操作,如图2-3所示。它的具体使用方法将在8.1节中详细介绍。
要在一堆双绞线中找到同一根线的两端,可以使用寻线仪。寻线仪由发射器和接收器两部分组成,如图2-4所示。把双绞线的一端插入发射器,打开开关,然后用接收器靠近双绞线,就会听到蜂鸣声,这样就可以在远处找到双绞线的另一端了。它的原理是发射器发出一定频率和强度的信号,信号沿着双绞线传播,接收器检测到信号后,经过放大、滤波等处理,转换成声音信号。有些寻线仪还有对线功能,可以检测双绞线两端的线序是否正确。这个功能在8.1节的测试部分有详细说明。
为了更方便地定位双绞线的另一端,有些厂商生产了一种带光丝的双绞线。这种双绞线在普通线的基础上增加了高亮度的光丝,图2-5给出了它的横截面示意图。当用强光电筒或手机闪光灯照射双绞线的一端时,另一端会发光,这样就可以很容易地找到双绞线的另一端了。
图2-3 压线钳
图2-4 寻线仪
图2-5 带光丝的双绞线
4.智能配线系统
为了适应不同的使用场景,很多厂商推出了智能配线系统,即通过电子化的方式来实现配线(不需要人工插拔跳线,而是通过管理系统来控制)。有些产品还可以通过图形化的界面展示链路层的连接情况,甚至可以识别网络设备并生成网络拓扑图。