雙絞線的深層物理原理以及網(wǎng)線的幾種常見分類

網(wǎng)線數(shù)據(jù)傳輸最大距離對網(wǎng)絡比較了解的朋友，都知道雙絞線有一個“無法逾越”的“100米”傳輸距離。無論是10M傳輸速率的三類雙絞線，還是100M傳輸速率的五類雙絞線，甚至1000M傳輸速率的六類雙絞線，最遠有效傳輸距離為100米。在綜合布線規(guī)范中，也明確要求水平布線不能超過90米，鏈路總長度不能超過100米。也就是說，100米對于有線以太網(wǎng)而言是一個極限，這個極限是從網(wǎng)卡到集線設備的鏈路長度。

100米最大距離是怎么得來的？是什么造成了雙絞線的100米傳輸距離上限?這就要深究一下雙絞線的深層物理原理了。
網(wǎng)絡的傳輸，其實就是網(wǎng)絡信號在雙絞線上的傳輸，作為一種電子信號，在雙絞線中傳輸時，必然要受到電阻和電容的影響，這就導致了網(wǎng)絡信號的衰減和畸變。信號的衰減或者畸變達到一定的程度，就會影響到信號的有效、穩(wěn)定傳輸。因此，雙絞線有傳輸距離限制，那么具體是怎么計算出100米的上限呢？5類UTP、超五類UTP主要是為計算機網(wǎng)絡服務的，按快速以太網(wǎng)的100Base-TX規(guī)定，其通信速率為100mbps，100mbps以太網(wǎng)傳送1位數(shù)據(jù)所花的時間（又名”位時間”）可計算如下：1位時間=1/100mbps=10ns以太網(wǎng)是采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)(載波監(jiān)聽多點接入/碰撞檢測)共享通信信道的，當引入交換后，仍離不開這一技術(shù)。一個鏈路兩端均連有設備，這兩個設備可能會在同一時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，造成沖突，此時沖突域為2。沖突將會丟失數(shù)據(jù)包。為避免由于沖突所造成的丟包，以太網(wǎng)采用了沖突檢測和后退重發(fā)技術(shù)。為了做到后退、重發(fā)，必須保證一端在傳送完一個數(shù)據(jù)包前可檢測到?jīng)_突。以太網(wǎng)最小的幀長64字節(jié)，即512位。按100mbps速率計算，傳送512位需時512位*10ns=5120ns。數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡中傳輸，當通過不同部件時均會產(chǎn)生延遲，五類UTP的延時為5.56ns/m。在設計以太網(wǎng)時，要求遵守一個中繼規(guī)則，這個規(guī)則又稱為黃金規(guī)則或5-4-3-2-1規(guī)則，此規(guī)則不但適用于10mbps的以太網(wǎng)，也適用于快速以太網(wǎng)。這個規(guī)則要求環(huán)行沖突延遲不得超過512位時，對于100mbps的傳輸率，即為5120ns。環(huán)行中，網(wǎng)絡元件有電纜、中繼單元、MAU和DTE等，把它們的延時加起來，再乘2，即得出環(huán)行延時，同時也可計算出環(huán)行沖突直徑。按此理論，可計算出為保證一個最小幀發(fā)送完畢之前信號所能傳輸?shù)淖钸h距離。這就是為何要將鏈路跨距限定為100米的理由。當超過100米時，由于不能及時檢測出沖突，因沖突而受到破壞的信息包傳送完畢，而且被接收方接收，此信息包因通不過驗證而被迫丟棄，此時后退重發(fā)的機制未被激活，故而會造成包的丟失。當傳輸速率低于100 mbps時，在實際應用中，可適當放寬100米的限長。必須聲明，這樣做實際雖然有效果，但并不符合標準。在認證測試時，必須加以說明，否則將有可能產(chǎn)生一些問題，比如產(chǎn)品質(zhì)保。實際施工時的最大線纜距離由上文可見，在使用PoE供電時，為何會規(guī)定網(wǎng)線最大長度不得超過100米。但實際施工時，為保證工程質(zhì)量，一般取80-90米。請注意，這里的傳輸距離指的是最大速率的情況，比如100M，如果將速率下降到10M，傳輸距離通?？梢匝娱L到150-200米(視網(wǎng)線質(zhì)量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術(shù)來決定的，而是由網(wǎng)線類別和質(zhì)量決定。雖然實際施工中，質(zhì)量較好的網(wǎng)線能夠突破100米距離的限制，設備也能夠正常工作，但這種做法并不值得推薦。因為有的潛在問題并不會立即呈現(xiàn)，而是隨著時間推移慢慢出現(xiàn)，這會造成后續(xù)維護問題。最簡單的情況比如說帶寬的升級，使得原來能在100米以上距離正常工作的設備在網(wǎng)速大大提升后將不能正常工作。線纜類別和質(zhì)量對傳輸距離的影響五類線（Cat 5）就是現(xiàn)在市面上最常見的標準網(wǎng)線，但是不同廠家生產(chǎn)的質(zhì)量相差很大，尤其在國內(nèi)這種以價格為導向的大環(huán)境下，很多廠商為了降低成本，將銅線用銅包鐵、銅包鋼替代，導致網(wǎng)線傳輸距離下降，甚至發(fā)生網(wǎng)絡不穩(wěn)定、丟包等現(xiàn)象，而設備廠商往往會背黑鍋，也真是冤。所以如果要使PoE發(fā)揮最佳效果，一定要使用質(zhì)量好的網(wǎng)線，不能因小失大，影響工程整體質(zhì)量。
超五類線（Cat 5e）：與五類雙絞線相比，超五類雙絞線的衰減和串擾更小，可提供更堅實的網(wǎng)絡基礎，滿足大多數(shù)應用需求（尤其支持千兆位以太網(wǎng)1000Base-T的布線），給網(wǎng)絡的安裝和測試帶來了便利，成為目前網(wǎng)絡應用中較好的解決方案。超五類線的傳輸特性與普通五類線的相同，但超五類布線標準規(guī)定，超五類電纜的全部4對線都能實現(xiàn)全雙工通信。
六類線（Cat 6）：該類電纜的傳輸頻率為1MHz～250MHz，六類布線系統(tǒng)在200MHz時綜合衰減串擾比（PS-ACR）應該有較大的余量，它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用。六類與超五類的一個重要的不同點在于：改善了在串擾以及回波損耗方面的性能，對于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡應用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型，布線標準采用星形的拓撲結(jié)構(gòu)，要求的布線距離為：永久鏈路的長度不能超過90米，信道長度不能超過100米。六類線與超五類線在傳輸距離上沒有嚴格的區(qū)別，即單段最大傳輸距離都是100米。當然六類線在傳輸距離上可以適當增加，所謂的100米指的是超過后就無法滿足1000M帶寬等相關的技術(shù)指標，帶來速度下降等問題。