实验一 双绞线的制作

实验一 双绞线的制作 一、实验目的 (掌握使用5类双绞线作为传输介质； (掌握交叉线和平行线的制作方法； (学会网络电缆测试仪的使用方法。 二、实验设备 (5类双绞线2条； (RJ-45连接器（水晶头）4个； (压线钳1把 (剥线钳1把； (网络电缆测试仪（或万用）1只。 三、实验内容 (制作用于连接对等设备的交叉线1条 (制作用于连接计算机和交换机的平行线1条 四、实验原理 1．认识双绞线 1）概述 双绞线（TP：Twisted Pair）是综合布线工程中最常用的一种传输介质，由两个具有绝缘保护层的铜导线相互缠绕而成。把两根绝缘的铜导线按照一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度：一根导线在传输过程中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便形成了双绞线电缆，如图1-1所示。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般，扭绞长度在14～38.1cm内，按逆时针方向扭绞。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速率方面均受到一定限制，但价格便宜。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP：Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）两种。 虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的，但同样使用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要精心选择和安装双绞线，就可以在有限的距离内达到几百万比特每秒的传输速率。由于利用双绞线传输信息时会向周围辐射，因此，信息很容易被窃听，需花费额外的代价来屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，可以减小辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装时也比屏蔽双绞线电缆困难。 2）分类 EIA/TIA（电子工业协会/电信工业协会）为双绞线电缆定义了几种不同质量的型号。计算机网络综合布线使用第3、4、5类。 第1类：主要用于传输语音（早期的电话线缆），不用于数据传输。 第2类：用于语音传输和最高速率为4Mbps的数据传输，常见于令牌网。 第3类：目前在ANSI和EIA/TIA568中指定的电缆。用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10Base－T。 第4类：该类双绞线的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输，主要用于令牌局域网和10Base-T/100Base-T。 第5类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率100Mbps的数据传输，这是最常用的以太网电缆。 超5类：对现有的UTP 5类双绞线的部分性能加以改善后的线缆，其中的不少性能参数，如近端串绕、衰减串绕比都有提高，传输带宽仍为100MHz。 第6类：是一个新级别的电缆系统，除了各项参数都有较大提高之外，其带宽将扩展至200MHz或更高。 3）性能指标 对于双绞线，用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串绕、阻抗特性、分布电容和支流环路电阻等。 （1）衰减。衰减是沿链路的信号损失的度量。衰减与线缆的长度有关，随着长度的增加，信号衰减也随之增加。衰减用“DB”做单位，表示源传送端信号与接收端信号强度的比率。由于衰减随频率而变化，因此，应测量在应用范围内的所有频率上的衰减。 （2）近端串绕（NEXT）。串绕分近端串绕和远端串绕（FEXT），测试仪主要测量近端串绕，因为存在线路损耗，所以远端串绕的影响较小。近端串绕是指一条UTP链路中一个线对的信号在同一端另一个线对上产生的信号耦合。对于UTP链路，近端串绕是一个关键的性能指标，也是很难精确测量的一个指标，随着信号频率的增加，其测量难度还将增大。 （3）直流环路电阻。指一对导线电阻的和，会消耗一部分信号，并将其转变成热量。11801规格的双绞线的直流环路电阻不得大于19.2Ω，每对导线电阻值的差异不能太大（应该小于0.1Ω），否则表示接触不良必须检查连接点。 （4）特性阻抗。与直流环路电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1～100MHz的电感及电容阻抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。各种不同的线缆有不同的特性阻抗，双绞线电缆常见的特性阻抗有100Ω、120Ω、150Ω。 （5）衰减串绕比（ACR）。在某些频率范围，串绕与衰减量的比例关系是反映电缆性能的另一个重要参数。ACR有时也以信噪比表示，ACR值越大，表示抗干扰能力越强，一般系统要求ACR至少大于10DB。 （6）电缆特性。通信信道的品质是由它的电缆特性来描述的。信噪比（SNR）是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。如果SNR过低，将导致数据信号在接收时，接收器不能分辩数据信号和噪声信号，最终引起数据错误。因此，为了将数据错误限制在一个可接受的范围，必须定义一个最小的可接收的信噪比（SNR）。 4）5类双绞线的线对数 随着快速以太网标准的推出和实施，5类双绞线已经广泛地应用于网络布线系统。以太网在使用双绞线作为传输介质时只需要2对（4芯）线就可以完成信号的发送和接收。在使用双绞线作为传输介质的快速以太网中存在3个标准：100Base-TX、100Base-T2和100Base-T4。其中，100Base-T4标准要求使用全部的4对线进行信号传输，另外2个标准只要求2对线。在快速以太网中最普及的时100Base-TX标准，因此在购买100M网络中使用的双绞线时，不要使用只有2个线对的双绞线。在美国线缆标准（AWG）中对3类、4类、5类和超5类双绞线都定义为4对，在千兆位以太网中更是要求使用全部的4对线进行通信。因此，标准5类双绞线缆中应该有4对线。 2．网线的制作 1）国际标准 双绞线的制作有2种国际标准，分别是EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。下面介绍他们的连接方式，见表1-1。 表1-1 制作双绞线的两种国际标准 EIA/TIA568A EIA/TIA568B 引脚 顺序 介质直接 连接信号 双脚线绕对的排列顺序 引脚 顺序 介质直接 连接信号 双脚线绕对的排列顺序 1 TX+（发送） 白绿 1 TX+（发送） 白橙 2 TX-（发送） 绿 2 TX-（发送） 橙 3 RX+（接收） 白橙 3 RX+（接收） 白绿 4 没有使用 蓝 4 没有使用 蓝 5 没有使用 白蓝 5 没有使用 白蓝 6 RX-（接收） 橙 6 RX-（接收） 绿 7 没有使用 白棕 7 没有使用 白棕 8 没有使用 棕 8 没有使用 棕 EIA/TIA568A和EIA/TIA568B对应水晶头的管脚编号如图1-2所示。 实际上，对于标准接法EIA/TIA568A和EIA/TIA568B，二者并没有本质的区别，只是颜色上的区别，用户需要注意的只是在连接两个水晶头时必须保证： 1、2线对是一个绕线对； 3、6线对是一个绕线对； 4、5线对是一个绕线对； 7、8线对是一个绕线对。 双绞线中，4、5、7、8这四根线没有定义。具体接线时，往往会接成1、2、3、4（前几年在连接NOVELL网和10M网络时就是这样连接的，但由于10M网络相对100M而言带宽窄，连通性好，故连接成1、2、3、4也可以），对于100M的高带宽，这样的连接就不能使其很好地工作。更为严重的是故障的表现方式不尽相同：有的计算机在进行连接后，网卡和集线器/交换机上的指示灯均正常点亮；有的计算机却是网卡上的指示灯正常亮，而集线器/交换机端的指示灯闪烁，从而增加了排错的难度。因此，这个错误要尽量避免。 2）交叉线和平行线（直通线） 通常会看到双绞线的两种常用连接方法：交叉连接和平行连接（直通连接）。下面分别介绍这两种连接方法时的线缆的引脚排序及适用场合。 表1-2 标准的交叉线缆 A端水晶头排列顺序 水晶头引脚顺序 B端水晶头排列顺序 白橙 1 白绿 橙 2 绿 白绿 3 白橙 蓝 4 蓝 白蓝 5 白蓝 绿 6 橙 白棕 7 白棕 棕 8 棕 （1）交叉网线。水晶头一端遵循EIA/TIA568A标准，另一端遵循EIA/TIA568B标准，见表1-2，即两个水晶头的连线交叉连接，A水晶头的1、2对应B水晶头的3、6，而A水晶头的3、6对应B水晶头的1、2。 交叉线缆适用场合：计算机网卡（终端）与计算机网卡（终端）的连接；交换机（或集线器）普通端口与交换机（或集线器）普通端口的连接。 （2）平行网线（直通网线）。水晶头的两端都遵循EIA/TIA568A标准或EIA/TIA568B标准,见表1-3，双绞线的每组绕线都是一一对应的。 表1-3 标准的直通线缆 A端水晶头排列顺序 水晶头引脚顺序 B端水晶头排列顺序 白橙 1 白绿 橙 2 绿 白绿 3 白橙 蓝 4 蓝 白蓝 5 白蓝 绿 6 橙 白棕 7 白棕 棕 8 棕 平行网线适用场合：计算机与网卡（终端）与交换机（或集线器）普通端口的连接；交换机（或集线器）普通端口与交换机（或集线器）UPLINK口的连接。 五、实验过程和步骤 下面分别说明平行网线和交叉网线的制作过程 1．平行线（直通线）的制作 1）利用剪线钳剪下所需要的双绞线长度。至少0.6m，最多不超过100m， 然后用剥线钳在线的端头剥出1.5～2.0cm。（左手持双绞线一端，右手持剥线工具，将双绞线夹在剥线工具刀口上。左手持线不动，右手拨剥线工具旋转3-4圈，松开剥线工具，把剥开部分取下）。有一些双绞线电缆内含有一条柔软的尼龙绳，如果在剥除双绞线外皮时，觉得裸露出的部分太短，而不利于制作RJ-45接头，可以紧握双绞线外皮，再捏住尼龙线往外皮的下方剥开，这样可以得到较长的裸露线。 2）将剥出的4对导线分开，比如将裸露的双绞线中的橙色线对拨向自己的前方，棕色线对拨向自己的方向，绿色线对拨向左方，蓝色线对拨向右方。 3）将绿色线对与蓝色线对放在中间位置，而橙色线对与棕色线对保持不动，即放在靠外的位置。 4）小心地拨开每一对线（不必剥开各对线的外皮，在第6步用压线钳压接RJ-45水晶头时，水晶头的弹簧片能够穿透各对线的外皮，接触上线的铜芯，如果剥掉各对线的外皮，双绞线与RJ-45水晶头的接触不够紧密，容易滑落）。遵循EIA/TIA568A（或EIA/TIA568B）标准规定的线序排列好8条信号线。正确的线序是：白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕（或者白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕）。这里最容易犯错误的地方就是将白橙线与橙线相邻放在一起，也就是将橙色线放到第4的位置，这样会造成串绕，使传输效率降低。将橙色线放在第6的位置才正确。因为在100Base-T网路中，第3只脚与第6只脚是同一对的。 5）将裸露出的线用剪刀或斜口钳剪下只剩约14mm的长度（注意要让8条线齐平，如图1-3所示），再将双绞线的每一根线依序放入RJ-45水晶头的引脚内，第1只脚内应该放白橙色的线，依次类推 (如图1-4所示)。 图1-3 剪平的裸线 图1-4 RJ-45接头和双绞线的连接 6）确定双绞线的每根线已经正确放置后，就可以用压线钳压接RJ-45水晶头了。如图1-5所示，把双绞线插入RJ-45接头后，用力握紧线钳，若力气不够的话，可以使用双手一起压，这样一压的过程使得水晶头凸出在外面的弹簧片针脚全部压入水晶并头内，受力之后听到轻微的“啪”一声即可。如图1-6所示，压线之后水晶头凸出在外面的针脚全部压入水晶并头内，而且水晶头下部的塑料扣位也压紧在网线的灰色保护层之上。（注意：要确保每一根线与接头的弹簧片引脚充分接触）。 图1-5 用压线钳压接RJ-45接头 图1-6 压接好的RJ-45接头 7）按照同样的方法制作另一端RJ-45接头（必须保证网线两端按照相同的线序标准）。市面上还有一种RJ-45接头的保护套，可以防止接头在拉扯时造成接触不良。使用这种保护套时，需要在压接RJ-45接头之前就将这种胶套插在双绞线电缆上。 8）用测线仪测试做好的网线，看看自己做的网线是否合格。通用的网络电缆测试仪如图1-7所示。 打开网络电缆测线仪电源，将网线插头分别插入主测试器和远程测试器，网络测试仪的指示灯闪亮顺序如下： 主测试器：1－2－3－4－5－6－7－8 远端测试器：1－2－3－4－5－6－7－8 图1-7 网络电缆测试仪 如果接线不正常，则会出现如下情况显示： ①当有一根信号线断路时，则主测试器和远端测试器相应的指示灯都不亮，如3号线断路，则则主测试器和远端测试器的3号指示灯都不亮。 ②当有多根线不通时，则有多个指示灯不亮。当网线中少于2根线连通时，则所有的指示灯都不亮。 ③当有短路存在时，则有多个指示灯同时闪亮，如4号线和5号线被短接到一起，则4号灯和5号灯同时闪亮。 ④当有乱序存在时，如3、4乱序，则显示如下： 主测试器：1－2－3－4－5－6－7－8 远端测试器：1－2－4－3－5－6－7－8 2、交叉线的制作 1） 参考直通线的制作方法，按照EIA/TIA568B标准制作网线的一端，即线序的排列为：白橙/橙/白绿/蓝/白蓝/绿/白棕/棕。 2）按照EIA/TIA568A标准制作网线的另一端，即线序的排列为：白绿/绿/白橙/蓝/白蓝/橙/白棕/棕。 3）用测线仪测试做好的网线，看看自己做的网线是否合格。首先打开测试仪的电源，将网线两端的RJ-45水晶头插入网络电缆测试仪，如果网线合格，则网络测试仪的显示如下： 主测试器：1－2－3－4－5－6－7－8 远端测试器：3－6－1－4－5－2－7－8 不是按照这个顺序闪亮，则制作的网线测试不合格。