网线制作及应用.docx
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网线制作及应用
实验一：
网线制作及应用
通过本次实验的学习，我们将掌握双绞线的制作和连接方法，学会利用串行、并行线实现直接电缆的双机互联方案。
1．1双绞线及其制作
1．1．1双绞线简介
1.认识双绞线
1）概述
双绞线（TP:
TwistedPairwire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。
把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。
双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。
把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，如图1.1所示。
在双绞线电缆（也称双扭线电缆）内,不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38.1cm至14cm内，按逆时针方向扭绞，相邻线对的扭绞长度在12.7cm以上。
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度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。
目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP:
UnshildedTwistedPair）和屏蔽双绞线（STP:
ShieldedTwistedPair）两种。
虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的,但同样适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,就可以在有限距离内达到每秒几百万位的传输速率。
当距离很短，并且采用特殊的电子传输技术时，传输速率可达100Mbps～155Mbps。
由于利用双绞线传输信息时要向周围幅射,信息很容易被窃听，可以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，可以减小幅射，但并不能完全消除辐射。
屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。
类似于同轴电缆，它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。
但它有较高的传输速率，100米内可达到155Mbps。
另外,非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:
1无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间；
2重量轻、易弯曲、易安装；
3将串扰减至最小或加以消除；
4具有阻燃性；
5具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。
图1.1带有水晶头和保护套的双绞线电缆
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五种不同质量的型号。
计算机网络综合布线使用第3、4、5类。
这五种型号如下：
①第1类：
主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代之前的电话线缆），不用于数据传输。
②第2类：
传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。
③第3类:
目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。
该电缆的传输频率为16MHz,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。
④第4类:
该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T。
⑤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为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。
⑥超5类电缆系统（EnhancedCat5）：
它是在对现有的UTP五类双绞线的部分性能加以改善后出现的系统，不少性能参数，如近端串扰（NEXT）、衰减串扰比（ACR）等都有所提高，但其传输带宽仍为100MHz。
⑦6类电缆系统（Cat6）：
它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、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻等。
衰减
衰减（Attenuation）是沿链路的信号损失度量。
衰减与线缆的长度有关系,随着长度的增加,信号衰减也随之增加。
衰减用“db”作单位,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近端串扰
串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）,测试仪主要是测量近端串扰,由于存在线路损耗,因此FEXT的量值的影响较小。
近端串扰（NEXT）损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。
对于UTP链路,NEXT是一个关键的性能指标,也是最难精确测量的一个指标。
随着信号频率的增加,其测量难度将加大。
NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值,它只是表示在近端点所测量到的串扰值。
这个量值会随电缆长度不同而变,电缆越长,其值变得越小。
同时发送端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。
实验证明,只有在40米内测量得到的NEXT是较真实的。
如果另一端是远于40米的信息插座,那么它会产生一定程度的串扰,但测试仪可能无法测量到这个串扰值。
因此,最好在两个端点都进行NEXT测量。
现在的测试仪都配有相应设备,使得在链路一端就能测量出两端的NEXT值。
NEXT测试的结果分别参照表1-1和表1-2。
表1-1各种连接为最大长度时各种频率下的衰减极限
频率（MHz）
最大衰减
信道（100米）
链路（90米）
3类
4类
5类
3类
4类
5类
1
4.2
2.6
2.5
3.2
2.2
2.1
4
7.3
4.8
4.5
6.1
4.3
4.0
8
10.2
6.7
6.3
8.8
6
5.7
10
11.5
7.5
7.0
10
6.8
6.3
16
14.9
9.9
9.2
13.2
8.8
8.2
20
11
10.3
9.9
9.2
25
11.4
10.3
31.25
12.8
11.5
62.5
18.5
16.7
100
24
21.6
表1-2特定频率下的NEXT衰减极限
频率（MHz）
最小NEXT
信道（100米）
链路（90米）
3类
4类
5类
3类
4类
5类
1
39.1
53.3
60.0
40.1
54.7
60.0
4
29.3
43.3
50.6
30.7
45.1
51.8
8
24.3
38.2
45.6
25.9
40.2
47.1
10
22.7
36.6
44.0
24.3
38.6
45.5
16
19.3
33.1
40.6
21
35.3
42.3
20
31.4
39.0
33.7
40.7
25
37.4
39.1
31.25
35.7
37.6
62.5
30.6
32.7
100
27.1
29.3
以上两个指标是TSB67测试的主要内容,但某些型号的测试仪还可以给出直流电阻、特性阻抗、衰减串扰比等指标。
直流电阻
TSB67无此参数。
直流环路电阻会消耗一部分信号,并将其转变成热量。
它是指一对导线电阻的和,11801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2欧姆。
每对间的差异不能太大（小于0.1欧姆）,否则表示接触不良,必须检查连接点。
特性阻抗
与环路直流电阻不同,特性阻抗包括电阻及频率为1～100MHz的电感阻抗及电容阻抗,它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关。
各种电缆有不同的特性阻抗,而双绞线电缆则有100欧姆、120欧姆及150欧姆几种。
衰减串扰比（ACR）
在某些频率范围,串扰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（SNR:
Signal-Noiceratio）表示,它由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。
ACR值较大,表示抗干扰的能力更强。
一般系统要求至少大于10分贝。
电缆特性
通信信道的品质是由它的电缆特性描述的。
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,接收器不能分辨数据信号和噪音信号,最终引起数据错误。
因此,为了将数据错误限制在一定范围内,必须定义一个最小的可接收的SNR。
2.制作双绞线的两种国际标准
1）制作双绞线做法的两种国际标准
双绞线的制作有两种国际标准，分别是EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。
下面我们首先来看看它们的连接方式，见表1-3。
表1-3双绞线做法的两种国际标准
EIA/TIA568A标准
EIA/TIA568B标准
引脚
顺序
介质直接
连接信号
双绞线绕对
的排列顺序
引脚
顺序
介质直接
连接信号
双绞线绕对
的排列顺序
1
TX+（传输）
白绿
1
TX+（传输）
白橙
2
TX-（传输）
绿
2
TX-（传输）
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
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线对是一个绕对；
3,6线对是一个绕对；
4,5线对是一个绕对；
7,8线对是一个绕对；
双绞线中，4/5，7/8这四根线没有定义。
具体接线时，往往不注意接成了1、2、3、4（在前几年做NOVELL网连接10M网络时就是这样连接的，但10M网络相对而言带宽窄，连通性好，故连接成1、2、3、4也可以互访）。
由于100M的高带宽，再连成1、2、3、4就不能很好地工作了。
更为严重的是，该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。
所以这个错误一定要高度重视。
2）直通线缆与交叉线缆
通常，我们会看到双绞线的两种常用的连接方法：
直通线缆和交叉线缆。
下面分别介绍这两种线缆的引脚排序及适用场合。
⑴直通线缆
水晶头两端都是遵循EIA/TIA568A或EIA/TIA568B标准，见表1-4，双绞线的每组绕线是一一对应的。
直通线缆适用场合：
交换机（或集线器）UPLINK口--------交换机（或集线器）普通端口
交换机（或集线器）普通端口--------计算机（终端）网卡
⑵交叉线缆：
水晶头一端遵循EIA/TIA568A，而另一端遵循EIA/TIA568B标准，见表1-5。
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：
交换机（或集线器）普通端口--------交换机（或集线器）普通端口
计算机网卡（终端）--------计算机网卡（终端）
表1-4标准的直通线缆
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
白橙
橙
2
橙
白绿
3
白绿
蓝
4
蓝
白蓝
5
白蓝
绿
6
绿
白棕
7
白棕
棕
8
棕
表1-5标准的交叉线缆
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
说明：
如果两个集线器/交换机的物理距离较远，一般采用级联方式。
需要注意的是：
IEEE802.3u100BASE-TXCLASSII类HUB之间的级联长度不能超过5米，100M以太网中两个交换机的最大距离为100米。
如果已经使用了UPLINK口级联，它旁边的普通端口就不可以再用了。
3.正确识别双绞线
随着快速以太网标准的推出和实施，五类双绞线开始广泛地应用于网络布线。
但是由于个别厂商和网络公司在宣传上的误导，以及部分网络用户对有关标准缺乏必要的了解，致使在选用五类双绞线时真假难辨，不知所措。
然而，一旦选用了不符合标准的五类双绞线，一方面会使网络整体性能下降，另一方面为将来网络的升级埋下了隐患。
下面结合技术和应用，介绍标准五类双绞线的正确识别方法。
为了让大家对双绞线有个较全面的了解，我们先来介绍双绞线的常见类型及特性。
我们知道，计算机局域网中的双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类：
STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率，但价格较高，安装也比较复杂;UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。
除某些特殊场合（如受电磁辐射严重、对传输质量要求较高等）在布线中使用STP外，一般情况下我们都采用UTP。
现在使用的UTP可分为3类、4类、5类和超5类四种。
其中：
3类UTP适应了以太网（10Mbps）对传输介质的要求，是早期网络中重要的传输介质;4类UTP因标准的推出比3类晚，而传输性能与3类UTP相比并没有提高多少，所以一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网（100Mbps）的首选介质;超五类UTP的用武之地是千兆位以太网（1000Mbps）。
根据目前网络布线的实际需要，下面主要介绍5类UTP的正确识别和选择方法。
1）传输速度
双绞线质量的优劣是决定局域网带宽的关键因素之一。
某些厂商在5类UTP电缆中所包裹的是3类或4类UTP中所使用的线对，这种制假方法对一般用户来说很难辨别。
这种所谓的“五类UTP”无法达到100Mbps的数据传输率，最大为10Mbps或16Mbps。
一个简单的鉴别办法是用一条双绞线连接两台100Mbps的设备（网卡到网卡或网卡到集线器），通信时用Windows95/98自带的monitor检测工具对其数据传输率进行监测。
方法为:
①依次选择“开始→程序→附件→系统工具→系统监视器”，将出现“系统监视器”窗口。
如果在“系统工具”中没有“系统监视器”工具时，可通过“开始→设置→控制面板→添加/删除程序→Windows安装程序→系统工具→系统监视器”建立。
②在“系统监视器”窗口中设置监视对象。
选择“编辑”菜单中的“添加项目”选项，在出现的对话框的“类别”列表中选择“Microsoft网络服务器”或“Microsoft网络客户”（注意:
在保证网络连接正常的情况下），在下一个对话框中选择“写入的字节数/秒”或“读取的字节数/秒”。
至于选择“Microsoft网络服务器”或“Microsoft网络客户”，还是“写入的字节数/秒”或“读取的字节数/秒”，读者可任意选择，因为在网络中一个节点发送出的数据应该等于另一个节点接收到的数据。
③设置测试数据的输出方式。
系统提供了折线图、条形图和数字图三种输出方式，可通过窗口工具栏内的按钮来选择。
④进行测试。
最有效的办法是从服务器向你进行测试的工作站上拷贝大量的文件（为了测试的准确性，所拷贝的内容一定要足够多）。
一般来说，显示的峰值数值在4MB/s以上，就基本可以肯定是5类双绞线了（3类线所能达到的峰值数值大约为2.5MB/s）。
2）电缆中双绞线对的扭绕应符合要求
为了降低信号的干扰，双绞线电缆中的每一线对都是由两根绝缘的铜导线相互扭绕而成，而且同一电缆中的不同线对具有不同的扭绕度（就是扭绕线圈的数量多少）。
同时，标准双绞线电缆中的线对是按逆时针方向进行扭绕。
但某些非正规厂商生产的电缆线却存在许多问题:
为了简化制造工艺，电缆中所有线对的扭绕密度相同；
线对中两根绝缘导线的扭绕密度不符合技术要求；
线对的扭绕方向不符合要求。
如果存在以上问题，将会引起双绞线的串扰（指UTP中两线对之间的信号干扰），从而使传输距离达不到要求。
双绞线的扭绕度在生产中都有较严格的标准，实际选购时，在有条件的情况下可用一些专业设备进行测量，但一般用户只能凭肉眼来观察。
需要说明的是，五类UTP中线对的扭绕度要比三类密，超五类要比五类密。
除组成双绞线线对的两条绝缘铜导线要按要求进行扭绕外，标准双绞线电缆中的线对之间也要按逆时针方向进行扭绕。
否则将会引起电缆电阻的不匹配，限制了传输距离。
这一点一般用户很少注意到。
有关五类双绞线电缆的扭绕度和其他相关参数，有兴趣的读者可查阅TIA/EIA568（TIA/EIA568是ANSI于1996年制定的布线标准，该标准给出了网络布线时有关基础设施，包括线缆、连接设备等的内容。
字母“A”表示IBM的布线标准，而AT&T公司的标准用字母“B”表示）中的具体规定。
3）五类双绞线应该是多少对？
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着三个标准：
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，另外两个标准只要求2对线。
在快速以太网中最普及的是100Base-TX标准，所以在购买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。
所以，标准5类线缆中应该有4对线。
4）仔细观察
在具备了以上知识后，识别5类UTP时还应注意以下几点：
①查看电缆外面的说明信息。
在双绞线电缆的外面包皮上应该印有像“AMPSYSTEMSCABLE……24AWG……CAT5”的字样，表示该双绞线是AMP公司（最具声誉的双绞线品牌）的五类双绞线，其中24AWG表示是局域网中所使用的双绞线，CAT5表示为五类；此外还有一种NORDX/CDT公司的IBDN标准五类网线，上面的字样就是“IBDNPLUSNORDX/CDX……24AWG……CATEGORY5”，这里的“CATEGORY5”也表示5类线（CATEGORY是英文“种类”的意思）。
②是否易弯曲。
双绞线应弯曲自然，以方便布线。
③电缆中的铜芯是否具有较好的韧性。
为了使双绞线在移动中不致于断线，除外皮保护层外，内部的铜芯还要具有一定的韧性。
同时为便于接头的制作和连接可靠，铜芯既不能太软，也不能太硬，太软不易接头的制作，太硬则容易产生接头处断裂。
④是否具有阻燃性。
为了避免受高温或起火而引起的线缆损坏，双绞线最外面的一层包皮除应具有很好的抗拉特性外，还应具有阻燃性（可以用火烧一下来测试，如果是正品，胶皮会受热松软，不会起火；如果是假货，遇火就容易燃烧）。
为了降低制造成本，非标准双绞线电缆一般采用不符合要求的材料制作电缆的外皮，不利于通信安全。
1．1．2实验直通线的制作
1.实验要求
⑴通过本实验，学生掌握直通线的制作方法。
⑵用做好的直通线组建简单的局域网。
2.实验设备
⑴超5类非屏蔽双绞线（UTP）两根
⑵RJ45连接器（水晶头）4个
⑶压线钳一把
⑷网络电缆测试仪一只
⑸集线器一个
⑹计算机两台，均装有网卡和Windows操作系统
3.实验过程和主要步骤
1）两个学生一组，按照EIA/TIA586B的标准，制作两段直通线。
2）利用剪线钳剪下所需要的双绞线长度，至少0.6米，最多不超过100米。
然后再利用双绞线剥线器（实际用什么剪都可以）将双绞线的外皮除去2～3厘米。
有一些双绞线电缆内含有一条柔软的尼龙绳，如果您在剥除双绞线的外皮时，觉得裸露出的部分太短，而不利于制作RJ45接头时，可以紧握双绞线外皮，再捏住尼龙线往外皮的下方剥开，就可以得到较长的裸露线。
3）剥线完成后的双绞线电缆如图1.2所示。
图1.2除去外皮的双绞线
4）接下来就要进行拨线的操作。
将裸露的双绞线中的橙色对线拨向自己的前方，棕色对线拨向自己的方向，绿色对线剥向左方，蓝色对线剥向右方。
5）将绿色对线与蓝色对线放在中间位置，而橙色对线与棕色对线保持不动，即放在靠外的位置。
6）小心地剥开每一对线，需要说明的是不必剥开各对线的外皮，因为我们是遵循EIA／TIA568B的标准来制作接头，所以线对颜色是有一定顺序的。
需要特别注意的是，绿色条线应该跨越蓝色对线。
正确的线序是：
白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕。
这里最容易犯错的地方就是将白绿线与绿线相邻放在一起，也就是将绿色线放到第4只脚的位置，这样会造成串扰，使传输效率降低。
应该将绿色线放在第6只脚的位置才是正确的，因为在100Base-T网络中，第3只脚与第6只脚是同一对的，所以需要使用同一对线。
7）将裸露出的双绞线用剪刀或斜口钳剪下只剩约14mm的长度，之所以留下这个长度是为了符合EIA／TIA的标准，您可以参考有关RJ45接头和双绞线制作标准的介绍。
最后再将双绞线的每一根线依序放入RJ45接头的引脚内，第一只引脚内应该放白橙色的线，其余类推（如图1.3所示）。
图1.3RJ45接头和双绞线的连接
8）确定双绞线的每根线已经正确放置之后，就可以用RJ45压线钳压接RJ45接头，要确保每一根线与接头的引脚充分接触。
9）按照同样的方法制作另一端的RJ45接头。
市面上还有一种RJ45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RJ45接头之前就将这种胶套插在双绞线电缆上。
10）用测线仪测试做好的网线，看看自己做的网线是否合格。
这里我们用的测线仪器是ST-248多功能网络电缆测试仪，如图1.4所示。
11）打开测线仪电源，将网线插头分别插入主测试器和远程测试器，主机指示灯从1至8逐个顺序闪亮，如果网线合格，远程测试器也应该按1至8的顺序依次闪亮。
若接线不正常，按下述情况显示：
当有一根网线如3号线断路，则主测试仪和远程测试端3号灯都不亮。
图1.4ST-248网络电缆测试仪
当有几条线不通，则几条线都不亮，当网线少于2根线连通时，灯都不亮。
当两头网线乱序，例如2，4线乱序，则显示如下：
主测试器不变：
1-2-3-4-5-6-7-8
远程测试端为：
1-4-3-2-5-6-7-8
当网线有2根短路时，则主测试器显示不亮，而远程测试端显示短路的两根线的灯都微亮，若有3根以上（含3根）短路时则所有短路的几条线的灯都不亮。
12）用制作好的两根直通线把两台PC和Hub连接起来，构成一个简单的局域网。
13）可以利用Ping命令或通过网上邻居来判断这一局域网的连通性。
如果网络不通，这种情况下网络故障一般有以下两种：
直通线质量不行，拔下来用测试仪器重新测试，排除故障；
集线器和直通线连接不好，拔下来重新连接。
1．1．3实验交叉线的制作
1.实验要求
⑴通过本实验，学生应该掌握交叉线的制作方法。
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