CAT网线之线对间干扰简述

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你一定有过这样的体验，当接听座机电话时，如果同时有人打手机给你，那么你在座机电话中会听到几秒钟的“咯咯咯咯”的干扰声音。这些干扰声就是你身边的手机在与手机基站进行初始化通话连接时辐射出的强电磁波信号，它们是从空中进入电话线后产生的“感应噪声”。这种辐射信号进入话机后会被话机内部的非线性电子元器件进行“二次加工”(即检波/整流)，放大后传到电话听筒里就成了你能听到的“咯咯咯咯”噪声 ， 这是最常见到的电磁波辐射干扰(EMI)现象之一。与此类似，差分讯号传输对中的每对双绞线都是由两根互相扭绞起来的铜线组成的。当数据信号在这一线对中传输时，根据电磁辐射、感应原理，这对线对的周围也会有辐射出来的电磁波信号(电磁辐射现象)，这些电磁波信号在与周围的金属物体遭遇时，就会在金属物体上感应出电磁波信号(这就是我们常常耳闻的“电磁感应现象”)，今天我们一起聊聊高频传输线之线对间干扰简述。

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如上所述，电磁波在金属线对中传输时有两个非常重要的现象：随着传输的数据率越高，一是占用的电磁波频率(及频宽)也越高，二是此高频电磁波信号辐射到周围空间的能量也越强(频率越高，辐射越强)，我们用最常见的网络线进行举例说明：例如，在六类非屏蔽网线中，线对之间的干扰能量就比七类网线(逐对屏蔽)要强 17 倍以上(在 100MHz 频点上测量)，而非屏蔽的三类网线则比非屏蔽六类线高 100 倍以上(假设也在 100MHz 频点测量)。如此强的干扰当然不能用三类网线来传输高速数据，否则紧邻的线对将因为干扰信号太强而无法正常工作。因此，我们通常说三类网线因自身线对间串扰较强，一般只适于用来传输速度较低的 10Mbps 以太网和勉强传输 16Mbps 的数据帧(最好用四类线来稳定传输 16Mbps ，不过 Cat4 已淘汰)；100Mbps以太网帧则要采用辐射量较三类网线小的五类网线来传输(Cat5 也已淘汰)；而要稳定地传输 1G Mbps 的以太网数据帧则要用到超五类网线(Cat5e 线对间串扰五类线更小些)；要稳定地传输万兆以太网的数据帧(10GBase-T)，则要用线对间串扰在高频段比六类线更小的增强的六类线才行(Cat6 带宽为 1MHz-250MHz，在高频段250MHz~500MHz 扩频后成为 Cat6a)。

各种网络应用和可以使用的数据电缆对照表

我们用百兆以太网 100Base-T 为例，12 线对在传输信号时，会同时将高频的电磁波信号辐射到线对周围的空间，很自然，也就会辐射给邻近的三个线对：36线对、45 线对和 78 线对。而收到这些辐射信号能量的 36 线对本身原本也在有序地传输正常的有用信号，这个正常信号和不期望的辐射干扰信号会在36线对上相遇后叠加，改变 36 线对中原来传输的信号方波的波形，而波形的改变则可能会导致信号接收端的误读、误判，造成误码率增加和数据帧传输出错(丢包)，用户就会感觉网速变慢或者连接出现断续、卡顿、中断现象，有时候设备端口还会莫名其妙地重启。如果12线对的辐射信号很强，那么36线对就可能因为感应的信号过大而完全不能正常接收信号，链路出现降速、连接中断或者干脆不能上网的现象。

类似地，12线对除了干扰 36 线对外也会同时干扰45和78 线对，反之，36 线对、45 线对和 78 线对也会同时干扰 12 的数据传输。因此，网线中每对双绞线在干扰其它三对双绞线的同时，也被别的三对双绞线同时干扰(双向交互干扰)。

那么，将每对双绞线用金属薄膜屏蔽起来是不是就可以阻止它向外辐射干扰信号呢？答案是肯定的可以。这是因为电磁波不容易穿透金属(薄膜)，高频电磁波甚至连金属网也很难穿越。这就像我们每天都在用的微波炉那样，由于炉门上有一层金属网起屏蔽阻隔作用，电磁波无法从炉腔中辐射出来伤害我们，所以微波炉中的食物可以被(700 瓦的)电磁波加热、煮熟，而我们在靠近炉门观察炉中的食物时却不会被微波辐射出来烧伤。这种采用屏蔽手段来阻止双绞线向外辐射、泄漏电磁波能量的网线就是我们常说的屏蔽线(当然，也可阻挡外来辐射信号进入网线)，七类网线和少数高级的六类网线就是这样的屏蔽线(STP)

需要注意的是，还有一种更常见的屏蔽线，它只是在四对双绞线的最外面加一层公共的屏蔽铝箔(或铝箔+铜编织网)，就如同将四对双绞线套在一根金属(铝箔)管内一样，金属铝箔可以阻止双绞线将电磁波辐射到网线之外，增强了数据传输的安全性和保密性，也能阻止外部电磁波进入电缆，减少外来干扰。但由于没有将每对双绞线单独进行屏蔽，这样的屏蔽线(ScTP 或 FTP)是不能阻止电缆内部各双绞线线对之间的相互干扰的，而此时影响网线传输能力的主要参数就是线对间串扰。目前最常见的是非屏蔽线(UTP)，对外辐射干扰和抵抗外来干扰的能力都较差，但如果其自身的“平衡设计”合理，则 UTP 电缆FTP/STP 等屏蔽电缆相比，可以获得极高的性价比 ，也正因为如此，UTP 电缆被极其广泛使用(市场占有率最保守估计也在90%以上)