高速数据传输线路UTP与STP

高速数据传输线路
UTP与STP，谁胜一筹

随着计算机信息产业的发展，用户在选择综合布线系统时，常常会遇到UTP和STP双绞线，那么这两种双绞线哪种性能更好些呢？

一、UTP线缆与STP线缆

　　UTP线缆（Unshielded Twisted Pair）是非屏蔽双绞线，STP线缆（Shielded Twicted Pair）是屏蔽双绞线。双绞线缆是两根铜线，各自封装在彩色绝缘包皮内，互相扭绕构成一对双绞线。多对双绞线外套一个外封皮，构成双绞线电缆，通过相邻线对间变换的绞距，可使同一电缆外套内的线对之间的干扰最小化。
　　双绞线电缆的使用已有相当长的历史，至今仍然采用双绞线传送话音及其他信号。然而，随着通信技术的发展，信号频率和传输速率不断提高，以及空间的电磁波愈来愈复杂，这就对作为传输媒质的线缆要求越来越高。为了适应不断发展的技术要求，开发了同轴电缆及光纤来支持高带宽应用的需求。现在，随着网络技术的发展，双绞线同样应用于支持高速率的信号传输。
　　有些双绞线使用金属屏蔽层来降低外界的电磁干扰（EMI），当屏蔽层被正确地接地后，可将接收到的电磁干扰信号变成的电流信号，与在双绞线形成的干扰信号电流反向。只要两个电流是对称的，它们就可抵销，而不给接收端带来噪声。可是，屏蔽层不连续或者屏蔽层电流不对称时，就会降低甚至完全失去屏蔽效果而导致噪声。STP线缆只有当完全的端对端链路均完全屏蔽及正确接地后，才能防止电磁辐射及干扰。要使噪声减小到最小，提高信噪比，屏蔽线缆系统的每一部分，都必须是全屏蔽的。
　　STP线缆的缺点是，在高频传输时衰减增大，如果没有良好的屏蔽效果，平衡性会降低，也会导致串扰噪声。而屏蔽的效果取决于屏蔽材料、屏蔽层厚度以及电磁干扰信号类型、频率、噪声源至屏蔽层的距离、屏蔽的连续性和所采用的接地结构等。
　　一些STP线缆采用了厚厚的纺织屏蔽层，与UTP相比，这些STP安装起来既粗又重，而且硬度高。也有一些STP采用了很薄的屏蔽层，这种称为ScTP（Screened twistce－pair屏蔽对绞线）或FTP（foilt wisted pair箔对绞线）的屏蔽电缆与具有编织屏蔽层的STP相比，体积小且价格低。这些线缆安装时常有最小的弯曲半径及最大屈伸力的限制要求，否则，屏蔽层极易被撕裂。
　　非屏蔽双绞线（UTP）不依赖屏蔽层防止干扰，而是通过介质、滤波器和平衡－非平衡转换器对干扰进行平衡与过滤。噪声在两条导线上均等地产生，在接收端被抵销。与需要屏蔽连续性及接地的STP线缆相比，采用这种设计与制作的UTP线缆的技术更易于实现。
　　UTP线缆已有若干年的历史了，它有许多种类可满足不同类型的需求，常见的电话线也称DIW（direct inside wire入户线）就是其中一种。近些年UTP线缆已做了大量的改进（如绞距以及单线外皮的改进），产生了与TIA／EIA586A标准兼容的三类（信号最高达16MHz）、四类（信号最高达20MHz）及五类（信号达100MHz以上）线缆。因为UTP线缆重量轻、体积小、弹性好、种类全、可靠性高、价格便宜并且衰耗小，支持Power Sum原理，满足EMC电磁兼容性，系统较成熟，所以大部分通信节点，传输高速数据的链路都采用UTP线缆来连接，UTP线缆最适宜用于结构化的布线系统。

二、UTP布线系统与STP布线系统

如果STP线缆与不合适的屏蔽连接器、连接硬件或信息出口组合，或是屏蔽层施工中自身损坏，整个系统的信噪比将会降低，信号质量也将降级。因此，对于一个屏蔽的线缆系统而言，要成功地减少干扰，系统内采用的每个部件都必须是完全屏蔽，同时需要正确地安装与维护。
一个STP布线系统需要良好的接地环节，一个不正确的接地系统可能是一个主要的辐射及干扰源。在电缆的一端接地还是在两端都接地取决于系统应用频率的大小。对于高频信号传输，STP布线系统至少要在两端接地，而且必须是连续的。只在一端接地的屏蔽层对磁场的干扰不起作用，接地导体本身的的长度也可能是问题的起源。如果导体过长，就起不到接地的作用。因此，对于STP布线系统，理想的接地是不可能的。UTP布线系统则不存在这类问题。
　　STP布线系统依赖于诸多因素，如线缆屏蔽层自身的物理连续性或是完全的屏蔽及接地部件，而UTP布线系统本质上就几乎没有这类潜在的工程失败因素，且易于安装。

三、UTP及STP布线系统和EMC

　　在选择一个布线系统时，除了考虑设计与制作、端到端的完整性外，还要考虑的就是近来提出的电磁兼容性（EMC）测试。EMC是指在有干扰的环境中一个电子系统能正常运行的能力。其中的干扰环境是指若干设备放置在同一工作区内，每个设备都向外发射电磁辐射的环境。随着工作室间内电子设备的增加，EMC变得愈发重要。一个设备过多的辐射会影响另一个设备的性能，这意味着每个电子系统，无论是STP或UTP布线系统，都必须适应复杂环境。
　　在某些国家，如美国、德国，EMC规范已有若干年。1989年，欧洲EMC规范的完全再次引起了对EMC的重视。欧洲EMC规范阐明了所有的电子设备及安置都必须遵从这一规范。那些通不过测试的系统（包括FTP／STP系统）将不能在欧洲共同体范围内出售。
　　基于UTP和STP的系统是如何经受EMC测试呢？和通常的假设相反，不是所有的基于STP系统都能通过EMC测试，但是在一个经过良好设计的UTP布线系统都能通过EMC测试。
　　一家瑞士测试机构EMC Fribourg，对这种STP布线系统及UTP布线系统进行了测试，所有的系统都采用插有IBM Token Ring适配卡的PC机，构成遵循ISO802．5标准的IBM Token Ring局域网应用环境。有一些测试只有UTP布线系统通过。EMC Fribourg认为最“强壮”的STP布线系统是那种具有编织屏蔽层的双绞线。
　　对于UTP布线系统，选用了SYSTIMAXSCS1061五类24AWG高品质4对UTP线缆，一个M1000MULTIMAX配线架及MPS100型信息插座作为连接硬件，以及一个将IBM网卡连至SYSTIMAXSCSUTP系统的370CT适配器。
　　EMC Fribourg得出结论，只有UTP布线系统，或者更具体地说，SYSTIMAXSCSUTP系统能满足所有的EMC要求。值得注意的是，没有一个STP布线系统通过上述的所有测试。

四、UTP布线系统与高速数据传输

　　著名测试机构的测试结果表明，SYSTIMAXSCS采用的UTP线缆对于传输高速数据能满足标准要求，并且通过了所有测试。
　　EMC测试在ISO8802．310Mbps10BASE－T系统上完成，系统采用了SYSTIMAXSCS1061五类24－AWG高品质4对UTP线缆、五类配线架、MPS100型信息插座、五类跳线以及486PC和主要厂商的电子设备，测试在Lucent贝尔实验室Global Producc Compliance Laboratory完成。测试结果交送德国同类知名团体Bundesamt for Zulassungch认可。SYSTIMAXSCSUTP系统通过了所有测试，在某些方面甚至超过了当前EMC规范的要求。
　　EMC测试同样也在ISO9314（ANSLX379．5）100MbpsTPPMDLAN上完成，该系统采用了SYSTIMAXSCS1061五类24－AWG高品质4对UTP线缆、五类配线架、五类MPS100型信息插座、五类跳线、486PC及著名厂商的电子设备。测试在Lucent贝尔实验室Global Produce Compliance Laboratory完成。结果送交德国BZT认可。SYSTIMAXSCSUTP系统再次通过了所有测试，在某些方面甚至超过了当前EMC规范的要求。
　　更深入地，Lucent贝尔实验室SYSTIMAXSCS部门与Lucent贝尔实验室Advanced Multimedia Comnumications部门联合研究表明，SYSTIMAXSCSUTP系统，采用100m的1061五类24AWG高品质4对UTP线缆、M1000MUETMX配线架、MPS100型信息插座及五类D8SA快速路线作为连接硬件，已成功地达到622Mbps的速率，相当于每秒23000页文本。

五、采用UTP布线系统的优点

　　与UTP布线系统相比，STP布线系统价格高、硬件大、不易安装与维护，且质量不是最佳。正如EMC及其它的测试结果表明，UTP布线系统成功地通过了多项测试，甚至超过EMC标准指标。然而在相同的环境下，STP布线系统不能通过所有的测试。更进一步地，SYSTIMAXSCS作为UTP布线系统的代表，在ISO9000严格的质量控制条件下，通过了广泛的测试，展示了为适应国际标准采用SYSTIMAX产品及设计构成结构化布线系统的重要性。