多媒体共享护套应用

摘要：本文探讨了四对非屏蔽双绞线在非数据或混合数据/非数据方面的应用潜力。为简化分析，只对5类，6类与7类非屏蔽双绞线作比较。

什么是共享护套？

        共享护套可以是一根四对线上的多路信号，诸如一根四对线上的两个10BaseT信号，或在一根四对线上传输四个音频声道。

       共享护套还可以是在一根四对线上传输多系统，诸如一根线上的音频与视频系统，或一根线上的100baseT与宽带/有线电视系统。共享护套经常和数据与非数据相结合的应用有关。 因为它是非专门用途，共享护套常被当作"开放式结构"。其意思是，您可以在线缆安装完毕之后，按您的需要改变所安装线缆的用途。

什么是"非数据"应用？

        下面是一个"非数据"应用的列表。为更准确起见，也可以称它们为"非布线"应用，因为这些应用中很多是数字化的。这些数字化应用经常具有相同的要求及传统布线应用(如10baseT、100baseT，以太网，或令牌环)的局限性。

电话

        包括普通载波电话，其范围从模拟电话到数字电话，传真，可变速率至57.6Kbps的调制解调器。它还包括沿标准电话公司线缆传输的高数率专用或拨号服务，诸如ASDL，xSDL，Switched 56, ISDN, 直到T-1制式 (1.544 Mbps)。

音频

       音频应用有用户音频系统(通常包括以路由控制适配器RCA或"唱机"连接器为基础的非平衡系统)，以及专业音频系统(通常是平衡系统，多数基于XLR传输链路请求连接器)。 
       音频还可分为用户与专业系统两个类别，即模拟音频与数字音频。令人惊奇的是，在转化至数字时，连接器(用户采用的RCA、专业采用的XLR)保持不变，但专用线缆改变了，原因在于数字音频以比模拟高得多的频率传输，因此它需要这样的变动。此外还有一个基于同轴缆的专业数字音频标准。

基带视频

       基带视频由点对点传送的视频图像组成，诸如从录像机的视频输出到监视器的视频输入。如前所述，有用户模拟视频(基于RCA连接器)，以及专业模拟视频(基于BNC同轴电缆接插件连接器)。

当广播电台与家用设备之间带宽相近时，则信号的完整性与性能就与广播电台的基带视频密切相关。

        专业数字基带视频系统，也基于BNC连接器，依据所需要的信号品质而以不同的数率来传输。数字用户系统还刚刚面世(诸如DVD)，它们使用低得多的数率。

机械控制

        作为控制各种机械功能的简单的网络协议，机械控制应用于各种工业领域。例如，在电视广播领域，机械控制允许工程师网络集中所有的视频机械，从而使得开始-停止-运转-记录-快进-重绕都可以在网络中成为可访问的，大大简化了大量机械的远程控制或半自动控制。这些都属于一系列普通标准，诸如RS-422，RS-423，与RS-485。

宽带/有线电视

        随着对频道数量不断增长的需求，宽带/有线电视肯定是带宽之"王"。在一根专门的同轴电缆中，以1GHz的带宽，向家庭传送多达158个频道的信号。在今后的应用中，还允许传送多至500个频道的信号。

"插头"与"播放"结构

         "插头'与'播放"指的是一些边缘系统，对于用户，甚至某些专业应用来说，它们还刚刚问世。它们有各种名称，诸如IEEE1394"FireWire"，通用串行总线，与家庭自动化系统，诸如AMX?，或LonWorks。

         这些系统或者与一个主计算机一起运作从而形成一个中枢，或者运用智能装置，它们中的每一个都有一个内置小计算机。只要能满足系统的基本要求，它们可以按任何次序接线，从而尽可能地使用户感觉简便。

标准

        大多数系统具有标准，那就是它们都有一系列必须符合的基本要求，以便系统工作。对于线缆，这些标准可分成两组：物理标准与性能标准。

物理标准

        线缆的物理标准概略地说明了如何建立一个专门的架构，什么元件可以使用，它建成后的外观怎样。控制物理结构将确定该物理结构会具有怎样的性能。例如，如果该结构的规范规定，必须使用"屏蔽"电缆，而且如果要求你坚持该项规范，那么非屏蔽电缆就不可代替"屏蔽"电缆。

        问题是，如果没有该物理规范，你也能符合性能规范，那又将怎样？难道保证系统的性能不是物理规范的目的吗？例如，如果没有使用屏蔽电缆，你也能满足系统噪声进入-溢出要求，那又将怎样？难道你就不可以使用非屏蔽电缆了吗？

物理规范包括线规、绝缘材料、屏蔽层与护套。它还可包括安装要求，如最小弯曲半径，或最大拉力。

        那么你如何比较呢？ 如果你有两种不同的电缆，你如何将它们按一个给定的用途进行比较呢？你确实只有两种方法。首先，如果你必须严格符合标准，如果你的用户，设计师或建筑师或其它特定机构要求你这样，则你只能按标准行事了。这可能意味着你将只能使用所规定的电缆，即使有性能更好，安装更方便或更便宜的其它电缆，你也没有选择的余地。

         另一方面，如果你是"规范的维护者"，如果你是规范的制订者，以及如果电缆是新的或不同的，但符合性能规范，并且已向你证明了它能按用途有效工作，那就用它！

距离与带宽

        在比较电缆的过程中，一个关键因素是距离(衰减)与频率(带宽)。例如，如果你能认定你要使用怎样的系统，你要传输多远，以及你要使用怎样的电缆，那么你就能相当正确地预测你将需要怎样的带宽。

         同样，如果你知道你要使用何种系统，你需要的带宽，以及你要使用何种电缆，那么你能相当正确地预测你能传输多远。

      "预测"意思是，运用制造商提供的电缆与硬件的性能数据，你能推算出系统的总的限制范围。在电缆或硬件的性能数据丢失的情况下，就没有可能进行预测。在这些情况下，有时可以由已知性能向未知性能的区域进行推断。你偏离实际公布的性能数据越远，则这种推断的正确程度越低。

因此，让我们"锁定"距离……

        因为本文的目的是确定用于非布线用途的布线电缆的性能，我们通过选择一个距离帮助简化分析工作。我们已选择距离100米(328英尺)作为标准长度，因为所有的布线电缆对于该距离都有完好的文件记录。

        因而这就仅仅是这样一个问题了，即你是否能使电缆在该距离上按理论标准工作，这几乎是一个"行"或"不行"的命题。

一些我们一致认同的事……

        在电缆的一对线缆上，可以进行一个信号传输，但多信号传输却不行。在这种情况下，例如，两个100baseT信号(在每两对线上)或四个基带视频信号(在每一对线上)，在信号之间有各种干扰，它们会使得所有信号变得无用，这与布线数据中?quot;功率和串扰"的类似，即在一对线上读取的来自另外三对线的干扰。例如，视频同步信号(对各个视频是不同的)很容易相互干扰，并致使所有接收的视频信号是不可观看的。

         在电缆的一对线缆上，可以进行一个信号传输，但多信号传输却不行。在多系统应用中，技术要求比单独应用中最苛刻的还要苛刻，这就是明证。

        你需要你可以获得的全部的电缆性能！事实上，有这种情况，即电缆的性能大多超过电缆应用中的临界值。超过多少？3dB？5dB？至今我们还不得而知。但这为对电缆性能取保守和低估的态度，或购买性能比系统规范高出许多的电缆提供了有力的依据。

那么，就让我们继续吧！

电话
带宽 串音
3.5kHz 20dB
5类 100米+
Belden DataTwist 350 100米+
Belden MediaTwist 100米+
12,000英尺，在类别O 3


        注意，带宽很窄，串音要求甚至不能呼出(但我们已设置了一个合理的数目作为起始点)。要知道，当你听到你的邻居定购比萨饼的话音时，此时的串音可以是6dB或再小一些。 

        从前电话局通常在品质很低的双绞线上营运电话呼叫业务，从家到中央电话局的距离可长达12,000英尺，让5类，6类或7类来传输328英尺距离的话音似乎是可笑的，但他们会这样做。

模拟音频


带宽 串音
20 kHz 90 dB
Category 5 (64 dB at 772 kHz)
Level 6 (69 dB at 772 kHz)
Level 7 (74 dB at 772 kHz)
12,000英尺，在类别O 3

        前不久，串音以60dB登记。这是调频广播与大多数低阶通道广播的噪声底值。但数字系统的出现，诸如激光唱盘，已使许多用户意识到可达到怎样的低噪声程度。在这些距离上，90dB的噪声底值并不少见。这就是为什么这一数字被列在上面的理由。问题在于没有哪种电缆愿意在如此低的频率上出现串音。

         在实际情况中，我们已测试了20kHz处7类的串音，结果是如此之好以至于我们不敢读取，它们在测试设备的"噪声底值"中(即大于100dB)。我们尚未对6类或5类进行测试，可以相信，它们也符合此标准。我们渴望其他电缆制造商对他们的电缆在这些应用领域中以音频进行测试。

数字视频


带宽 串音
3.072 MHz 30 dB
Category 5 55.2 dB
Level 6 60.2 dB
Level 7 65.2 dB
AES/EBU 标准 3

       数字视频以相同的数率跃上一个重要的带宽(3MHz)。作为数字系统，数字视频要求的串音很小。上述的所有的电缆都能轻松地满足这些要求。

模拟视频


带宽 串音
4.2 MHz 60 dB
Category 5 53 dB
Level 6 58 dB
Level 7 63 dB
AES/EBU 标准 3

       带宽比数字音频略宽，模拟视频要求更强有力的串音保护(因为我们又回到了模拟)。然而还没有发现画面实现静音的方法。我们的眼睛对噪声的敏感性比我们的耳朵要低许多。因此，60dB是一个合理的数字。(有些人甚至认为50dB是合理的数值，因为对画面品质尚未有统一的标准，这就取决于使用者/安装者，由他们来决定什么数值是可接受的。)

       当高清晰度电视HDTV进入家庭时，这个数值又将是多大呢？带宽将需增至6MHz，但是，作为数字系统，串音很可能下降至30dB的范围。

数字视频


带宽 串音
135 MHz 35 dB
Category 5 30.6 dB
Level 6 35.6 dB
Level 7 40.6 dB
SMPTE 259M 串行数字 3

        这里所概述的数字视频，正是你在广播设备中所看到的那种。135MHz带宽的在线最高数率("分力串行数字")为270Mbps。这是美国及欧洲的标准。因为它是数字系统，不要求很多串音。注意，5类的标准规格在325英尺处并不提供充分的串音。在数字系统中，问题之一是会产生比特误差(缺陷)直至系统出故障，而你不会意识到你甚至已到了"悬崖"的边缘。

插头'与'播放结构IEEE 1394 "FireWire"

带宽 串音
400 MHz 35 dB
Category 5 30.6 dB
Level 6 35.6 dB
Level 7 40.6 dB
4.5米 每段最大
73米 全部最大

        "FireWire"是苹果公司的注册商标。它是"插头-与-播放"结构。那就是，你只要把所有的盒子的插头都插入，而不需考虑它们的目的或应用。每个装置都很"聪明"，知道它是什么，什么时候它应该做它被设计用来做的事。这种应用以外的大多数应用是在16MHz的低数率范围中。然而，今后的应用，会设计成在直至400MHz带宽处运作。

        问题还是对于高至5类，6类或7类的情况，我们还没有任何标准。另一方面，用于FireWire的"标准"电缆是两股、屏蔽的双绞线，质地比5类差，比6类或7类低很多。这样的电缆能工作吗？对于目前的低带宽应用，它们是没有问题的。对于今后的高数率应用，我们还要做更多的工作，进行更多的测试。

通用串行总线

16 MHz
5 m (16 ft.) ， 20 AWG
2 m (6 ? ft.)

        这个插头-与-播放结构有更低的带宽，因而它能被所考虑的电缆中的任何一种方便地载输。并且它们能比标准中引伸来出的6英尺或16英尺传输得更远。

家庭自动化

AMXTM
LonWorks
78 kHz， 典型
1 MHz ， 最大
       大多数家庭或小型商务自动化协议是相对低速标准。所说的电缆中的任何一种都可方便地将它们载输328英尺的距离，毫无疑问，再长得多的距离也行。从规范中引伸出来的标准电缆是更大线规(即18AWG，16AWG，14AWG)的普通双绞屏蔽电缆。对于5类，6类与7类，需要做实验来确定它们能传输多远。

机械控制

带宽 串音
10 MHz 35 dB
Category 5 47.3 dB
Level 6 52.3 dB
Level 7 57.3 dB
S-422, RS-423, RS-485 3

       这些是许多工业领域中用于机械控制的通用标准。例如，播音员通常用RS-422以网络模式控制磁带机(停止-开始-快进-重绕-播放-记录)。

宽带视频

带宽 串音
160 MHz 35 dB
5类，6类与7类所显示的最高频率
Category 5 29.3 dB
Level 6 34.3 dB
Level 7 39.3 dB
160 MHz =电缆频道20 3

        宽带/有线电视是带宽之"王"。目前营运158个频道(总频宽为1GHz)而据说支持500个频道的系统在工作。在很多场合，例如宾馆或医院，常见的系统只有为数不多的频道(通常少于30个)。

        比较5类，6类与7类，所产生的问题是这些电缆不能通过160MHz的标准。上面的数据显示5类可能不符合串音要求。6类会产生啸叫声，7类通过多余的空间。

        事实上，对于这个应用来说，关键因素是衰减。当这些电缆的衰减规格好时，它们也不会在任何地方与同轴性能相似。大多因为同轴缆中的铜(仅仅是导体)比双绞对线缆中多。

甚至给予10dB的首标开始，双绞对线缆的工作状况并不好，如下表所示：

衰减(-10dB) 串音在
Category 5 55 MHz (频道2)
Level 6 55 MHz (频道2)
Level 7 100 MHz (频道6+)
SCTE RG - 59 (59系列) 衰减 3

       这里所显示的是，非屏蔽双绞线的衰减，甚至7类的衰减立刻就比同轴线的情况差了。另一方面，电视接收器对于信号损耗都有内置补偿。毕竟，例如在从屋顶天线获取信号时，有些信号强，有些信号弱。大多数电视信号范围很宽，它能产生质量好的画面。这就是我们在实际应用中所期盼的(譬如从7类获得)。目前，最好的是旧金山的KDTV，使用直至806MHz的7类(频道126在电缆上，频道69发射)，距离超过200英尺。

       然而，还没有双绞线在这些频率上测试过，所以即使它能行，我们还是不能确切知道它能做什么。在考虑高频状态下的非屏蔽双绞线时，关键问题中的一个就是辐射，或从电缆溢出的射频能量。

进/出/辐射

       我们迫切要求所有的电缆制造商对它们的5类，6类和7类电缆做辐射测试。大多数测试实验室(诸如UL)已为此类测试建立了测试设备。

        美国百通电线电缆公司已用上面概述过的专业数字视频系统(270Mbps/135MHz串行数字视频)，对百通的7类电缆进行过辐射测试，并且被授以A等数字装置的证书。这也许会引起电视广播者的兴趣，但并不述及宽带/有线电视或任何其它应用。

         因为辐射与频率的关系是线性的，频率越高，则阻止电缆的辐射就越困难。我们假设，较低的频率(诸如10MHz机械控制)能使电缆的辐射强度更低。

         正如其它任何事情，辐射实际上只是链路中最薄弱的一节。因为从同轴线缆向双绞线转换时需要巴伦(平衡-不平衡变换器)，这样的测试就需要带宽非常高的宽带巴伦。它们对于所有电缆能否通过测试起着重要的作用。

        反过来也正确。如果噪声无法从电缆外传，则外部的噪声就不能进入电缆。这样，由这些新设计所提供的辐射保护还意味着，这些电缆将不会拾取噪声或产生射频干扰。

为什么我应当做这些？

        我们认为问题应该是"你能避免这个吗？"，因为，一旦最终用户知道某些事情可能办得到，他将最终要求去办这些事情。如果你是一个设计者或安装者，而你的用户知道有这些"超级"双绞线能向他提供开放式结构，这样，在以后任何时候他就会打定主意，或改变主意，当然，他将要求得到它。最终用户对他需要什么知道得越少，他就越可能要求得到开放式结构系统。

        商业的与专业的安装会花费多一点时间。我们没有看见电视台赶着要抛掉他们的同轴电缆。但是，如果他们在下一次的数据安装中，知道了他们所安装的电缆具有无数的其它用处，他们可能会(1)将网络扩展至在其它情况下不会去的地方，(2)在紧急需要时使用它。

        例如，首席执行官说要在他的办公室里使用录像带，但是没有可用于摄像机的同轴线。工程师不想仅仅为一个镜头而拖一只摄像机并叫所有操作人员到办公室去。等等！你可以使用7类电缆，接着使用两个巴伦(平衡-不平衡变换器)与跳线，这样，视频就在他办公室的双绞线上开始工作了，取得的结果与标准同轴缆相异极微，但在广播工程师开始意识到也许他应该把网络扩展到每一个地方之前，他必须这样做多少次啊？…而并不仅仅是为应付上述突发情况！