通道传输特征及技术指标

2.1通道传输特征及技术指标

数据通信系统由终端设备系统、数据传输系统和数据处理系统三个部分组成。其中，数据传输系统由传输信道及两端的数据电路终接设备构成。由于数据通信质量不但与传送的信号、发/收两端设备的特性有关，而且还要受到传输信道质量及噪声干扰的影响，所以传输信道是影响通信质量的重要因素之一。

在设计或评价综合布线系统性能时，经常要用到数据通信中的许多基本概念，如信道、带宽、数据传输速率等，要涉及信道的传输特性，否则就无法衡量其性能的优劣。

1．信道和链路的概念

信道(Channel)是指以传输介质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路;抽象地说，信道是指定的一段频带，它的作用是传输信号。

将传输介质与完成信号变换功能的设备都包含在内的信道，这类信道称为广义信道。由于其范围较大，因此需根据具体的研究对象或关心的问题，定义不同类型的广义信道。例如，在研究解调问题而要求了解已调信号通过信道传输后的信号特性时，则可从调制器输出端到解调器的输入端，包括所有设备和传输介质在内，并称此广义信道为调制信道。又如，在研究码元、译码问题时，可以定义广义信道为编码信道。另一种是仅指传输介质(如对绞电缆、同轴电缆、光纤、微波、短波)本身，这类信道称为狭义信道。狭义信道可更深入地定义为能够传输信号的任何抽象的或具体的信息传输路径。通信原理中常采用广义信道这一术语，但通常总是把信道看作是以信号传输介质为基础的信号通路，即采用狭义信道的概念。

从综合布线系统的角度讲，信道是指连接两个应用设备的端到端的传输通道，它包括了设备电缆、设备光缆、工作区电缆和工作区光缆。综合布线系统的信道是有线信道。链路(Link)与信道有所不同，它在综合布线系统中是指两个接口间具有规定性能的传输路径，范围比信道小。在链路中既不包括两端的终端设备，也不包括设备电缆(光缆)和工作区电缆(光缆)。

2．综合布线系统的信道、永久链路、CP链路构成模型

如图2.1所示是综合布线系统信道、永久链路、CP链路构成模型。综合布线系统信道由最长90m的水平缆线、最长10m的跳线和设备缆线及最多4个连接器件组成;永久链路(Permanent Link)则由90m水平缆线及3个连接器件组成，它是信息点(TO)与楼层配线设备(FD)之间的传输线路。

图2.1　综合布线系统信道、永久链路、CP链路构成模型

永久链路不包括工作区缆线和连接楼层配线的设备缆线、跳线，但可以包括一个CP链路。CP链路(CP Link)是楼层配线设备(FD)与集合点(CP)之间的传输线路，包括了各端的连接器件在内的永久性的链路。集合点(Consolidation Point，CP)是指楼层配线设备与工作区信息点之间水平缆线路由中的连接点。楼层配线设备(Floor Distributor，FD)是终接水平电缆、水平光缆和其他布线子系统缆线的配线设备。

3．光纤信道构成方式

光纤一般按类型分为单模(Single Mode Fiber，SMF)光纤和多模(Multi Mode Fiber，MMF)光纤两种。局域网中多模光纤一直占统治地位，但单模光纤已经开始发挥更大的作用。局域网中按类型使用的单模光纤一般表示为OSI，多模光纤表示为OM1、OM2和OM3。OM1是62.5μm或50μm光纤，它主要用于支持传统应用和短距离千兆位网络。OM2是62.5μm或50μm光纤，其应用包括支持传统应用及最远500m的千兆位网络。OM3是新型的激光优化的光纤，它可以用来支持传统网络，但其面向10GBase－SR/SW。

光纤等级和光纤类型是两种不同的概念。光纤等级与某条光纤通道在最大距离上支持特定应用的能力有关。从这个层次上定义的光纤等级有助于为支持的应用和要求的距离指定正确的光纤类型。根据光纤信道多模光纤分为OF－300、OF－500和OF－2000三个等级。OF－300的含义: OF为光导纤维，300为至少300m距离内支持特定应用。

光纤类型和光纤等级的关系举例描述如下:安装OM1光纤并用1300nm波长LED光源在2000m距离上支持FDDI和100BaseFX等应用，可以视为OF－2000级通道。但在使用850nm激光器支持1000BaseSX时，这类光纤的性能仅相当于OF－300级光纤。

目前光纤信道有以下三种构成方式。

(1)光纤信道的第一种构成方式是，由水平光缆和主干光缆至楼层电信间的光纤配线设备经光纤跳线连接构成，如图2.2所示。

图2.2　光纤信道构成(1)(光缆经电信间FD光跳线连接)

(2)光纤信道的第二种构成方式是，由水平光缆和主干光缆在楼层电信间做端接(熔接或机械连接)构成，FD只设光纤之间的连接点，如图2.3所示。

图2.3　光纤信道构成(2)(光缆经电信间FD端接)

(3)光纤信道的第三种构成方式是，由水平光缆经过电信间直接连接至大楼设备间光配线设备构成，FD安装于电信间，只作为光缆路径的场合，如图2.4所示。

图2.4　光纤信道构成(3)(光缆经电信间FD直接连接至设备间BD)

4．信道容量

对任何一个网络通信系统而言，人们总希望它通信效率高，又有高可靠性，但这两项指标却是相互矛盾的。也就是说，在一定的物理条件下，提高其通信效率，就会降低它的通信可靠性。信道容量可定义:对于一个给定的信道环境，在传输差错率(即误码率)趋近于零的情况下，单位时间内可以传输的信息量。换句话说，信道容量是信道在单位时间里所能传输信息的最大速率，单位为bit/s。

信息论中的香农(C.E.Shannon)定律给出了有扰模拟信道容量的计算公式。设信道(调制信道)的输入端加入单边功率谱密度为n₀(W/Hz)的加性高斯白噪声，信道的带宽为B(Hz)，信号功率为S(W)，则通过这种信道无差错传输的最大信息传输速率C为

令N= n₀B

其中，S/N称为信噪比，则C是用bit/s表示的信道容量，称为香农容量。信道容量表示信道所能传输的最大信息传输速率(即能达到的最大传输能力)与信道带宽B和信噪比S/N之间的关系。香农公式表明，在给定B、S/N的情况下，信道的极限传输能力为C，而且此时能够做到无差错传输(即差错率为零)。这就是说，如果信道的实际传输速率大于C值，则无差错传输在理论上就已不可能。因此，实际传输速率(一般的)要求不能大于信道容量，除非允许存在一定的差错率。

例2.1计算常规电话线路理论上的最高比特率。电话线通常的带宽是3000Hz(300～3300Hz);信噪比通常是3162(35dB)。

对于该信道，计算信道容量如下:

C=3000log₂(1+ S/N)= 3000log₂(1+ 3162) bit/s

　=3000log₂(3163) bit/s= 3000×11.62bit/s=34860bit/s

这就是说，电话线上的最高比特率是34860bit/s。如果要想更快地发送数据，则应该增加线路的带宽或改善信噪比。

比特误码率(bit error，BER)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。

比特误码率=传输中的误码/所传输的总码数×100%

　　　　　=接收出现差错的比特数/总的发送比特数×100%

信道传输容量是指信道在一定时间内通过或传输数据的总量。信道最大传输容量仅在理想信道条件下方可实现，而在现实环境下无法达到。系统元器件以及周围环境等因素给信道传输特性带来一定损害，从而影响综合布线系统的传输性能。综合布线系统中信道的传输性能直接影响通信网络传输比特误码率。

2.1.1通道传输特征

为了测量传输介质的性能，通常采用的主要指标有带宽(Band Width，BW)或吞吐率( Throughput)、传输速率、频带利用率、时延和波长等。

1.带宽或吞吐率

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。由于一个特定的信号往往是由许多不同的频率成分组成的，因此一个信号的带宽是指该信号的各种不同频率成分所占据的频率范围。例如，在传统通信线路上传送电话信号的标准带宽是3.1kHz(300～3300Hz，即语音的频率范围)。然而，在过去很长一段时间，通信主干线路都是用来传送模拟信号的，因此表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路的带宽(通频带)。对电缆而言，就是指电缆所支持的频率范围。带宽是一个表征频率的物理量，其单位是Hz。换言之，带宽是用于描述“信息高速公路”的宽度的。增加带宽意味着提高信道的通信能力，增加带宽需要高频。准确地讲，应该是更大的可以利用的频率范围，而且要确保在这种频率下信号的干扰、衰减是可以容忍的。因而对于宽带网络来讲，5类对绞电缆比同样长度的3类对绞电缆具有更大的带宽;而5e类、6类和7类对绞电缆则比同样长度的缆线具有更大的带宽。当然，光纤是目前所想到的“最宽”的“信息高速公路”。目前常用对绞电缆带宽等级见表2.2。

表2.2　常用对绞电缆带宽等级

对于光纤来说，一般认为单模光纤的带宽是无极限的，而多模光纤有确定的带宽极限。多模光纤的带宽根据光纤纤芯的大小和传输波长有所不同。纤芯越小，光纤的带宽指标就越大;传输波长越长，所能提供的带宽就越宽。

显然，带宽越宽传输信号的能力越强。铜缆在超过推荐带宽情况下使用时会造成严重的信号损失(衰减)和串扰;光纤则会造成模态失真，使信号变得难以识别。

正是因为带宽代表数字信号的发送速率，因此带宽有时也称为吞吐率。吞吐率是对数据通过某一点的快慢的衡量。换言之，如果考虑将传输介质上的某一点作为比特通过的分界，那么吞吐率就是在1s内通过这个分界面的比特数(或字节数、帧数)。

2.传输速率

传输速率是指单位时间内传送的信息量，它是衡量数据通信系统传输能力的主要指标之一。

在数据传输系统中，定义有以下三种速率。

(1)调制速率:调制速率表示信号在调制过程中，单位时间内调制信号波形的变换次数，即单位时间内所能调制的次数，简称波特率，其单位是波特(Baud)。在数据通信中，单位调制信号波称为码元，因而调制速率也可定义为每秒传输的的信号码元个数，故调制速率又称为码元传输速率。

R_B(Baud)= 1/T(s)

如:在一个调频波中，一个“1”或“0”状态的最短时间长度为T= 833×10^－6 s，则其波特率为1200Baud。

(2)数据信号速率:数据信号速率，又称信息速率，通常称之为传输速率。它表示通过信道每秒传输的信息量，即单位时间内传输的二进制代码的有效位数(bit)来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)，需注意的是这里的K和M分别为1000和1000000而不是1024和1048576，通常称之为比特率。数据信号速率R_b可定义为

式中，m表示并行传输的通路数; T_i表示第i路一个单位调制信号波的时间长度(用s表示); N_i表示第i路调制信号波的状态数。

调制速率R_B(Baud)与数据信号速率R_b(bit/s)之间的关系，由于二进制信号中每个码元包含一个比特(bit)信息，故码元速率和数信号速率在数值上相等。例如，设二态调制信号的调制速率为200Baud，此时数据信号速率也是200bit/s。在实际中，除了二态调制信号之外，还有多状态(M状态)的调制信号，如多相调制中的4相和8相调制，多电平调幅中的4电和8电平调制等。在4相制调制中，单位调制信号波包含2个比特的信息量;在8相制调制中，单位调制信号波包含3个比特的信息量。同理，多电平调制的单位调制信号波里也包含多个比特的信息量。因此，对于M进制信号，数据信号速率大于码元传输速率，两者的关系是:

R_b=R_B log₂M

也可简单理解波特率与比特率的关系为:比特率=波特率×单个调制状态对应的二进制位数。如: 8态调制信号1200波特率传输时的比特率为3600bit/s。

(3)数据传输速率:数据传输速率又称信道速率，是指信源入/出口处单位时间内传送的二进制脉冲的信息量，单位可以是比特、字符、码组等;时间单位可以是秒、分、小时等;通常用字符/分为单位。

数据传输速率和数据信号速率之间的关系需要考虑用多少比特来表示一个字符;另外，如果采用起止同步方式传输，还需要考虑在数据以外附加传输的比特数。

例如，在使用数据信号速率为1200bit/s的传输电路时，按起止同步方式来传送ASCII码数据时，数据传输速率R_C为:

R_C=1200×60÷(8+2)(字符/分)=7200(字符/分)

括号中的“2”是在一个字符的前后分别附加的一个起始比特和终止比特。

需要指出的是，在信道上的数据传输速率(Mbit/s)和传输信道的频率(MHz)是两个截然不同的概念。在信噪比固定不变的情况下，数据传输速率表示单位时间内线路传输的二进制位的数量，是一个表征速率的物理量;而传输信道的频率衡量的是单位时间内线路电信号的振荡次数。

以MHz为单位的信道带宽与以Mbit/s为单位的信息传输能力或数据传输速率之间的基本关系类似于高速公路的行车道数量与车流量的关系。带宽可比作高速公路上行车道的数量，数据传输速率可类比为交通流量或每小时车辆的通过数量。

从上述讨论可知，带宽取决于所用传输介质的质量、每一种传输介质的精确长度及传输技术，传输速率描述在特定带宽下对信息进行传输的能力。带宽与传输速率二者之间有一定的关系，这种关系与编码方式有关，但不一定是一对一的关系。带宽越宽传输越流畅，容许传输的速率越高。某些特殊的网络编码方式能够在有限的频率带宽上高速传输数据。例如ATM155，其中155是指传输速率，即155Mbit/s，而实际的带宽只有80MHz;又如1000Mbit/s以太网，由于采用4对线全双工的工作方式，对其带宽的要求只有100MHz。在计算机网络领域，由于设计者关心特定传输介质在满足系统传输性能下的最高传输速率，因此数据传输速率被广泛使用;而在电缆行业中常用的则是带宽。缆线的频带带宽和缆线上传输的数据速率也是两个截然不同的概念。

3.频带利用率

频带利用率是描述传输速率与带宽之间关系的一个指标，这也是一个与数据传输效率有关的指标。传输数据信号是需要占用一定频带的，数据传输系统占用的频带越宽，传输数据信息的能力就越大。显然，在比较数据传输系统效率时，只考虑它们的数据信号速率是不够充分的。因为即使两个数据传输系统的数据信号速率相同，其通信效率也可能不同，还需看传输相同信息所占用的频带宽度。因此，真正衡量数据传输系统的信息传输效率需要引用频带利用率的概念，即单位传输带宽所能实现的传输速率。频带利用率定义式如下:

式中，R表示系统的传输速率，B表示系统所占的频带宽度。当传输速率采用调制速率R_B时，其频带利用率的单位为Baud/Hz;当传输速率采用数据信号速率R_b时，其频带利用率的单位为bit/(Hz·s)。

显然，传输速率与带宽之间存在着一种直接关系，即信号传输速率越高，允许信号带宽越大;反之，信号带宽越大，则允许信号传输速率越高。

4.时延

时延或延迟(Delay或Latency)是指一个比特、报文或分组从一个链路(或一个网络)一个节点传输到另一个节点所需要的时间。由于发送和接收设备存在响应时间，特别是计算机网络系统中的通信子网还存在中间转发等待时间，以及计算机系统的发送和接收处理时间，因此，时延由发送时延、传播时延和处理时延几个不同部分组成。

(1)发送时延。

发送时延是发送数据所需要的时间。发送时延的计算公式为:

发送时延=数据块长度/信道带宽

信道带宽就是数据在信道上的发送速率，也常称为数据在信道上的传输速率，因此发送时延又称为传输时延。信号传输速率和电磁波在信道上的传播速率是两个完全不同的概念。

(2)传播时延。

传播时延是电磁波在信道中传播所需要的时间。传播时延的计算公式是:

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

电磁波在自由空间的传播速率接近光速3.0×10⁵ km/s，在电缆中约为2.3×10⁵ km/s，在光纤中约为2.0×10⁵ km/s。如1000km长的光纤传播时延为5ms。

(3)排队时延。

排队时延是指数据在交换节点的缓存队列排队等候发送所经历的时间。这种时延的大小主要取决于网络中当时的数据流量。当网络中的数据流量很大时，还会发生队列溢出，使数据丢失，这相当于排队时延为无穷大。

显然，数据传输经历的总时延是以上三种时延的和，即:

总时延=发送时延+传播时延+排队时延

需要指出的是，在总时延中，究竟哪一种时延占主导地位，需要具体分析。

5.波长

波长是信号通过传输介质进行传输的另一个特征。波长将简单正弦波的频率或周期与传输介质的传播速度连在一起。换言之，当信号的频率与传输介质无关时，波长依赖于频率与传输介质。虽然波长可与电信号相伴，但当提到光纤中光的传输时，一般习惯用波长表示。波长是在一个周期中一个简单信号可以传输的距离。

波长可由已知的传播速度与信号周期来计算:

波长=传播速度×周期

由于周期与频率彼此互为倒数，因此可写成:

波长=传播速度×(1/频率)=传播速度/频率

如果用λ表示波长，传播速度用c表示，频率用f表示，则得到:λ= c/f。

通常波长以μm而不是m作为度量单位。例如，空气中红光的波长是:

λ= c/f=(3×10⁸)/(4×10¹⁴)= 0.75×10^－6m= 0.75μm

由于光在缆线中的传播速度比空气中慢，因而在电缆或光缆中，波长低于0.5μm。

6．电磁干扰与电磁兼容性

随着信息时代的高速发展，各种高频通信设施不断出现，相互之间的电磁辐射和电磁干扰也日趋严重。目前，我国已把电磁干扰看做一种环境污染，并成立专门的机构对电信和电子产品进行管理，制定电磁辐射限值标准，加以控制。同样，在综合布线系统的周围环境中，也不可避免地存在着这样或那样的干扰源，如荧光灯、氩灯、电子启动器或交感性设备(如电、变压器、无线电发射机);开关电源、雷达设备、500V电压以下的电力线路和电力设备。其中危害最大的是这些设备产生的电磁干扰和电磁辐射。

(1)电磁干扰。

电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)，指在铜导线中由电磁场引起的电噪声，是电子系统辐射的寄生电能。这里的电子系统指使用电的所有设备，例如铜导线、电动机等，都会产生电磁干扰。这种寄生电能可能在附近的其他电缆或系统上影响布线系统的正常工作，降低数据传输的可靠性，增加误码率，使图像扭曲变形、控制信号误动作等。

电磁辐射则涉及常规综合布线系统在正常运行情况下，信息被无关人员窃取的安全问题或者造成电磁污染。电缆既是电磁干扰的主要发生器，也是接收器。作为发生器，它向空间辐射电磁噪声;电缆也能敏感地接收从其他邻近干扰源所发射的相同“噪声”。为了抑制电缆的电磁干扰必须采取保护措施。

在选择综合布线系统缆线材料时，应根据用户要求，并结合建筑物的周围环境状况进行考虑，一般应主要考虑抗干扰能力和传输性能，经济因素次之。目前常用的各种对绞电缆的抗干扰能力参考指标值如下:

①UTP电缆(无屏蔽层): 40dB。

②FTP电缆(纵包铝箔): 85dB。

③SFTP电缆(纵包铝箔、加铜编织网): 90dB。

④SSTP电缆(每对芯线和电缆线包铝箔、加铜编织网): 98dB。

⑤配线设备插入后恶化不大于39dB。

光纤通信系统不易受噪声的影响。光纤以脉冲的形式传输信号，这些信号不会受到电磁干扰能量的影响，因此光纤是高电磁干扰环境下的理想选择。如果电磁干扰很严重以至找不到合理的解决方法时，那么可以选用光缆来取代铜质通信电缆。

(2)电磁兼容性。

电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)是指系统发出的最小辐射和系统能承受的最大外部噪声，即设备或者系统在正常情况下运行时，不会产生干扰同一空间中其他设备、系统电信号的能力。当所有设备可以共存并且能够在不会引入有害电磁干扰的情况下正常运行，那么这个设备就被认为与另一个设备是电磁兼容的。

2.1.2电缆传输通道性能指标

按照国际布线标准ISO/IEC 11801—2002、ANSI/TIA/EIA 568及国家标准GB 50311—2007、行业标准YD/T 1092—2004，描述平衡电缆信道(Balanced Cabling Links)性能的电气特性参数有直流环路电阻、特征阻抗、回波损耗、衰减、串扰、时延等，其中与信道长度有关的参数，有衰减、直流环路电阻、时延等;与对绞电缆扭距相关的参数，有特征阻抗、衰减、串扰和回波损耗等。按照GB 50311—2007关于综合布线电缆系统A、B、C、D、E和F的分级情况，不同布线系统级别的具体性能指标也不相同。

1.直流环路电阻

任何导线都存在电阻。直流环路电阻是指一对导线电阻之和，ISO/ IEC11801—2002规定不得大于19.20Ω/100m，每对对绞电缆的差异应小于0.1Ω。当信号在信道中传输时，直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热能。测量信道直流环路电阻时，应在线路的远端短路，在近端测量直流环路电阻。测量值应与电缆中导线的长度和直径相符合。

2.特征阻抗

特征阻抗(characteristic impedance)描述由电缆及相关连接器件组成的传输信道的主要特性。特征阻抗指链路在规定工作频率范围内对通过的信号的阻抗，用欧姆(Ω)来度量。YD/T1019—2001规定，当f≥1MHz时，满足(100±15)Ω。特征阻抗由线对自身的结构、线对间的距离等因素决定。它根据信号传输的物理特性，形成对信号传输的阻碍作用。与直流环路电阻不同的是特征阻抗包括电阻及工作频率1～100MHz内的电感阻抗及电容阻抗。所有铜质电缆都有一个确定的特征阻抗指标，该指标的大小取决于电缆的导线直径和覆盖在导线外面的绝缘材料的电介质常数。电缆的阻抗指标与电缆的长度无关，一条100m长的电缆与一条10m长的电缆具有相同的特征阻抗。

综合布线系统要求整条电缆的特征阻抗保持为一个常数(呈电阻状态)，如图2.5所示。与电缆的反射系数相似，定义比值r为:

图2.5　电缆的特性阻抗计算等效图

链路上任何一点的阻抗不连续将导致该链路信号反射和信号畸变，链路特征阻抗与标值之差要求小于20Ω。

除了要保证链路中每对芯线的特征阻抗的恒定和均匀外，还须保证电子设备的特征阻抗和电缆的特征阻抗相匹配，否则也会导致链路信号的反射，继而造成对传输信号的干扰和破坏。如果两者的特征阻抗不匹配，而又必须连接时，可采用阻抗匹配部件来消除信号的反射。

3.回波损耗和插入损耗

非屏蔽对绞电缆传输数据时，其中一对线用来传输数据，另一对线用来接收数据，噪声几乎不会对传输产生大的影响，但是千兆位以太网传输中采用的是双向传输，即4对线同步传输和接收数据。对任一个线对来说，信号的传输端同时也是来自另一端信号的接收端，回波损耗问题非常严重。

(1)回波损耗。

回波损耗(Return Loss，RL)又称反射衰减，简称回损。回波损耗是由于链路或信道特性阻抗偏离标准值导致功率反射而引起(布线系统中阻抗不匹配产生的反射能量);由输出线对的信号幅度和该线对所构成的链路上反射回来的信号幅度的差值导出。回波损耗的测量仅适用于5e类电缆或更高级别的UTP电缆，而不适用于3类、4类、5类电缆。在测试链路中影响回波损耗数值的主要因素有电缆结构、连接器和安装等，这种测量对于在相同电缆线对上同时发送和接收信号的全双工通信非常重要。

回波损耗的计算值=输入信号幅度－由链路反射回来的信号幅度

回波损耗单位为分贝(dB)。该数值越大，说明反射信号就越弱，对应的回波损耗就越小。回波损耗合并了两种反射的影响，包括对标称阻抗的偏差以及结构的影响。测量RL时，在电缆的远端用电缆的基准阻抗Z_R(100Ω)终端，测量传输信号被反射到发射端的比例。定义公式如下:

式中，Z_r表示测量得到的复数阻抗。

在有些场合，经常还提到结构回波损耗(Structural Return Loss，SRL)，SRL是衡量信道一致性的指标。由于信道所用缆线和相关连接器件阻抗不匹配的影响，会造成阻抗的随机性或者周期性不均匀。当电磁波沿着不均匀链路传输时，在链路阻抗变化处就会发生反射。被反射到发送端的一部分能量会形成干扰，导致信号失真，因而降低了综合布线系统的传输性能。电缆内部的不均匀性用结构回波损耗SRL表示为:

式中，Z_CM表示由开短路法测量得到的复数阻抗; Z_C表示拟合特征阻抗。拟合特征阻抗Z_C可以从特征阻抗中分离出电缆结构的影响，从而计算出链路的结构回波损耗。

(2)插入损耗。

插入损耗(Insertion Loss，IL)在许多学术文献中有不同的解释。一般来说，插入损耗是指发射机与接收机之间，插入电缆或元件产生的信号损耗，有时也指衰减。插入损耗多指功率方面的损失，衰减是指信号电压的幅度相对原信号幅度变小。插入损耗以接收信号电平的对应分贝(dB)来表示。对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。在综合布线系统中，插入损耗即指连接损耗，是指因连接器的导入而引起的损耗。同样，布线系统信道与永久链路或CP链路的插入损耗值也不相同。

4.衰减

任何一种能够传输信号的介质，它既为信号提供通路，又对信号造成损害。这种损害具体反映在信号波形的衰减和畸变上，最终导致出现通信的差错现象。信号在信道中传输时，会随着传输距离的增加而逐渐变小。衰减(Attenuation，ATT)是指信号沿传输链路传输后幅度减小的程度，单位为分贝(dB)。衰减是由于绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素，信号沿链路传输损失的能量。它遵循集肤效应和邻近效应，随着频率的增加，衰减会增大。在高频范围，导体内部电子流产生的磁场迫使电子向导体外表面的薄层聚集;频率越高，这个薄层越薄。这一效应相当显著，并且随频率平方根的增加而增加。衰减与传输信号的频率有关，也与导线的传输长度有关。随着长度的增加，信号衰减也随之增加。衰减值越低表示链路的性能越好，如果链路的衰减过大，会使接收端无法正确地判断信号，导致数据传输的不可靠。

产生衰减的原因是由于电缆的电阻所造成的电能损耗以及电缆绝缘材料所造成的电能泄漏。链路的衰减由电缆材料的电气特性、结构、长度及传输信号的频率决定。在1～100MHz频率范围内，衰减主要由集肤效应所决定，与频率的平方根成正比。链路越长，频率越高，衰减就越大。当电缆特征阻抗与试验仪器特征阻抗匹配时，可通过下式定义测试电缆的衰减:

式中:α表示衰减常数，单位为dB/100m; P₁表示负载阻抗等于信号源阻抗时的输入功率; P₂表示负载阻抗等于被测电缆特征阻抗时的输出功率; L表示试样长度，单位为m。

电缆的信号衰减受温度的影响很大，当测试环境温度偏离标准值20℃时，需进行换算。公式如下:

式中，α_t表示测试环境温度为t时的衰减常数，单位为dB/100m;α₂₀表示20℃时的衰减常数，单位为dB/100m; t表示试验时的电缆温度，单位为℃，一般取电缆所处的环境温度为电缆温度; K₂₀表示电缆的温度系数，单位为1/℃，参考值为0.002。

衰减的具体计算按以下步骤进行:

(1)计算每100m对绞电缆在不同频率(f)下的衰减。

其中，对于Cat5: k₁= 1.967，k₂= 0.023，k₃= 0.05，f= 1～100MHz;对于Cat4: k₁= 2.050，k₂= 0.043，k₃= 0.057，f为1～20MHz;对于Cat3: k₁= 2.320，k2=0.238，k₃=0，f为1～16MHz。

(2)连接器件的衰减。

按照不同频率(f)范围，取表2.3所列连接器件的衰减值att_conn。

表2.3　连接器件的衰减值

(3)计算链路衰减。

对于信道:

对于永久链路:

式中，Length是包括转接线在内的链路总长度，以m为单位。衰减测量的频率步长一般为1MHz。

除了电缆会造成链路衰减之外，链路中的插座和连接器、配线架等都对衰减有影响。在连接过程中不恰当的端接以及阻抗不匹配形成的反射也会造成过量的衰减。一般来说，信道由于包含的终端和连接线多于基本链路，其相对于基本链路的衰减值要大些。同时，在低频时信道会表现出较低的衰减值，而在频率较高时，会表现出较高的衰减值。

5.串扰

当电流在一条导线中流通时会产生一定的电磁场，该电磁场会干扰相邻导线上的信号，信号频率越高这种影响就越大。我们常把这种干扰叫做串扰(Cross Talk)或串音。串扰被视为一种噪声或干扰，单位为分贝(dB)。在综合布线时，许多条绝缘的对绞电缆集中成一个线捆接入配线架。对于一个线捆内的相邻线路，如果在相同频率范围内接收或者发送信号，彼此间就会产生电磁干扰(串扰)，从而使要传输的波形发生变化，造成信息传输错误。

(1)近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)。

串扰可以通过在近端或远端与原信号进行比较来衡量。因此，一般把串扰分为近端串扰(Near End Cross Talk，NEXT)和远端串扰(损耗)(Far End Crosstalk Attenuation，FEXT)两种类型。通常远端串扰的影响较小。

①近端串扰损耗的定义:

在一条链路中处于线缆一侧的某发送线对，对于同侧的其他相邻(接收)线对通过电磁感应所造成的信号耦合(由发射机在近端传送信号，在相邻线对近端测出的不良信号耦合)为近端串扰。耦合信号与原来的传输信号从同一通道端被测量情况下，通常用传输信号大小与耦合信号大小的比率来衡量，定义式为:

式中，P_1N表示主串线对的输入功率; P_2N表示被串线对近端的串扰输出功率。具体计算公式如下:

计算对绞电缆的NEXT_cable。

式中，k₄是常数，对于Cat5、Cat4及Cat3，k₄分别取64、58及43。f分别取1～100MHz、1～20MHz及1～16MHz。

计算连接器件的NEXT_conn。

式中，k₅是常数，对于Cat5、Cat4及Cat3，k₅分别取56、46及34。

计算链路的NEXT。

对于信道:

对于永久链路:

线对与线对之间的近端串扰(NEXT)在布线的两端均应符合NEXT值的要求。一般频率数值越低，近端串扰就越大。

②远端串扰(损耗)的定义:

从链路或信道近端线缆的一个线对发送信号，经过线路衰减从链路远端干扰相邻接收线对(由发射机在远端传送信号，在相邻线对近端测出的不良信号耦合)为远端串扰(FEXT)。可见，远端串扰指耦合信号在原来传输信号相对另一端进行测量的情况下，传输信号大小与耦合信号大小的比率。这种比率越大，表示发送的信号与串扰信号幅度差就越大，所以从数值上来讲，它的值无论是用负数还是用正数表示，均为绝对值越大，串扰所带来的损耗越低。

近端串扰是UTP电缆的一个重要性能指标，UTP电缆的串扰指标一般都很高。不管是近端串扰、远端串扰，还是外部噪声产生的串扰，对比特误码率都有非常重要的影响，随之也影响到综合布线系统信道的传输性能。串扰就像其他影响综合化布线系统信道的损害因素一样，可以蔓延到难以控制的地步并且影响更多的应用。

(2)近端串扰功率和(PS NEXT)。

近端串扰功率和(Power Sum NEXT，PS NEXT)是指在4对对绞电缆一侧测量3个相邻线对某线对近端串扰总和(所有近端干扰信号同时工作时，在接收线对上形成的组合串扰)，单位为分贝(dB)。近端串扰功率和定义为:

式中，PS_j表示第j对线的近端串扰功率和。在千兆位以太网中，所有线对都被用来传输信号，每个线对都会受到其他线对的干扰。因此近端串扰与远端串扰必须考虑多线对之间的综合串扰，才能得到对于能量耦合的真实描述。

与回波损耗一样，近端串扰功率和也是UTP电缆布线系统采用的一种新的性能测量方法。近端串扰功率和(PS NEXT)只应用于布线系统的D、E、F级，在布线的两端均应符合PS NEXT值要求。

(3)等电平远端串扰(ELFEXT)。

远端串扰FEXT并不是一种很有效的测试指标，电缆长度对测量到的FEXT值的影响很大，这是因为信号强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关。因此两条一样的电缆，会因长度不同而有不同的FEXT值，因此需以等电平远端串扰(Equal Level FEXT，ELFEXT)值的测量来替代FEXT值的测量，并将其定义为:

式中，P_1F表示主串线对远端的输出功率; P_2F表示被串线对远端的串扰输出功率。ELFEXT也被定义为远端串扰损耗与插入损耗之间的差值，以分贝(dB)为单位，这是信噪比的另一种表示方式，即在一条UTP链路中有两个以上的信号朝同一方向传输时信号耦合的情况。线对与线对之间等电平远端串扰(ELFEXT)只应用于布线系统的D、E、F级。它的测量对于采用全双工传输方式的系统(如1000Base-T、100Base-T)特别重要。

(4)等电平综合远端串扰功率和(PS ELFEXT)。

等电平综合远端串扰功率和(Power Sum ELFEXT，PS ELFEXT)描述某线对受其他线对的等电平远端串扰的综合影响程度，单位为分贝(dB)。等电平综合远端串扰功率和也只适用于D、F、F类信道。它的测量对于采用全双工传输方式的系统(如1000Base-T、100Base-T)很重要。在1000Base-T网络中，重要指标是电缆的ELFEXT和PS ELFEXT，即两个以上的信号朝同一方向传输时的情况。千兆位以太网用4对线同时发送一组信号，再在接收端组合，具有同样方向和传输时间的串扰信号就会在接收端组合干扰正常信号，所以要求链路有很好的等电平远端串扰值和综合远端串扰值PS ELFEXT。布线系统信道每一线对的PS ELFEXT数值应符合《综合布线工程验收规范》(GB 50312—2007)的建议值。

(5)衰减串扰比(ACR)。

衰减串扰比(Attenuation to Crosstalk Ratio，ACR)是反映电缆性能的重要参数，又称信噪比，单位为分贝(dB)。ACR有时也以信噪比(Signal-Noice Ratio，SNR)表示，定义为在同一频率下受相邻线对串扰的线对上其近端串扰损耗(NEXT)与本线对传输信号衰减值(Attenuation)之差。线对i与k间衰减串扰比的计算公式为:

ACR _ik=NEXT _ik－IL _k

式中，i、k为线对号; NEXT _ik为线对i与线对k间的近端串扰; IL _k是线对k的插入损耗。ACR描述了信号与噪声串扰之间的重要关系，体现的是电缆的性能，也就是在接收端信号的富裕度，这是确定可用带宽的一种方法。实际上，ACR是衡量系统信噪比的唯一测量标准，是决定网络正常运行的重要因素。通常可通过提高链路串扰损耗NEXT或降低信号衰减值Attenuation水平来改善链路ACR。ACR直接影响误码率，当ACR值增大，表示抗干扰能力增强，在YD/T 1092—2004中没对这一参数作出规定，但目前一般系统要求大于10dB。信道ACR值越大越好。由于每对线对的NEXT值不尽相同，因此每对线对的ACR值也不相同，一般以最差的ACR值为该电缆的ACR值。线对与线对之间的衰减串扰比(ACR)只应用于布线系统的D、E、F级，由于ACR值是NEXT与插入损耗分贝值之间的差值，因此在布线的两端均应符合ACR值要求。ACR值会随着传输信号频率的增加而减少，这是由于随着传输信号频率的增加，近端串扰的值在减少而电缆信号的衰减在增加。ACR参数中包含了衰减和串扰，它也是系统性能的标志，这可从以下几个方面予以理解:

①从信道传输方面:希望ACR值大以减少传输误码率(BER)。另外随着信号频率增加，ACR值将减小，所以ACR值实际上是一个与频率相关的信噪比值。

②从缆线生产技术方面:缆线长度越短或导线直径越大，则整个链路衰减越小，而NEXT主要取决于缆线的结构和生产质量，利用独立的线对屏蔽技术可以得到最佳的NEXT值。

③从信道速率方面:一条信号传输信道的传输能力(类似于水渠)是由频率带宽(相当于水渠的宽度)与ACR(相当于水渠的深度)值共同决定的。单独考虑一方没有实际意义。

④D级传输链路要求方面:在ISO/IEC 11801标准中规定D级链路的ACR值在100MHz的频率下应当大于4dB。对于先进布线系统中的屏蔽或非屏蔽配置，都可超过标准规定的数值。

⑤信号编码方式方面:数据信号传输信道对带宽的要求会随数据的传输速率增加、改用低级编码方式(如NRZ)等因素而提高。布线系统带宽应高于传输的信号频率。

6.传播时延和时延偏差

(1)传播时延。

传播时延又称链路时延，或称链路延迟，它表征了信号在线对中的传播速度，与额定传输速率(Nominal Velocity of Propagation，NVP)值成正比，一般用纳秒(ns)或微秒(μs)作为度量单位。按照时延概念的内涵，由于传播时延度量了一个比特、报文或分组从一个链路节点到另一个节点的实际传播时间，而且会随着链路长度的增加而增加，所以传播时延是构成时延的主要成分。对于100m长的传输链路，传播时延的测量值一般可精确到十亿分之一秒，即1ns。例如:对绞电缆的传播时延约为100/(2.3×10⁵) s= 435ns;同轴电缆或光缆大约为100/(2.3×10⁵) s= 500ns。

由于对绞电缆中不同的电缆线对有不同的扭绞率，提高扭绞率可以降低近端串扰，但同时也增加了对绞电缆的长度，进而导致了对绞电缆有更大的传播时延。传播时延是局域网为何要有长度限制的主要原因之一，如果传播时延偏大，会造成延迟碰撞增多。

(2)传播时延偏差。

传播时延偏差是指以同一缆线中信号传播时延最小的线对作为参考，其余线对与参考线对时延的差值，即最快线对与最慢线对信号传输时延的差值(Delay Skew)，以ns或μs作为单位，范围一般在50ns以内。对绞电缆扭绞率变化以及线对的绝缘结构决定了偏差值的大小。在千兆位以太网中，由于使用4对线对传输，且为全双工，那么在数据发送时，采用分组传输，即将数据拆分成若干个数据分组，按一定顺序分配到4对线对上进行传输;而在接收时，又按照反向顺序将数据重新组合，如果时延差过大，那么势必造成传输失败。我国工业标准规定，对100m长的水平电缆线路，当其工作频率在2～12.5MHz之间时，其时延偏差不超过45ns。

综上所述，可以得到如下几点结论:

①衰减、串扰、ACR决定了电缆传输信道的传输带宽。在确定网络的传输带宽时，不能单一地衡量某一指标，必须进行综合平衡分析。

②特征阻抗、拟合特征阻抗、回波损耗、结构回波损耗反映了电缆传输信道的结构特性以及和系统相匹配的性能。通信电缆与系统的阻抗匹配越好，网络中的误码就越少;回波损耗和衰减引起的噪声越大、信号越弱，接收器不能完全译解真正的数据信号，因此误码的机会就越大。

③传播时延、时延偏差决定了数据帧的丢失率和完整性。特别是在千兆、万兆位以太网中，电缆信道必须具有良好的传播时延特性才可以确保数据帧的完整性。

2.1.3光缆传输通道性能指标

一条完整的光纤信道一般由光纤、连接器件(连接器、耦合器、接插板)和熔接点组成。它的传输性能不仅取决于光纤和连接器件质量，还取决于连接器件的应用现场环境以及熔接。光纤信道性能主要指标有光纤的工作波长、光纤信道损耗、光纤信道的通信富裕度、带宽和反射损耗等，其中，影响光纤信道性能的主要参数是光纤信道损耗。下面按照国际布线标准ISO/IEC 11801—2002及国家布线标准GB 50311—2007，讨论单模和多模光纤信道的主要性能指标。

1.光纤的工作波长

对光纤信道传输性能的要求，前提是每一光纤信道使用单个波长窗口。在波分复用系统中，所用的硬件都安装于设备间和工作区，对波分复用和波分分解的要求可参见有关应用标准。在综合布线系统中，光纤的工作波长窗口参数应符合表2.4的规定。

表2.4　光纤工作波长窗口参数

2.光纤信道的损耗

连接光纤的任何设备都可能使光波功率产生不同程度的损耗，光波在光纤中传播时自身也会产生一定的损耗。光纤信道损耗主要是由光纤本身、连接器和熔接点造成的。在计算光纤信道最大损耗极限时，要把光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗等因素考虑在内。一般情况下，尽管光纤的长度、连接器和熔接点数目不确定，但综合布线系统要求光纤信道的任意两个端点之间总的链路损耗应控制在一定范围内。

(1)光纤自身的衰减。

光纤自身的衰减A_C根据光纤类型不同及导入光波长不同而不同。根据光纤传输衰减系数公式:

可知，若在长为L的光纤的信道始端截面，由光信号发生器在光信道输入的光功率为P₁，而从光纤信道的末端，光信号接收器接收到的光功率为P₂，则光纤自身衰减的计算公式为:

式中，A(λ)的单位为dB。在综合布线时，需要了解光纤自身的衰减特性。光缆标称的波长，每千米的最大衰减值应符合表2.5的规定。

表2.5　最大光纤衰减值

(2)光纤连接损耗。

光纤连接损耗是指节点至配线架之间的连接损耗，如各种连接器;光纤与光纤互连所产生的耦合损耗，如光纤熔接或机械连接部分;以及其他损耗等。光纤连接损耗包括连接器损耗和熔接点损耗:

连接器损耗A_con=连接器损失/个×连接器个数，要求小于1dB;

熔接点损耗A_s=熔接点损失/个×熔接点个数，大约为0.5dB;

每个无源部件损耗A_PC大约为2.5dB。

(3)光纤耦合损耗。

一般来说，两相互连接光纤的直径与数值孔径NA相同时，耦合损耗为0。但当接收光纤的直径和数值孔径小于发送光纤时，就会出现耦合损耗A_m;且差别越大，耦合损耗也越大。光纤耦合损耗值A_m见表2.6所列。

表2.6　光纤耦合损耗值

(4)其他原因造成的损耗。

其他原因造成的损耗主要有:光纤色散损耗P_d(厂家说明);信号源老化损耗M_a，约为1～3dB;热偏差损耗M_t，约为1dB;以及安全性方面的损耗M_s，约为1～3dB。

(5)光纤信道的总损耗。

综上所述，光纤信道总损耗值A的计算公式如下:

A= L×A_C+N_con×A_con+(N_s+N_r)×A_s+N_pc×A_pc+N_m×A_m+P_d+M_a+M_t+M_s

式中，L为光纤信道长度，N_r为计划个数，其余的N_x为各种连接个数(x代表con，pc，s，m)。

3.光纤信道通信富裕度

通常用G表示光信号增益，其计算公式表示为:

G=P_t－P_r

式中，P_t代表指定的发送功率，P_r为接收装置灵敏度。

光纤信道的富裕度M为:

M=G－L=(P_t－P_r)－L

只有当M＞0时，光纤通信系统才能正常运行。

4.光纤的模式带宽

光纤的模式带宽是光纤传输系统中的重要参数之一，带宽越宽，数据传输速率就越高。在大多数多模光纤系统中，采用发光二极管作为光源，光源本身也会影响带宽。这是因为发光二极管光源的频谱分布很宽，其中长波长的光比短波长的光传播速度要快。这种光传播速度的差别就是色散，它会导致光脉冲在传输后被展宽。

5.反射损耗

对所有光纤信道来说，光的反射损耗也是一个重要指标。光纤传输系统中的反射是由多种因素造成的，其中包括由光纤连接器和光纤拼接等引起的反射。如果某个部件向光发送端反射回的光太强，则光发送端的调制特性和光谱就会发生改变，从而使光纤传输系统的性能降低。对于单模光纤来说，反射损耗尤其重要，因为光源的性能会受反射光的影响。光的反射损耗用来描述注入光纤的光功率反射回源端的多少。这些反射对用于多模光纤的LED和ELED光源来说并不是问题，但它却会影响激光器正常工作，所以对反射损耗应有一定的限制。

若不考虑工作波长或光纤纤芯大小，向光纤信道发射的光功率与在光纤信道的另一端接收的功率是不同的。它包括信道中两个光接口之间的所有损耗，以及无源光器件，如光缆、连接器、发射器、接收器和任何维护容限造成的损耗容差。选择光源时要使光源能为光纤信道以及接收器的结合提供足够的光功率，以确保应用系统正常工作。在综合布线系统中，光纤信道任一接口处光纤的反射损耗，应大于表2.7中所列数值。

表2.7　最小的光纤反射损耗限值

综上所述，为便于掌握光纤信道的性能，给出光纤的相关技术参数如下:

(1)多模光纤。

多模光纤标称直径为62.5/125μm或50/125μm。在850nm波长时最大衰减为3.5dB/km，最小模式带宽为160MHz·km(62.5/125μm)、400MHz·km(50/ 125μm);在1300nm波长时最大衰减为1.5dB/km，最小模式带宽为500MHz·km(62.5/125μm，50/125μm)。

(2)单模光纤。

单模光纤应符合IEC 793－2和ITU－TG.652标准。1310nm和1550nm波长时最大衰减为1.0dB/km，截止波长应小于1280nm，1310nm时色散应不大于6.0ps/(km·nm); 1550nm时色散应不大于20.0ps/(km·nm)。

(3)光纤连接器件。

光纤连接器件的最大衰减为0.5dB。对于最小反射损耗，多模光纤为20.0dB，单模光纤为26.0dB。

2.1.4提高通道传输质量的措施

就电缆而言，影响通信系统信道传输质量的主要因素是电缆结构，电缆结构的对称性和均匀性是电缆生产控制的重点。下面就如何提高数字通信电缆质重、改善信道传输性能进行简单讨论。

1.降低衰减的措施

电缆传输介质的衰减常数为:

式中，R为导体直流回路电阻; C为导体间互电容; G为导体间介质电导; L为导线电感。一般情况下，由于G很小，最后一项可以不考虑。所以，减小R和C是减小衰减常数α的有效措施。减小R可通过加大导体直径来实现(在规定的范围内)，此时绝缘外径也应成比例增大，以保持电容C不变;减小互电容C可通过加大绝缘层厚度，或采用绝缘层物理发泡，减小相对介电常数ε_r来实现。

2.降低线对间串扰的措施

串扰来自于线对间的电磁场耦合，降低线对间串扰或者说提高NEXT和ELFEXT，主要是降低线对间电容不平衡。绝缘单线的均匀性和对称性是提高NEXT和ELFEXT的基础。另一方面，优良的绞对节距设计也是提高串扰防卫度的有力措施。5类、6类缆线的绞对节距应在9～25mm，且绞对节距差越大越好，但也要注意不能导致太大的时延差，因为有可能存在同一帧数据的各比特分线对传送的情况，例如1000Base-T。

3.提高结构回波损耗的措施

提高结构回波损耗SRL，主要从以下几个方面着手:

(1)提高线对纵向结构的均匀性，保证电缆长度方向上特征阻抗的均匀一致性。

(2)在单线拉丝绝缘挤出工序中，要保证绝缘外径偏差在±2μm以内，导体直径波动在±0.5μm以内，且要求表面光滑圆整;否则，对绞后的线对会有较大的特征阻抗波动。单线挤出工序中另一重要的控制参数是偏心度，偏心度应控制在5%以内。

(3)绞对工序也是影响SRL的重要工序。除了绞对节距的合理设计可提高串扰防卫度外，为了消除绝缘单线偏心对特征阻抗的影响，应采用有单线“预扭绞”或“部分退扭”的群绞机或对绞机绞对，以“细分”由于单线不均匀造成的特征阻抗变化，使线对在总长度上阻抗发生的变化如同微风轻拂平静水面形成的细波纹。普通的市话电缆对绞机不具备这样的性能。另外，绞对中还要注意放线张力的精确控制，防止一根导线轻微地缠绕在另一根导线上，导致电阻、电容不平衡，引起串扰。

4.降低传播时延和时延偏差的措施

传播时延是决定5e类、6类缆线使用距离的关键参数，由于相速度v_p=1/ε_r，所以减小绝缘相对介电常数ε_r是降低传播时延的重要途径。5类缆线可用实心HDPE(高密度聚乙烯)绝缘，6类缆线最好用物理发泡PE或FEP绝缘，以减小ε_r，并降低传播时延τ;减小时延偏差的措施是适当减小绞对节距差。

在挤护套工序中，护套内径不能太小，否则过分挤压线对，会导致相对介电常数变大，使电缆的电气性能降低。

综上所述，数字通信电缆的各项技术指标，特别是近、远端串扰和衰减指标均对数据通信系统有重要影响，特征阻抗和传播时延指标也不能忽视。在100Mbit/s以上高速以太网中，就CSMA/CD协议看，传输速率与距离成反比，6类缆线在200Mbit/s速率下，布线距离为100m时，虽然位误码率允许，但链路长度已超过CSMA/CD的最小帧长，在TCP/IP协议数据链路层上不能保证帧的冲突差错，帧的差错检测将由协议的高层完成，显然将会影响数据传输效率。目前，在对绞电缆中，一对用于发送、一对用于接收、一对用于语音、一对备用的情况下，如10Base-TX和100Base-TX，近端串扰是噪声的主要来源。对于1000Base-T，远端串扰是干扰的主要来源。在16Mbit/s及以下低速网络中，串扰引起的位误码率是影响对绞电缆使用距离的主要因素。在100Mbit/s、1000Mbit/s高速网络中，串扰和传播时延以及时延偏差是限制使用距离的因素。