通信机房通信线缆抗干扰问题研究

刘志鹏

摘要 通信机房内光纤正成为通信线缆的主流，但金属通信线缆仍有大量存量。本文对通信线缆的干扰来源进行了简要分析，列举了一些抗干扰措施，并进行了定性的分析，同时介绍了近年的案例和一些新的发展，以期指导做好通信线缆抗干扰工作。

关键词 通信线缆；抗干扰；同轴；双绞

中圖分类号 TM73 文献标识码 A 文章编号2095—6363（2016）13—0071—02

目前，通信机房内光纤正逐步取代金属通信线缆来传输通信信号，但金属通信线缆的使用量仍然很大。近年来，为了满足数据、视频流等非语音通信业务量猛增的需要，各地通信网络都已经或计划进行网络扩容改造，换装更大通信容量的通信设备，相应需要布放更多的通信线缆。而由于前期规划、空间问题、工期紧张、监管不力等原因，产生了线路混杂、接地不佳、线缆质量低劣等问题，使通信线缆中的弱电信号受到干扰，对通信质量造成一定的影响。

1干扰分析

通信线缆所受干扰主要有以下几种途径：

1）电导耦合引入干扰。一是当通信线缆与电力线路（设备）或通信线缆间绝缘低劣，就可能出现导电性接触形成干扰。二是所谓“地回路”。当信号回路多点接地或接地不良，不同的接地点可能存在电位差，或设备与电器设备在同一回路用电，就可能对信号回路产生干扰。2）电容耦合（静电感应）引入干扰。电场、电压型干扰源对通信线缆以及通信线缆对地之间总有分布电容。通过电容耦合，信号线上势必出现干扰的分流分压。3）电感耦合（电磁感应、辐射）引入干扰。电力线、电机设备的负荷电流通过电磁感应会对信号线产生干扰。例如2011年某通信机房视频信号干扰严重，经排查发现视频线路与电力线路同槽布放，且间距很小，电力线路的电磁场在视频线路中产生感应电流，对视频信号造成干扰。后经重新施工，将视频线路经另一路由布放，远离电力线路，问题得到解决。

2抗干扰措施

通信弱电信号常见的抗干扰措施有隔离、屏蔽、对绞、抑制地回路干扰的生成与转化以及正确接地等。

2.1隔离

“隔离”是最经济的方法，应优先考虑。“隔离”包含2个方面内容：

1）可靠的绝缘；2）合理的布线（间距与走向）。国家相关规范中对布线工程有明确规定，“通信机房的电源线、综合布线系统缆线应分隔布放，缆线间的最小净距应符合设计要求”。

2.2屏蔽

2.2.1干扰源屏蔽

此措施效果明显，与隔离一样是经济可行的措施。例如机电设备、电源开关等应有铁质壳体屏蔽，电力线缆可采用带屏蔽层的线缆，或者采用带盖的钢质电缆槽（或隔板）或穿线钢管进行敷设。

2.2.2信号线屏蔽

此方法也可有效抗电容耦合干扰和提供较强的电磁屏蔽。可采用带屏蔽层的线缆（如同轴电缆、带屏蔽层的以太网线）传输弱电信号。

同轴电缆为非平衡传输线，由中心导线、绝缘材料、屏蔽网层及外层护套组成，有50Ω和75Ω两种在广泛使用。同轴电缆的这种结构，使内部电磁场无法穿透出去，外界电磁场也无法干扰内部，因此，它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度，1km的电缆最大可以达到1Gb/s～2Gb/s的数据传输速率。

但同轴电缆是金属导体制成，无论屏蔽层做得如何好，其中信号总会受到干扰。主要来源有以下几方面：

1）电磁渗透。由于同轴电缆屏蔽层为金属编织网，存在缝隙，外界电磁波会有一部分从缝隙中渗透进去。同轴电缆的屏蔽系数是由构成屏蔽体的编束数、每一编束内的导线数、单位长度的编束截面积以及编织角（编束与屏蔽轴的夹角）等决定的。质量低劣的同轴电缆，屏蔽网薄而稀疏，屏蔽网缝隙大，屏蔽系数低，外界电磁波易于渗透。如图2所示。同轴电缆从早期的单层屏蔽结构，已经发展出双层屏蔽、三层屏蔽，甚至四层屏蔽，使同轴电缆屏蔽系数有所提高，但成本也大幅增加。

2）阻抗不匹配。如果使用非标准和质量低劣的同轴电缆和接头，或同轴电缆中间有接头，或接头采用“焊接”或“扭接”的方法，或某段电缆发生比较大的挤压或者扭曲变形，都会造成特性阻抗的不匹配（不等于50Ω或75Ω），容易引起回波反射和驻波反射，对信号造成干扰。

3）电力干扰。在实际工程布线时，如果同轴电缆与电源线敷设距离过近，或者绝缘不好，也会对信号产生干扰。在敷设同轴电缆时，要求其与交流电源线最小间距为0.5m、与通信电缆最小间距为0.1m。2014年有人提出双同轴电缆差分传输方式的概念，由于采用单根同轴电缆传输信号时会引入干扰，可以采用两根共地同轴电缆共同传输信号并进行差分处理，可以有效消除传输线引入的干扰。

4）地电位问题。如果机房接地系统规划不好，通信设备与其他电气设备使用同一供电回路，电气设备会传递干扰进入接地系统，或者同轴电缆的屏蔽层没有正确接地，都会存在同轴电缆中信号在收发端严重的接地电位差等。

例如2011年某通信机房有大量E1信道出现误码，后经排查发现是这些E1信道在数字配线架模块的端口未接地，致使光端机侧E1端口的接地电位与数字配线架模块侧的接地电位存在“电位差”。后经重新施工，对机房接地系统进行改造，使所有设备的接地点都连接到机房接地汇流排，形成一个共同的基准电位，之后再未出现类似问题。

2.3双绞

对绞线是成对的两根导线（芯线）相互绞扭而形成的电线电缆，为平衡传输线。这两根导线的位置反复交替，综观全线路，其分布电容、分布电感综合形成的耦合条件（即相应干扰通道的耦合阻抗）就非常接近，因此耦合导致的干扰电势几乎可以互相抵消。双绞线回路的抗干扰分析示意图如图3所示。

双绞线一个扭绞周期的长度，叫做节距，节距越小（扭线越密），抗干扰能力越强。双绞线抗干扰效果明显，如表2所示。

采用带屏蔽层的双绞线，抗电磁干扰效果更佳。目前双绞线常见的有三类线，五类线、超五类线、六类线，前者线径细而后者线径粗。五类双绞线最高传输率为100Mbps，最大网段长为100m。超五类线主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。六类线可提供2倍于超五类的带宽，信道长度不能超过100m。无论是哪一种线，衰减都随频率的升高而增大，要注意传输距离。

3结论

本文对通信线缆的干扰来源进行了分析，列举了一些抗干扰措施，并进行了定性的分析。双绞线、同轴电缆等金属通信线缆由于已经无法满足通信容量日益增加的需求，以及光纤和光通信设备的成本不断降低，双绞线、同轴电缆等金属线缆的应用空间必将进一步被压缩。但由于双绞线、同轴电缆等金属通信线缆在通信机房存量仍较大，做好通信线缆抗干扰工作仍十分重要，需要从设计、材料选择、施工、维护等多层面综合考虑。endprint