网络电缆系统对电涌的敏感性

wuql2006

　　为了免受上述由于系统间地线噪声，电涌以及闪电产生的瞬间电流等问题的影响，人们想出了许多方法来隔离保护网络电缆系统。而实验测试和事实表明在有些情况下上述措施可能失效，实际上大多数网络数据电缆抗干扰性很好，但RS-232连接、AVI接口电缆和调制解调器电话线是例外。
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　　现在比较流行的两种网络互联系统符合IEEE802.3 (即IEC88023)国际标准，该标准明确要求在传输媒介( 网络电缆) 和媒介连接附件MAU( Medium AttachmentUnit)之间必须采取隔离措施。MAU是网络节点上的一种电路装置，它使节点和传输媒介偶合。这种隔离是消除网络系统态干扰的关键措施。网络结构不同，隔离措施和隔离性能也不一样，下面讲讲它们之间的区别：
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　　LocalTalk电缆 (Apple)
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7 u; P4 O/ r9 w% y" g) C6 |9 V　　每个LocalTalk系统的用户或设备通过一个小适配器盒和LocalTalk电缆连接。盒子里有一个小的信号隔离变压器，它使用户硬件和主干网络在电气上完全隔离。结构见图1，设在APC设计中心的国家电源测试实验室作的测试表明：LocalTalk 适配器能经受得住2000伏IEEE587的B类波形电压的冲击测试。由于LocalTalk 适配器的隔离作用，LocalTalk电缆系统从根本上来说是抗电源电涌干扰的， 除非是很高的或能量很大的冲击电压，LocalTalk 网络一般不地被来自系统电缆上的冲击电涌所损坏。

　　令牌环(TOKEN-RING)
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　　令牌环网络设备间通过MAU相连接，MAU里有一个不的信号隔离变压器，它的作用和LocalTalk里MAU的作用相似，如图1示。有关令牌环网的IEEE802.5标准没有明确提出具体的隔离要求，所以制造商不同。令牌环网的抗干扰性能也可能大不一样。

- \: R1 F: {  \# I　　连接设备接口(AUI)

　　大多数以太网卡上有一个15脚的AUI接口与本地HUB或 MAU连接， 其结构如图1示。但它和LocalTalk和令牌环网结构有很大不同，因为其未受隔离保护的AUI线路比较长，AUI终端处的HUB一百米以上也正常运行，但必须确保要有很好的隔离措施。当HUB用 AUI电缆时，一定要遵守以下规则：确保所有使用HUB的用户和HUB 本身由同一个配电盘供电，这能防止产生巨大的系统间地线噪声。AUI线应短于10米。 如果可能的话，让所有的HUB用户和HUB由同一电流断路器保护。
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　　以太同轴电缆
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6 R& W7 K7 [# D' b　　IEEE802.3对RG-58型同轴网络电缆作了详细说明：

　　“MAU必须提供DRE物理层电路和同轴主干电缆间的隔离。DTE 物理导线和同轴电缆导线或屏蔽层之间的在50Hz、60Hz时的阻抗应大于250千欧。此外DTE物理层和同轴电缆屏蔽线之间在3MHz至30MHz的阻抗应小于15 欧。 隔离方式应能在500Vac,rms下承受一分钟”。
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/ H4 d3 Q' Z% u　　以太同轴电缆连结方式见图2。 和其它如调制解调器或视频设备与用户设备的连结方式不同，同轴电缆网连接完全在设备内进行隔离。这一点表现为在一端接头多园管与外环有一层塑料绝缘环。在以太网电路板一个单独的隔离区内跨过绝缘工的特殊的绝缘器，用于同轴界面能绝缘高电压，并且使用户工作站和同轴层之间能正常通讯。该系统能很好的阻止电涌(除非电压、能量很大)。为了限制以太网线与工作站之间的高电压，以太网适配器上配有一个高电压“放电器”型电涌抑制器，500Vrms以上的电涌能激发“放电器”半电涌泄放到工作站的杨壳里， 保护了适配器。遗憾的是泄放到工作站机壳的电涌可能会损坏工作站上的其它接口设备，特别是与RS-232接口设备，如打印机、绘图仪(象鼠标器等不需接地的设备不会损坏)。IEEE802.3还要求隔离层两边间的高频阻抗很小，这可用电容滤波器来解决，但它会在网络节点机壳与以太网环之间引起高频噪声，从而给以太网带来系统内部地线噪声，破坏网络通讯。在T8里已讨论了地线噪声的产生原因及后果。IEEE802.3 标准要求所有的以太网同轴电缆部分必须牢固接大地，且只能一点接地。这有助于减小系统间地线噪声。现实中网络管理员应知道以太网接地点位置，应周期性地检测以确保的确是一点接地。

1 l; O9 p4 C2 }2 Z- D5 y3 Y% ^- l　　UTP适配器卡和HUB用一个小的隔离变压器提供电隔离，结构如图3示。 除了隔离变压器在用户内部外。它和Localtalk系统比较相似。所以AUI电缆能抗电涌冲击和地线噪声的干扰。的同轴电缆以太网连结不同，UTP 系统在网络电缆和地之间没有滤波器和电涌抑制器，这样用户设备和网络间偶合噪声很小从这一点上说， UTP连接伏于以太网连接。IEEE802.3对10BASE-T电缆的隔离和电涌要求说明如下：

　　MAU应能隔离DTE物理层电路(包括机壳地)和所有的MDI接线( 包括没有用10BASW-T的导线)。该电气隔离至少能经受得住以下测试中的一种：1)60秒的50 ￣60Hz的1500rms电流的冲击；2)60秒的2250伏直流电；3)1秒钟上升／下降沿为1. 2/50微秒，2400伏脉冲的冲击。测试后阻抗应大于2兆欧(500Vdc时）

. F: f, F. g" r　　IEEE 802.3-1990标准
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　　上述隔离电涌试验与ANSI(62.4)B类对电源的测试要求很相似。 该测试要求很高，由于要经受这样高标准的测试，所以10BASE-T电缆系统和其它网络电缆系统相比，在抑制系统地线噪声和电涌方面性能要强些。APC 设计中心内的国家电源实验室测试表明用上述测试方法，当电压超过4500伏时隔离无效。还有由于没有屏蔽层，同其它系统相比10BASE-T系统易受到电磁噪声的干扰。

2 |8 O- H; ]+ V, P　　光纤电缆
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" ]7 \0 A4 C- M: e' o　　光纤电缆和其它电缆相比，不易产生系统间地线噪声和电涌，且不易受到外来干扰影响。因为光纤电缆不导电且有一个很大冲击电压截止值它远远大于用户电力环境中可能出现的最大的冲击电压，所以光纤电缆布线时可以靠近电源线。光纤电缆的抗电冲击性为以太网络的安全提供了保证。
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- n6 h, {* s' ^6 ~6 N　　总结

, [+ ~- T: c( l* o) U; m3 F　　网络电缆系统标准要求网络电缆能抗电涌冲击，特别是通过电隔离的要求。不同的网络电缆系统抗电涌的能力不一样，用户选择时需要了解网络电缆的不同的性能，特别是当网络安装在易受电涌干扰的地方时，这类场所包括：

% d! J0 Y& }. F6 W8 K0 y$ m/ ?" e　　地线系统不良或电线老化的旧建筑
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　　闪电较频繁的地方
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9 R- y/ O: M/ G0 t　　附近有建筑工地的地方

) D0 n3 L! ^9 q* @0 d# k　　远离当地配电站的农村地区
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　　有较大负荷工业设备的建筑

: v+ p: O% ~- u) C7 T  c9 H1 h9 P　　为了预防安装可能产生的危险隐患，网络安装人员应熟悉局域网的安全要求：“.....安装新的网络或改造现有的网络时决不应放弃对网络的安全要求， 应通过网络安全测试。”