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乙太網路線於流動演出環境中失效分析
Ethernet cable failure analysis in the touring environment
台灣日昇電子股份有限公司 黃英哲

摘要:
关键词:
中图分类号

研究動機:
乙太網路線與網路相關設備由於規模市場龐大,因此被許多視聽設備引入使用,其中包含了多層次的應用,設備端協議多樣,包含開放系統互連（OSI）模型當中
layer1物理層Physical, layer2 數據鏈路層Data link layer3 網路層network
的應用,但是在應用於流動演出環境中 卻存在有一定程度的不穩定與報錯狀況,
足以引發系統故障,因此透過實驗針對其失效狀況進行分析

乙太網路線特徵與安裝要求:
乙太網路線種類包含銅纜.光纜兩大類,其中銅纜又分為同軸與雙絞線類,
本文所提及之乙太網路線係狹義的指銅纜.雙絞線類的網路線,尤其是最為常見的Cat5E Cat6線纜,此典型線纜是基於傳統通信線纜基礎上逐步提升而來,具體特徵為對絞與多線對

其中我們最為常見的典型是為 UTP(Unshielded twisted pair)這是一種無屏蔽的對絞線對
與我們常態認知的需要屏蔽的習慣不同
究其原因是利用了雙絞線加撚對絞方案來抵抗電磁干擾
藉由差動放大技術,引入平均的干擾,再加以抵銷,是其最重要的特點,
因此在安裝當中, 通常具有最大的拉力以及最小彎曲半徑的嚴格要求
為的是避免轉折,或過大拉力造成線對的彎折或拉伸

作為安裝使用,通常會有面板做為出口駁點
但是在工程安裝實務上,進行通道或 鏈路安裝測試 時會有失敗的狀況發生

歸結固定安裝失敗原因,通常有以下幾類
1. 布線過程中的拉力過大,折傷
2. 製作線纜接頭時,線對絞距攤開過大,造成串音值過高
第一項屬於硬傷,必須抽換,第二項可以於出口端重新施工,屬於輕微可補救之範圍
因此初步得知乙太網路線的線對絞距的鬆脫,有非常嚴重的影響

專業音頻傳輸特徵與線對絞距改善工藝
由於客戶使用一般網路線於演出上
反應在使用一段時間之後,系統會發生暴音與設備開機慢的狀況,

由於專業音頻用途與一般乙太網路不同,不具有等候封包的寬容度
其信號流是保持常態,穩定的速度在運行,因此要更加慎選線纜,以避免系統於連接上,無法連通!

透過分析乙太網路線特點,初步確認絞距問題,
因此我司於2011年1月初針對網路線的 線對絞距進行了控制的改善工藝
並於過去時間內對於該工藝進行科學量化追蹤,

線對絞距改善工藝,其特點為線對對擰後,於外被押出一層聚乙烯護套,再將四組一起成纜!
此一設計可達成五項功能:

功能
說明
線對絞距控制
由於聚乙烯護套裹覆,線對遇到轉折、擰轉,無法鬆開,確保了線對的絞距
線對串音控制
聚乙烯護套將線對裹為成圓,護套彼此間距離成為定量,因此線對串音距離受到控制,類似的作法在Cat6中,是以十字條來起到類似效果
抗拉力
透過聚乙烯護套的強度,可以有效提升線纜的耐拉力,經過實測,可以到達109kgf的拉伸斷裂力量
便於捲收
由於線對裹覆,因此線對應力被裹覆層所控制,在捲收與布放時相對順暢,沒有一般網線拉出後打捲,不平坦的狀況
抗形變能力增強
由於聚乙烯線對裹覆,分攤了線對遭受外壓力時的形變量,保證了線對的特性阻抗

類似的設計在國外同性質產品上,有”HEAVYDUTY NETWORK CABLE” 重載網路線
目前共有三家生產
分別是KLOTZ RC5 GEPCO CT504HD Evolution XPC
均是基於Cat5E的標準,在所有線對當中一次性注入彈性體塑料,
對於線對串音,並無法做出很好的對策
而BELDEN 的 1305A則是粘連線對作法,較適合用於安裝

以下我們透過科學實驗驗證數據來分析失效原因
實驗一:多次收放
實驗手法:針對線纜進行多次的捲收與布放,當中並模擬線纜遭到外力輾壓或打折
實驗標的:台灣日昇heavyduty超級網路線
對照組:一般市售網路線
實驗結果與數據分析:
實驗表明,一般乙太網路線,在收放之間,容易有一定程度的電性能波動,狀況不一,
heavyduty超級網路線 則保持較低的電性能波動,有較穩定可控制的表現

實驗二:
實驗手法:針對線纜進行道路輾壓,持續時間約為90秒,道路選擇重要道路路口,車流量大集裝箱.貨車數量多,藉以模擬演出現場之不可預期之外力輾壓與一定期間累積之外力積累損壞
實驗標的:台灣日昇heavyduty超級網路線
對照組:一般市售網路線

實驗結果與數據分析:
實驗表明,一般乙太網路線,在收放之間,容易有一定程度的電性能波動,狀況不一,
heavyduty超級網路線 則保持較低的電性能波動,有較穩定可控制的表現

實驗三:

参考文献:
专利 ZL2011 2 0061417.0一种新型电缆线 創作人: 蔡育明；蔡睿祥；黄英哲
http://en.wikipedia.org/wiki/Twisted_pair

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