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万兆铜缆系统工程的设计与施工检测技术白皮书目 录1前言41.1编写目的及适用范围41.2参考标准及资料51.3术语及缩写语52布线标准62.1ANSI/TIA568 -C标准概述62.1.1ANSI/TIA-568-C.0:通用标准:用户建筑物通用布线标准62.1.2ANSI/TIA-568-C.1:商业场所布线标准:商业楼宇电信布线标准82.1.3ANSI/TIA-568-C.2:元器件标准:平衡双绞线和连接硬件标准82.1.4ANSI/TIA-568-C.3元器件标准:光纤布线和连接硬件标准92.2ISO/IEC 11801102.3性能参数表112.3.1TIA Cat.6A Channel112.3.2TIA Cat.6A Perm.Link112.3.3ISO 11801 Channel Class F122.3.4ISO11801 PL Class F122.3.5ISO 11801 Channel Class Fa122.3.6ISO 11801 PL2 Class Fa132.3.7ISO 11801 PL3 Class Fa132.3.8ISO 11801 Channel Class Ea142.3.9ISO 11801 PL2 Class Ea142.3.10ISO 11801 PL3 Class Ea143应用标准163.1802.3an标准简介163.1.110Gbps以太网概述163.1.210GBASE-T概述163.1.310GBASE-T的运行方式173.1.4干扰源问题183.1.5外部串扰的缓解办法(IEEE802.3an Annex55B)193.2数据中心应用193.2.1应用发展193.2.2接口发展204Cat.6A布线系统设计与施工234.1Cat6A一般布线系统施工工艺注意事项234.1.1捆扎234.1.2线缆弯曲半径234.1.3管道填充率244.2Cat.6A线径参考245Cat.6A测试265.1测试仪表选择265.2测试连接模型265.3FLUKE测试方法275.3.1单对线之间外部近端串扰(ANEXT)的测试295.3.2单对线之间外部远端串扰(AFEXT)的测试295.3.3综合外部近端串扰(PSANEXT)测试305.3.4外部串扰(AXT)的测试对象选择建议325.3.5测试指标325.4IDEAL公司的仪表测试方法335.4.1A型方式:335.4.2B型方式:345.4.3C型方式:345.4.4测试与数据处理过程355.5不合格测试分析与排故366热点问题376.1万兆以太网选择光缆还是铜缆?376.2万兆以太网选用Cat.6 还是 Cat.6A?376.3Cat6A屏蔽与非屏蔽优劣对比?386.4如果布线测试通过,仍然网络出现异常,如何测试?391 前言铜缆的发展与以太网的技术发展密切相关。以太网技术可以追溯到上个世纪70年代,时至今日以太网占据了全球局域网市场的90%以上的市场份额。在将近四十年的时间里,以太网网络速度从最初的10Mbps, 发展到今天的10Gbps,甚至40Gbps和100Gbps,并且继续以更快的速度向前发展和演变。网络速度的发展要求更高性能的布线系统,2008年2月,TIA和ISO相继发布了Cat.6A/Class EA布线标准。为了满足未来数据中心及网络主干更高的传输速率要求,IEEE于2006年成立了以太网高速研究工作小组(HSSG), 着手开发比10G以太网更快的网络技术, 2008年1月IEEE又成立了802.3ba工作组,同时负责40G以太网和100G以太网两个标准的制定,40G以太网主要应用于数据中心高速率存储,100G以太网主要应用于网络主干,40G/100G以太网正式的标准在2010年6月已经正式发布。根据网络设备芯片厂商Intel和Broadcom的以太网市场分析报告,由于网络传输速率需求的不断增长,以太网的更新换代周期正在不断缩短,从100M以太网过渡到1G以太网大约需要10年的时间,从1G以太网过渡到10G以太网大约需要6年的时间。预计到2015年大部分的数据中心将会采用10G以太网,2019年大部分的数据中心将会采用40G以太网。1.1 编写目的及适用范围随着万兆布线技术的逐步普及和在工程中被得到广泛的应用,越来越多的设计人员和工程人员希望了解万兆布线系统的基础知识与基本概念、系统的设计与产品的选用、施工技术与施工要点、验收内容与测试方法等方面的内容。这本白皮书将以此为目标,阐述铜缆的发展。本白皮书将面向以下人群: 从事系统规划和决策的系统分析管理人员 智能建筑弱电系统和综合布线系统的销售人员 设计院的布线工程设计师 系统集成商中的设计、施工人员 咨询公司与审图公司中的技术人员 工程监理及技术监督部门的主管人员 布线厂商中的部分技术人员1.2 参考标准及资料 ISO/IEC 11801-2008 TIA 568-C IEEE 802.3系列标准 各参编单位产品资料1.3 术语及缩写语英文缩写英文名称中文名称或解释Cat.6AAMENDMENT Cat.6增强六类(简称6A类或Ea级)NEXTNear-End Crosstalk近端串扰AXT或ANEXTAlien NEXT外部串扰PSANEXTPower Sum Alien NEXT综合外部串扰CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detection带冲突检测的载波监听多路访问2 布线标准2.1 ANSI/TIA568 -C标准概述ANSI/TIA-568电信标准集包含了对平衡双绞线和光缆的要求,以此作为北美BICSI(建筑业咨询服务国际组织)的电信配线手册(TDMM)中所述的最佳设计、安装和维护实践的理论基础。ANSI/TIA-568-C标准包括了568 C.0,568 - C.1,568 - C.2和568 - C.3四份标准文件,并包含151个表格和121幅插图,它是至今为止最新的TIA电信布线规范。2009年初颁布。美国国家标准协会(ANSI)要求其下属委员会每5年对其持有的标准进行重申,修订或撤销工作。因此,ANSI/TIA-568标准自1991年发布至今,已经历了3次修编。这也保证了TIA标准的内容是最新的,信息集中,减少或消除重复的文本。新标准的一个重大决定是将组成上一版ANSI/TIA-568-B标准的三个文件拆分成四个文件。这一决定源于需要一份通用的标准,用于当特定场所(如商用建筑物、数据中心、住宅或工厂)的标准不适用时满足通用的布线需求。这份通用的文本可用于一些以前不支持的环境如机场或体育场的非办公区域,也可以作为适用于所有特殊场所的通用要求的知识库和部件标准。新的ANSI/TIA-568-C标准包含下列主要文件: ANSI/TIA-568-C.0, “通用建筑物电信布线”,2009年出版;ANSI/TIA-568-C.1, “商业建筑电信布线标准”,2009年出版;ANSI/TIA-568-C.2, “平衡双绞线电信布线和部件标准”,2009年出版;ANSI/TIA-568-C.3, “光缆布线部件标准”, 2008年出版,在2008年10月发表勘误表;ANSI/TIA-568-C文件的主要跟新和修改包括: 2.1.1 ANSI/TIA-568-C.0:通用标准:用户建筑物通用布线标准ANSI/TIA-568-C.0是一个通用的技术文档,适用于不同的环境,比如商业建筑物,医疗或者工业环境。主要的内容更新如下: 定义了新的通用术语以适应不同的环境,比如新增了设备插座(EO),分布点A(DA),分布点B(DB),分布点C(DC) 认可Cat.6A类作为传输介质 增加了了光纤链路测试和性能要求 F/UTP屏蔽以及UTP非屏蔽平衡双绞线缆最小安装弯曲半径统一调整为4倍线缆外径, 平衡双绞线跳线弯曲半径被改为1倍线缆外径,以适应较大的线缆直径 对布线所处的环境根据MICE(机械,侵入,气候化学,电磁)进行分类,以区分不同的环境,以采取不同的布线措施 ANSI/TIA-568-C.0与ANSI/TIA-568-C.1通用术语比较ANSI/TIA-568-C.0 通用术语ANSI/TIA-568-C.1商业环境术语分布点 C (DC)主跳接 (MC)分布点 B (DB)中间跳接(IC)分布点 A(DA)水平跳接(HC)设备插座 (EO)电信插座 (TO)布线子系统3(cabling system3)室外主干布线(Backbone Cabling)布线子系统2(cabling sytem2)室内主干布线(Backbone Cabling)布线子系统1(cabling sytem1)水平布线 (Horizontal Cabling)ANSI/TIA-568-C.0布线系统结构2.1.2 ANSI/TIA-568-C.1:商业场所布线标准:商业楼宇电信布线标准ANSI/TIA-568-C.1主要关注商业办公楼环境,主要的内容更新如下 认可Cat.6A类作为传输介质 主干布线推荐使用850nm 激光优化的 50/125m 多模光纤 认可的传输介质中删除了Cat.5类, 150 欧姆STP屏蔽双绞线, 50 欧姆及 75欧姆同轴电缆ANSI/TIA-568-C.1布线系统结构2.1.3 ANSI/TIA-568-C.2:元器件标准:平衡双绞线和连接硬件标准ANSI/TIA-568-C.2主要的内容更新如下: Cat. 5e 布线建议用于100MH以下的应用 参考附录保留了Category 5 信道性能指标 平衡双绞线信道及永久链路性能要求加入到本文件 所有类别的传输性能参数方程式在一个单独的表中列出 引入了耦合衰减(Coupling Attenuation)参数,耦合衰减是表征屏蔽电缆的共模电流产生的辐射峰值功率 定义了所有类别连接硬件的实验室测试方法 定义了Cat.6A类系统信道、永久链路及元器件标准性能参数要求信道测试模型永久链路测试模型2.1.4 ANSI/TIA-568-C.3元器件标准:光纤布线和连接硬件标准ANSI/TIA-568-C.3主要的内容更新如下: ISO 光纤命名种类(OM1,OM2,OM3,OM4,OS1,OS2等等)被加入进来 加入了连接器应力释放、外壳、适配器颜色等方面的建议,不同的颜色便于区分不同的光纤类型 62.5/125m多模光纤的满注入发射带宽(OFL) 从160MHZ.km850nm增加到200MHZ.km850nm 2.2 ISO/IEC 11801ISO/IEC 于2002年发布的 11801 2nd中就定义了高于Clase E(六类)的F类双绞线传输系统。要求带宽不小于600MHz。随着IEEE802.3an标准在2006年发布,以及TIA 568C.2标准的讨论,ISO/IEC 的SC25委员会首先在2008年发布了ISO/IEC 11801:AMENDMENT 1,在其中定义了Class Ea, Fa关于通道的要求和标准。 在2010年又推出了ISO/IEC 11801:2002 AMENDMENT 2。在AM2 中,定义了Class Ea, Fa的链路,元器件的标准和要求。相比ISO/IEC 11801:2002和AM1:2008,AM2增加了针对Class Ea和Fa 测试标准的引用;修改了图表,增加了Class Ea和Fa的计算公式和参数。在未来的1-2年里,ISO SC25 计划对11801的架构进行一次大的调整,新的标准将类似于EN50173和TIA-568的系列化,首先出现的将是整合ISO11801:2002,AMENDMENT1&2 的ISO/IEC-11801-1标准。ISO11801标准与6A类、7类、7a类相关的版本出现在以下版本中: ISO/IEC 11801 (second edition 2002 ) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- CORRIGENDUM 1(2002) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- CORRIGENDUM 2(2002) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- CORRIGENDUM 3(2008) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- Amendment 1 (2008) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- Amendment 1 (2008)- CORRIGENDUM 1(2008) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- Amendment 2 (2010) ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- Amendment 2 (2010)- CORRIGENDUM 1(2010)上述版本中的加粗提示:2002的第二版本和2008的修正1是两个重要的节点,ISO/IEC组织通过11801早于2002年在已有6类/E级的前提下直接增加了7类/F级应用的指标,于2008年同时发布了6A类/EA级和7A类/FA级应用的性能标准,6A类/EA级要求带宽500MHz,7类/F级要求带宽600 MHz,7A类/FA级要求带宽1000 MHz。2008的修正1中,针对EA级F级FA级应用增加了缆间串扰性能要求,其中F级性能标准可以参考EA级。在上述标准中对EA级、F级、FA级的链路、CP链路、信道定义了测试方法和测试标准,还包括6A类、7类、7A类连接件单体(如模块、跳线)的测试标准。ISO/IEC 11801 (second edition 2002 )- CORRIGENDUM 3(2008)中针对D级E级EA级F级以太网应用是参考IEEE802.3an标准,说明除了ISO11801,IEEE802标准也与时俱进地开始定义6A类、7类、7A类应用。另外,欧洲标准对这部分内容参考了ISO11801标准。2.3 性能参数表2.3.1 TIA Cat.6A Channel2.3.2 TIA Cat.6A Perm.Link2.3.3 ISO 11801 Channel Class F2.3.4 ISO11801 PL Class F2.3.5 ISO 11801 Channel Class Fa2.3.6 ISO 11801 PL2 Class Fa2.3.7 ISO 11801 PL3 Class Fa2.3.8 ISO 11801 Channel Class Ea2.3.9 ISO 11801 PL2 Class Ea2.3.10 ISO 11801 PL3 Class Ea3 应用标准3.1 802.3an标准简介3.1.1 10Gbps以太网概述IEEE802.3的第3部分全称为:带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)的访问方法及物理层指标,其中的第4节是对10Gbps以太网运行及其大多数物理层指标的一般规定,分别在标准中第44条至第55条,以及附录44A至附录55B予以描述。10Gbps以太网使用IEEE802.3定义的MAC子层,通过10Gb介质独立界面(XGMII)连接至诸如:10GBASE-SR、10GBASE-LX4、10GBASE-CX4、10GBASE-LRM、10GBASE-LR、10GBASE-ER、10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW以及10GBASE-T各类物理层实体。10Gbps以太网需达到以下要求:1) 支持全双工以太网MAC;2) 在10Gb介质独立界面(XGMII)上提供10Gbps数据传输速率;3) 支持LAN PMD运行于10Gbps之上,支持WAN PMD运行于SONET STS-192c/SDH VC-4-64c速率之上;4) 支持线缆厂商使用满足ISO/IEC 11801:1995的光纤;5) 允许网络扩展至40km;6) 支持在配线间和数据中心应用的双芯线缆(twinaxial cable)布线上运行;7) 支持在选取于ISO/IEC 11801:2002铜缆上的运行;8) 误码率小于10-12。3.1.2 10GBASE-T概述10GBASE-T需达到以下要求:1) 仅支持全双工;2) 支持星形结构局域网应用的点对点链路与结构化布线拓扑;3) 支持10Gbps MAC/PLS 业务界面;4) 支持ISO11801:2002中的铜缆介质(55.7条款详细规定);5) 支持在含有4个连接器的4对铜对绞线所能支持的全部传输距离与等级上运行;6) 定义能支持100米四对平衡铜缆布线链路的单一10Gbps物理层;7) 在MAC客户业务界面保持IEEE 802.3以太网数据帧格式;8) 保持当前IEEE 802.3标准规定的最小与最大帧长;9) 支持自动协商;10) 满足CISPR/FCC A级电磁兼容要求;11) 在全部传输距离与等级上误码率小于或等于10-12。3.1.3 10GBASE-T的运行方式运行时,10GBASE-T在平衡电缆的4对线芯上同时传输2500Mb/s数据,以达到10Gbps传输速率(如图)。每个线对上的信号采用800M /s符号调制率的基带16电平PAM信号。建立链路后,数据与控制符共构同成512个DSQ128符号的物理层数据帧,并在4个线对上以4256 PAM16编码方式连续传送。800M /s符号调制率决定了符号周期为1.25ns。图: 10GBASE-T全双工传输模式(IEEE802.3an Figure 55-2)3.1.4 干扰源问题干扰10GBASE-T造成误码的噪声主要是串扰、链路段回声干扰以及链路段之间的耦合噪声,即外部串扰噪声(如图)。图: 链路段间的外部串扰耦合(IEEE802.3an Figure 55B1)此外10GBASE-T还会受以下噪声源影响:1)在相同全双工信道(线对)上,来自本地传送器的回声。此类回声是由混合器在建立数据同时双向传输,以及链路段阻抗不匹配造成的。必须使用回声消除方法对其进行抑制才能降低误码率。2)在双工信道(线对)上,来自本地传送器近端串扰。每个接收器受到来自其他3个邻近传送器的干扰。近端串扰可通过近端串扰消除处理器予以降低。3)接收器受到双工信道(线对)的3个远端传送器的远端串扰。远端串扰可通过交叉耦合均衡器予以降低。4)符号间干扰(ISI)。符号间干扰是来自同一信道中,符号的发送信号与另一符号的接受信号之间的干扰。10GBASE-T支持采用Tomlinson-Harashima预编码机制降低符号间干扰。5)来自非理想状态的双工信道、传送器、接收器的噪声,例如:DAC/ADC的非线性、电气噪声、非线性信道特性。10GBASE-T通过改变PMA电气指标限制这些噪声的影响。6)期望10GBASE-T的背景噪声不超过-150dBm/Hz,以便确定最小信噪比。3.1.5 外部串扰的缓解办法(IEEE802.3an Annex55B)外部串扰水平与相邻线缆和连接器的数量及距离相关,外部串扰链路段指标:PS ANEXT与PS AELFEXT,是基于“6包1”模型进行计量的。外部串扰耦合是布线元件间距离的函数,移动或放松线线缆,分散设备或跳线,使用低密度连接器等措施,都对降低外部串扰有明显作用。在很多实际布线拓扑结构中,线缆仅在相对较短的距离上进行绑扎或放置在线缆托盘中,星形拓扑布线的线缆是由中心设备间随机分配至各工作区的,这就减小了彼此靠近的链路段的距离,有利于降低外部串扰。当外部串扰指标不满足要求时,可通过以下方法加以改善:1)条件允许时,分散设备间中配线架位置,邻近位置可用于其他应用;2)通过内部连接将附属设备连接至水平布线,而不采用交叉连接,以减少Co-located连接器数量。在工作区的连接器与跳线不属于Co-located连接器。3)通过分散跳线和解捆水平布线,降低头520m水平布线的外部串扰耦合。外部串扰耦合明显部分一般发生在布线的20m以内。(IEEE802.3an 将带2个连接器10m跳线和20m水平布线构成30m链路,定义为短链路。)4)分散设备跳线使其充分缓解外部串扰耦合;5)更换更高类型或等级的连接器。3.2 数据中心应用3.2.1 IT应用发展 数据中心是企业信息化的中枢系统,随着云计算、数据中心整合,虚拟化等新技术的出现,数据中心网络基础设施面临着越来越多的技术挑战。以数据中心虚拟化为例,通过虚拟化技术将一台服务器虚拟成2台甚至更多台服务器,从而实现资源的最大化利用。虚拟化技术对于传统的网络基础设施提出了更高的要求。 传统的数据中心局域网和存储网采用不同的网络技术,局域网一般采用以太网,而存储网一般采用光纤通道(FC),这两种网络技术互不兼容,因而造成了实施和维护成本高昂。下一代的数据中心的发展趋势是局域网(LAN)和存储网(SAN)的融合即FCoE技术,FCoE将传统的光纤通道(FC)协议数据包封装到以太网帧中传输,由于以太网部署和维护的成本较低,因此FCoE能够大大降低未来数据中心的实施和维护成本。局域网(LAN)和存储网(SAN)的融合促使数据中心采用更高性能的网络技术如万兆(10Gbps)或10万兆(100Gbps)网络技术。3.2.2 接口发展从目前IT设备发展来看, 10GBASE-T是一种性价比最好的技术。基于光纤的10G以太网的技术标准早在2002年就已经发布了,经过近几年的市场的考验和产品发展演变,10G光纤以太网成为成熟可用的技术。基于光纤万兆以太网的传输距离高达40Km,采用高密度、低功耗的小型可插拔连接器 (SFP/SFP+) ,功耗只有1W,但是光纤设备成本相对最贵,因此光纤万兆以太网主要用于远距离的城域网(MAN)或局域网(LAN)园区网络主干。为了在铜缆上传输万兆以太网,IEEE 802.3ak任务小组于2004年发布了10GBase-CX4,10GBase-CX4主要用于解决数据中心机房设备背板的高速互联,价格最便宜,但传输距离只有15m, 由于采用8条双同轴屏蔽电缆,线缆尺寸较大,此外CX4连接器非常昂贵而且无法现场端接,因此10GBase-CX4已经逐渐淡出市场。鉴于目前以太网传输介质中双绞线占据了80%以上的市场份额,IEEE802.3an工作小组于2006年发布了在双绞线上传输万兆以太网的技术标准10GBase-T,10GBase-T兼容传统的百兆和千兆以太网,在Cat.6A布线系统上传输距离可以达到100米,因此Cat.6A双绞线能够满足万兆到桌面及数据中心高性能运算的需求,10GBase-T能够提供10倍于千兆以太网1000Base-T的速度,价格却只有原来1000Base-T的三倍,此外10GBase-T采用传统的RJ45连接器,易于安装和维护,因此10GBase-T是未来市场上最有可能大规模采用的万兆技术。目前阻碍10GBase-T普及的主要因素是价格和功耗,10GBase-T由于10GBase-T采用复杂的物理编码技术, 价格和功耗相对较高,随着芯片制造技术的不断提高,10G以太网每端口的成本从最初的2000 美元左右降到大约500美元。10GBase-T目前主要应用于数据中心,功耗是限制10GBase-T大规模普及的一个重要因素,10GBase-T的网络设备功耗主要取决于物理接口电路(PHY)的功耗, Broadcom公司在2010年2月份向市场推出了一款采用新型40nm处理技术的网络物理接口(PHY)芯片,每端口的功耗低于4W,比第一代10GBase-T网络设备10W的功耗已经大幅度降低,未来随着网络芯片制造技术的进步,这一数值还会进一步降低。根据第三方的市场调查报告全球60%的数据中心链路长度在30m以内,为了降低数据中心内10GBase-T网络设备的的功耗,IEEE802.3an工作组开发了一种30m短距离的低功耗工作模式,在这种模式下,不需要较大的信号发射功率及串扰性能,另外,如果使用Cat.6A,Cat.7或Cat.7A双绞线,因为Cat.6A/Cat.7/Cat.7A双绞线比cat.6双绞线具有更好的插入损耗(衰减),因此能够节约大约20%-30%的能耗。另外,为了解决数据中心以太网设备的能耗问题,IEEE802.3az正在开发节能的以太网标准,将允许设备之间自动协商,如果设备处于待机状态,节能大约85%,因此未来10GBase-T网络设备的功耗将不再是万兆以太网普及的瓶颈。第一代1000Base-T网络设备刚刚推出的时候,平均每端口的功耗大约6w, 目前已经降低到0.4W。相信1000Base-T的故事将会在10GBase-T身上重演。10GBase-T标准仍旧使用IEEE802.3以太网祯(Frame)格式,保留了IEEE802.3标准最小和最大祯(Frame)长度,以及 CSMA/CD(载波监听/冲突检测) 机制,向前兼容10M/100M/1000M以太网,并且兼容局域网现行的星型拓朴结构。同1000Base-T一样,10GBase-T也是采用4对双绞线进行传输,不同的是10GBase-T平均每对线传输2.5Gbps;另外10GBase-T对于布线系统提出了更高的要求,要求布线系统带宽至少为500MHZ 。为了在一个信号周期需要传输更多的数据位 (bit);10GBase-T采用更复杂的2维双矩阵(Double Square)16级的 (PAM16) 编码方式,这种PAM16编码方式信号电平只有0.13V远低于1000Base-T 5级编码方式 (PAM5)0.5V的信号电平,如此低的信号电平意味着10GBase-T设备比1000Base-T设备更敏感,更容易受到背景噪音的干扰。10GBase-T除了复杂的信号编码技术之外,另外为了保证网络传输误码率,必须采用一种低密度奇偶校验(Low Density Parity Check, 简写为LDPC)机制,这意味着10GBBase-T设备电路更复杂,因此10GBase-T的设备的功耗远高于1000Base-T设备的功耗。因此10GBase-T网络设备更加容易向外辐射信号。4 Cat.6A布线系统设计与施工4.1 Cat6A一般布线系统施工工艺注意事项由于万兆以太网10GBase-T对于外部噪音干扰非常敏感,因此对于非屏蔽的Cat.6A布线系统现场施工应小心谨慎,除了线缆拉力及弯曲半径之外,尤其是要注意线缆捆扎以及线缆管理。4.1.1 捆扎捆扎会影响性能,如捆扎: 用线缆魔术粘带(尼龙扎带或毛粘带)捆绑电缆束,使得线缆束保持最大的弯曲半径至配线架后端打线位置。避免配线架后端理线和捆扎成直角,避免只注重美观度而不重视线缆物理特性的严重错误的施工方式。 由于综合外部串扰(PSANEXT)只发生在同一捆线内部,因此同一捆线线缆数量越少,综合外部串扰(PSANEXT)越小,同一捆线Cat 6A类双绞线数量最理想不超过12根,一般最多不能超过24根。 线缆捆扎的时候尽量宽松,最好在线缆捆扎处放置一块保护垫。 大多数的ANEXT发生在离测试端头20米位置处,实验室内模型测试结果表明当测试距离超过20米以后,ANEXT对于整个PSNEXT事实上没有任何影响,除非两条线缆整个链路完全平行。鉴于此,机柜内配线架上跳线的管理和捆扎方式将会对整个链路的ANEXT产生重要影响。跳线捆扎越紧,ANEXT耦合越大。 了解线路拓朴结构对于测试ANEXT非常有帮助,鉴于此,在布线施工时应对线缆捆扎进行编号并标识。4.1.2 线缆弯曲半径 C6A线缆弯曲半径随着安装过程中(拉伸载荷)和安装后的情况而变化。依据ANSI/TIA/EIA-568-C.1,4对UTP线缆的最小弯曲半径应当在无负荷的情况下四倍于其外径。当C6A线缆安装于电信间、水平电缆管理和存储时,应确保电缆穿放整齐,而弯曲半径要求需满足ANSI/TIA/EIA-568-C.1要求。4.1.3 管道填充率 由于直径和硬度的增加,6A类线缆应以更少数量线缆的线缆束在管道中穿放。同时由于更大的盘绕直径要求,线缆束尺寸也受到限制。线缆束可使用少量润滑剂帮助润滑进入管道以减少摩擦影响,穿放时避免尖锐边缘以防止线缆护套磨损。 在过线位置建议采用更大尺寸的过线盒,提供线缆额外的空间。考虑线缆需要改变走线方向,过线盒内应考虑大约15cm的弯曲半径空间,T型桥架进入过线盒连接处应设置保护套管。 由于C6A线缆直径较大,管道填充率有所降低,如表所示,管道填充率比较:电气金属管道常用尺寸C6 UTP铜缆按40%填充率(条)C6A UTP铜缆按40%填充率 (条)C6 FTP铜缆按40%填充率 (条)(假设外径=6.35mm)(假设外径=8.99mm)(假设外径=7.37mm)20mm42 3 25mm6 3 5 32mm10 5 7 38mm14 7 11 50mm 26 13 19 63.5mm40 20 30 76mm58 29 43 由于直径和硬度的增加,6A类线缆应以更少数量线缆的线缆束在管道中穿放。同时由于更大的盘绕直径要求,线缆束尺寸也受到限制。线缆束可使用少量润滑剂帮助润滑进入管道以减少摩擦影响,穿放时避免尖锐边缘以防止线缆护套磨损。4.2 Cat.6A线径参考部分厂商的最常用产品线径参考值U/UTP(mm)F/UTP(mm)AMP6.67.4Commscope7.257.75Datwyler7.1Panduit8.8Potevio(普天)8.68Siemon8.17.4.注:各厂商参数如有变化以其产品资料为准;各厂商可能有多种增强六类产品,在设计中参考最大外径产品为宜。5 Cat.6A测试5.1 测试仪表选择10GBase-T实际工作频率上限为417MHZ,远高于1000Base-T 80MHZ的工作频率。所以测试仪表的测试频率需要在500MHz频率范围内达到TIA规定的IV精度。另外,由于外部串扰比内部串扰的电平弱,所以仪器的测试动态范围需要达到100dB以上。5.2 测试连接模型测试模型仍然可以选择使用永久链路和信道(通道)的连接方式。一般使用永久链路进行测试,但如果链路已经配置了设备跳线,则可以使用永久链路的方式。由于测试时需要匹配端接链路末端(端接器),所以用来端接的匹配“堵头”连接方式有区别:永久链路模型直接使用端接器(堵头)插入端接口即可;信道模型则需先连接一个“RJ45-RJ45”耦合器,然后再插入堵头。下节的外部串扰测试模型介绍均以永久链路模型为示例。运行10GBase-T时,由于信号频谱上限达到417MHz,相邻的双绞线或者相邻的配线架插座之间更容易产生干扰,这种干扰统称为外部串扰(Alien Crosstalk,简写为AXT)。外部串扰会与正常信号叠加,使得信号变形,导致链路的误码率增加,甚至造成设备无法连接。当一根双绞线被周围六根同规格双绞线包围,而且相同颜色的线对相邻,由于绞接率相同,邻近信号辐射的干扰“同步”叠加,此时中间一根双绞线所受的外部串扰AXT最为显著。因为实际的成捆电缆其被干扰链路一般不会一直保持“居中”,所以下图所示的“六包一测试”被推荐给生产商用来测试产品的外部串扰标称值,有时也用作产品的“选型测试”。如图所示:外部串扰一般在配线架一端开始的20米距离内比较明显, 因为这里电缆相对集中。长度超过20米后,随着传输信号的衰减,外部串扰也随之迅速减弱。外部串扰无法通过网络设备上的DSP(数字信号处理器)技术来进行消除,只能通过增大线缆直径、增大配线架插座间隔或采用屏蔽措施来减弱。外部串扰是限制10G传输信道容量的最主要因素,因此万兆以太网的测试除了要测试线缆内的信号串扰,还必须测试线缆外部的串扰,外部串扰(AXT)单位dB, 测试绝对值越大,性能越好。1000Base-T测试10GBase-T测试5.3 FLUKE测试方法由于安装人员的理线习惯一般是6、12、24、48根电缆等成一捆。所以实际的被测链路可能是5包1、11包1、23包1、47包1等被测对象。测试分为两个阶段。第一阶段的数据将参与第二阶段的数据计算。 第一阶段:信道/链路常规测试此测试过程与通常所熟悉的Cat.6布线系统测试相同,故此略。存储的测试报告包括以下参数内容:1. 连接图(WIREMAP),含屏蔽层的连通测试2. 长度(LENGTH)3. 插入损耗(INSERT LOSS)4. 近端串音(NEXT)5. 近端串音功率和(PS NEXT)6. 近端衰减串音比(ACR-N)7. 近端衰减串音比功率和(PS ACR-N)8. 远端衰减串音比(ACR-F)9. 远端衰减串音比功率和(PS ACR-F)10. 回波损耗(RETURN LOSS)11. 传播时延(DELAY)12. 传播时延偏差(DELAY SKEW)13. 直流环路电阻(DC LOOP RESISTANCE)第二阶段:外部串扰测试,测试参数包括以下内容:14. 外部近端串扰(ANEXT)15. 外部远端串扰(AFEXT)16. 综合外部近端串扰(PSANEXT)17. 综合外部远端串扰(PSAFEXT)测试原理是:用一个信号发送机发送信号到(干扰)电缆中,用一个信号接收机接收被干扰信号,记录接收到的干扰信号(ANEXT、AFEXT)。将此信号值运算后就得到PSANEXT和PSAFEXT。所以,除了使用仪器默认配置的适配器外,还要使用外部串扰测试适配器(下图是福禄克网络公司的外部串扰配置包): 两个 DTX-AXTLK1 通信模块 Windows 版 DTX AxTalk AnalyzerTM 软件 两个 Cat 6A/Class EA永久链路适配器 (DTX-PLA002S) 两个为测量500 MHZ链路 (DTXCHA001AS) 的外部串扰的通道适配器 两个终端阻抗匹配器(DTX-AXTERM,消除反射) 两个 RJ45 到 RJ45 耦合器第二阶段的外部串扰(AXT)测试具体来说又包括以下几个步骤:5.3.1 单对线之间外部近端串扰(ANEXT)的测试下图是同一捆电缆中ANEXT测试模型。为了保证测试仪主机(信号接收机)和远端(干扰信号发射机)测试过程同步,主机和远端之间通过一条标准电缆相互连接。此外,在测试远端为了防止远端信号反射,在待测试的链路(被干扰链路)及干扰链路两端各插入一个特殊的终端阻抗匹配插头。 标准电缆(同步)待测试信道终端阻抗匹配插头 测试仪主机(收信机) 测试仪远端(发信)干扰信道测试仪从1-500MHZ带宽范围内扫频测试,在两条链路总共要自动测试4*4=16次ANEXT。其余线对测试方法相同,此略。5.3.2 单对线之间外部远端串扰(AFEXT)的测试下图是同一捆电缆中AFEXT测试模型。为了保证测试仪主机和远端测试过程同步,测试仪主机和远端之间通过同一捆线缆中一条未用的链路相互连接,此外在测试远端为了防止远端信号反射,在待测试的链路(被干扰)及干扰链路两端各插入一个特殊的终端阻抗匹配插头。 测试同步链路 测试仪主机 测试仪远端 待测链路 干扰链路终端阻抗匹配插头终端阻抗匹配插头 标准跳线如果待测试的链路旁边没有其他可用的同步链路,使用普通的RJ45跳线将测试仪主机和远端的同步通信模块互联。如下图所示。 待测链路 干扰链路 测试仪主机 测试仪远端 5.3.3 综合外部近端串扰(PSANEXT)测试除了测试在相邻线缆线对之间(pair-to-pair)的外部近端串扰(ANEXT)之外,被干扰链路中任意一对线还受到来自同一捆线缆中无数线对的ANEXT影响,这些外部串扰的总和称之为综合外部近端串扰(PSANEXT)或综合外部远端串扰(PSFNEXT)。由于PSANEXT是一个计算值,而非测试值,所以测试多线对外部近端串扰的时候,可将测试好的线缆线对之间(pair-to-pair)的单个外部近端串扰(ANEXT或AFEXT)测试结果通过USB或串行接口上传到电脑(即使用LinkWare软件取出数据),电脑上的“AxTalk”应用软件会自动计算综合近端外部串扰(PSANEXT)或综合远端外部串扰(PSAFEXT)。此处使用笔记本来计算综合外部串扰的目的是大量节省测试分析时间,缩短工程测试现场耗用的时间。下图为Fluke Networks 的“AxTalk Analyzer”软件计算出的综合外部串扰曲线。综合外部串扰、综合外部信噪比等参数的计算速度取决于笔记本电脑的速度,一般均远大于仪器本身CPU的计算速度。对于7根线捆扎在一起的“六包一测试”来说,中间的一条受干扰链路(victim cable)总共要测试4*4*6=96次ANEXT及AFEXT。如果要测试这捆线的综合外部串扰(Power Sum AXT)则计算更加复杂。 下面的图表是100条线缆测试耗时示例,抽取5%的线缆作为受干扰链路,在不同成捆规模情况下所需测试时间的对比:线缆数量(根)第一阶段信道内部测试第二阶段外部串扰(AXT)测试测试时间(分:秒)受干扰链路数量线捆大小(根)测试时间(分:秒)总共时间(小时:分)AXT所占时间10066:40:0051292:30:002:4058.10%10066:40:00524182:30:004:1073.20%5.3.4 外部串扰(AXT)的测试对象选择建议现场测试ANEXT 对于能否保证10GBase-T传输非常重要,另一方面,现场测试ANEXT及PSNEXT是一项相当耗费时间和人力的工作。常见的电缆成捆数量是6、12、24、48。因此,建议现场测试ANEXT应该遵循以下一些原则:1、 只测试需要或计划运行万兆设备的线缆;2、 随着链路长度的增加,插入损耗(衰减)随之增大,耦合到相邻线缆的ANEXT对链路的干扰就相对地更明显,因此应该尽量选择长度较长的链路作为待测试的受干扰线缆(victim cable),长度小于50米的链路无须进行ANEXT测试;3、 如果采用信道测试模型测试时,所有的配线架跳线必须全部插上,因为此时的噪声场(noise floor)最恶劣;4、 当一捆线缆中包括大量线缆时,会产生平均外部串扰(Averaging Cross Talk,ACT),选取少数几根长链路进行抽样测试,观察测试结果中的ACT是否接近,如果测试结果接近且超过测试标准,则说明平均值波动小(环境稳定),无须再测试其他线缆;5、 测试时应从配线间一端进行测试(测试主机在此),因为配线架上面插有大量跳线和成捆电缆,此处的噪声场(noise floor)最恶劣;外部串扰的影响常表现为数据双向受损不对等,应测试易受损的方向。6、 测试时选择长链路作为受干扰链路(victim Cable),短链路作为干扰链路(此模式主要考察AFEXT和PSAACR-F);7、 如果采用信道测试方法,测试完后所用的跳线必须留给客户,因为,如果更换其它跳线,ANEXT测试结果可能会变化(不合格)。5.3.5 测试指标对于通信传输通道而言,最终需要考察的是信噪比。第一阶段的测试参数与常规测试的Cat6相似(略),第二阶段主要是获取ANEXT、AFEXT参数。然后计算出PSANEXT、PSAFEXT等参数。两个阶段的这些参数均用于计算信噪比(PSAACR-N和PSAACR-F等)。大直径的电缆捆还需要辅助观察ACT(Averaging Cross Talk)曲线参数。这些参数都会直接记录在测试报告中,并显示在AxTalk软件观测界面中。用户可以使用DTX电缆分析仪上面的分析工具HDTDR和HDTDX来观测第一阶段存在的材料和施工问题(也可以使用LinkWare在笔记本上观测),然后使用AxTalk软件来观测、区分来自不良电缆或不良插座的外部串扰,以便有针对性地采取改进措施。5.4 IDEAL公司测试方法IDEAL公司的仪表提供3种外部串扰测试方式:A型、B型和C型。选择外部串扰测试时,仪表会自动提示用户选择3种测试之一

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