网线端接标准与故障排查

网线端接标准与故障排查 物理介质层是网络通信的基础 而网络硬件接口的端接 又是物理层连通 性的基础 其故障率占整个网络故障的 80 以上 无论工程施工还是直接用户 在线缆端接问题上 存在着诸多误解和错误认识 本文通过对相关标准发展过 程的回顾 结合测试仪表和工程实际应用 希望能对澄清一些基本概念和技术 问题有所帮助 涉及线缆端接时 经常被问及的问题 怎样制作网线接头 端接时采用 T568A 还是 T568B 方式 T568B 比 T568A 性能高吗 T568B 比 T568A 兼容性更好吗 RJ45 插头为何不能按顺序打线 而 必须 3 6 线跨接在 4 5 线两端 为何连通性测试合格 但不能连接网络 如何 选择连通性测试仪表 回答上述问题之前 还要从 头 说起 一 一 RJ45RJ45 与与 RJ11RJ11 RJ 45 被用作双绞线以太网设备接口 俗称 水晶头 规范地讲 RJ 45 特指是由 IEC 60 603 7 定义的 8 针模块化插孔或插头 RJ 是 注册插 孔 Registered Jack 的缩写 它来自贝尔公司的 USOC Universal Service Ordering Codes 通用服务分类代码 并受控于 FCC Federal Communications Commission 美国联邦通信委员会 图 1 1 RJ 45 插头 RJ 11 通常指 6 针模块化插孔或插头 一般用于电话网络 是西部电子公 司 Western Electric Co 开发的接插件的通用名称 在 FCC 美国联邦通 信委员会 代表美国政府发布的一个文档中规定了 RJ 11 但并没有标准化 在国际标准中也没有单独提及 RJ11 的论述 RJ11 可作为 2 芯或者 4 芯接插 件使用 由于 RJ11 还用于称呼 4 针模块化接插件 所以极易引起混淆 尽管 RJ 11 仍在使用 但 RJ 45 有全面替代 RJ 11 的趋势 由于机械尺寸的关系 RJ 45 插头不能插入 RJ 11 插孔 反过来却在物理 上是可行的 由此让人误以为两者应该或者能够协同工作 实际上 相关标准 中是支持基于 RJ 45 接口的数据和语音网络的兼容性的 但不存在支持 RJ 11 和 RJ 45 协同工作和兼容性的依据 详见第四节 T568A B 如何做到与 USOC 兼 容 部分 由于 RJ 11 不是标准化的 其尺寸 插入力度 插入角度等等没有 统一的设计要求 因此不能确保互换性 甚至会引起两者损坏 例如 由于 RJ 11 插头比 RJ 45 插孔小 插头两边的塑料部分会损坏 RJ 45 插孔内的金属 针 建议不要混用 二 二 T568T568 是什么是什么 提到网线端接 就会涉及 T568A 和 T568B 端接方式 又称接线图 Wire Map 两种端接的具体规定最早见诸于美国通信业 电子业协会 2002 年 6 月正 式颁布的 TIA EIA 568 B 标准中 用来说明 4 对双绞线 8 根线芯 在 RJ 45 插头上如何排布 图 2 1 图 2 1 实际布线工程中 工作区的信息插座 配线架 连接计算机与信息插座的 跳线 可任意选择两者之一进行端接 形成 直连线 为规范起见 要求同 一工程中只能使用同一种端接方式 图 2 2 直连线 如果电缆的一端使用了 T568A 而另一端使用了 T568B 如图 2 3 则 形成 交叉线 此类电缆只在网络设备间进行级联时使用 例如 集线器与 集线器进行级连 另外 当把两台 PC 机通过网口进行对接时 不通过集线器或 交换机 也需要使用 交叉线 连接 交叉线 应用的事实也作为反证 即 必然存在两种端接方式 图 2 3 交叉线 由于 T568B 是在 TIA EIA 568 B 中提出的 TIA EIA 568 B 2002 年 2 月 颁布 是 TIA EIA 568 A 1994 年 1 月颁布 的修订版 很容易造成这样的错 觉 即 T568B 晚于 T568A 出现 T568B 的性能高于 T568A 实际情况又是怎样 呢 三 三 T568BT568B 的由来的由来 在计算机网络刚开始发展的 1985 年 AT T 公司研发了基于已有电话系统 依据 USOC 的定义对接口进行端接 并与其向下兼容的新型计算机网络 AT T 公司使用的端接方式被成为 258A 方式 之后 258A 端接方式在网络中 尤其在 北美地区 被广泛应用 从图 3 1 可以看出 它就是 T568B 的前身 图 3 1 AT T 公司的 258A 端接方式 同一时期 美国通信业的很多公司提出需要有个第三方机构来统一布线标 准 于是行业的管理机构 CCIA Computer Communications Industry Association 美国计算机通信业委员会 就向 EIA Electronics Industry Association 美国电子业委员会 提出了此要求 直到 1991 年 7 月 颁布了第 一个标准草案 EIA TIA 568 提出了 T568A 端接方式 并且支持用两对双绞 线向下兼容一对双绞线的电话系统 经过多次修订 于 1994 年 1 月正式颁布 了 EIA TIA 568A 标准 又经过 10 次修订 TIA EIA 568 B 于 2002 年颁布 将 AT T 的 258A 收入其中 更名为 T568B T568A 与 T568B 同样被国际标准 ISO 11801 2002 采用 成为全球通行的端接方式 可以看到 A 与 B 方式唯一不同是橙色线对与绿色线对的位置互换了 采 用色标的目的是为了操作者便于识别线对 电气性能方面 A 与 B 没有本质区 别 也没有孰优孰劣之分 由于上述历史原因 B 方式早于 A 方式 这也是 T568B 方式使用更多的原因 不过 考虑与 USOC 的色标兼容性 倾向于把 T568A 作为新装工程的首选 以到达即支持双线对 ISDN 系统 又支持高速数据 传输的目的 由于 A 与 B 方式的导通性没有差异 对于已按 B 方式安装的系统 中 没有必要再改装 同理 在采用 B 方式的水平布线的系统中 用 A 方式的 跳线连接终端 也可行的且不对网络性能产生任何影响 需要说明一点 T568A 和 T568B 已成为特指端接方式专用术语 被 ISO 及 各种地区和国家标准引用 而不是 TIA EIA 568 A TIA EIA 568 B 标准代码的 简称 两者不要混淆 TIA EIA 568 B 颁布后 完全取代了 TIA EIA 568 A 因 此在网线端接时 严格地讲 应称 采用 T568A 方式或 T568B 方式 而不应 是 采用 T568A 标准或 T568B 标准 因为所谓 568A 标准已经废止 四 四 T568A BT568A B 与与 USOCUSOC 的兼容性的兼容性 USOC Universal Service Ordering Codes 通用服务分类代码 长期以来 已经成为最常用的电话系统基础规范 虽然采用相同的 RJ 45 物理接口 但线 对端接定义与 T568A B 不同 不支持数据只支持语音传输 原因详见第节 换言之 T568A 无论色标还是电气都能与 USOC 兼容 T568B 与 USOC 色标不同 但电气连通性兼容 反之不行 另外 线缆两侧按不同规定端接后 其形态是不同的 USOC 规定线缆两侧 的接头端接顺序是左右对称 如图 4 1 两侧互为镜像 这与 T568A B 的情形 不同 图 4 1 USOC 电话线与网线色标对应关系 如果把两种端接好的线缆拉直 如图 4 2 金属触片向上 扣片向下 更易看清其差异 USOC 线是平直的 T568A B 在空间上扭转了 180 度 图 4 2 USOC 与 T568A 线芯排布对比 简言之 在都使用 RJ 45 连接器的前提下 传统语音系统使用 4 5 线对 10 100M 以太网使用 1 2 3 6 线对 两者可以同时使用 这就是兼容性 五 电信号的传输 目前使用标准 RJ 45 连接器的 UTP 非屏蔽双绞线 通道带宽已达到 500MHz TIA EIA 6a 类 ISO Ea 级 能支持最高传输速率达 10Gbit s 采用更 高级连接器 TERA GG45 EC7 的 SFTP 金属薄 丝网编织双屏蔽双绞线 如 ISO F 级 链路 带宽达 600MHz 试验线缆已达 1G 1 2GHz 线缆生产工 艺的改进 使其支持带宽成数十倍增加 但其基础结并未发生改变 每对线 芯相互扭绞 传输一路差分信号 这也是 对绞线 或 双绞线 名称的由来 以差分方式在扭绞线对内传输的电信号 产生的电磁场相互抵消 图 5 1 对外界造成的干扰降至最低 来自外界电磁场的共模干扰也得到有效抑制 为 减小信号耦合 同一护套内的 4 对线芯 彼此绞距互不相同 进一步降低了 线对间串扰 图 5 1 电信号在扭绞线对上产生的磁场互相抵消 标准端接中色标规定 只是便于人眼辨识 既兼顾连接器向下兼容性 4 5 线对传输语音 又确保差分信号能在扭绞线对中传输 3 6 数据线对必须跨 接在 4 5 两侧 观察标准端接方式 图 2 1 图 2 2 虚线与实线色标间 隔出现 也是为了更清楚地识别线序 不过 错误仍难免发生 单一接线图故障分为 开路 短路 反接 错对和串绕 又称分岔线对 分离线对 拆分线对 5 种 图 5 2 由于可能出现多种故障的组合 实际 情况会更复杂 图 5 2 接线图故障类型 上述故障中 最不易被发现的是 串绕 故障 它破坏了线对的扭绞特性 差分信号相当于在平行线中传输 图 5 3 由于原有线对的扭绞关系 使串 扰更加严重 图 5 3 串绕故障 如前所述 RJ 45 端接方式不是顺序排列的 最容易出现串绕故障的 4 5 与 3 6 线对 错误地按 1 2 3 4 5 6 7 8 顺序 由于电气导通性不变 只 用直流电检查连通性的仪表 无法查出此类故障 应用在低速网络中时 虽然 信号串扰很大 但有时仍能进行通信 而又时通时断 用户往往怀疑有源设备 或软件故障 不能即时排故 六 检查串绕故障六 检查串绕故障 除掌握端接标准要求 认清色标 认真操作 避免出现错误外 检查串绕 还要依赖功能较强的仪表 这些仪表一般具有以下功能之一 1 测量电容 分析线对结构可知 扭绞在一起的线对 其分布电容要远大于同样长度而 彼此靠近的平行导线 因此 在导通性正确的前提下 只要测量 4 个线对的分 布电容并与预期数值比较 就能得出是否存在串绕故障 图 6 1 典型的全功能 能测试全部接线图故障 验证仪表 测量线对分布电容除能辨别串绕故障外 还能用于计算线对长度 线对总 电容值除以单位长度电容值 可对断点进行定位 2 测量阻抗 同理 线对结构发生变化后 其特性阻抗也随之改变 据此可判断