6A时代，再从模块谈起

文｜合保商贸（上海）有限公司 陈晓峰

6A时代，再从模块谈起

文｜合保商贸（上海）有限公司 陈晓峰

说到6A其实并不陌生，早在2004年IEEE 802.3an工作组和TIA TR-42.7已将扩展6类草案的带宽频率上限定义到了500MHz，随后写入了基于6类的TSB 155公告和6A类的TIA 568B.2-10的标准补充中。

2006年6月IEEE 10GBase-T批准颁布，随着千兆位以太网应用向万兆位以太网的升级演变，作为网络传输承载子系统的结构化综合布线系统，6类系统的250MHz带宽已不能满足万兆速率的传输，由此TIA 568C于2009年发布，6A系统被认可，原先更早时期的5类已被取消。全球范围内越来越多的项目建设已开始部署6A系统。

作为铜缆系统中和用户接触最密切的组件，自然会谈到模块，那么应用于6A系统的模块同以往6类及以下级别的模块有什么区别？和6A系统的特性又有什么关联？本文就这些问题，结合美国合宝6A非屏蔽模块的设计给出一些提示。

铜缆模块作为用户网络接入最直接的连接器件，其跳线接入的插拔寿命、语音及数据接入的通用性考虑、模块尺寸结构是否小型合理，安装是否快速简便、有无传输性能冗余设计等方面，都是影响6A模块乃至整个6A系统最关键的因素。

（1）标准接口：首先，一个模块是否优秀，最基本的是要做到标准接口，目前市场上有很多模块接口采用非标准尺寸，选择墙面安装时，需配合特定的面板孔位才能安装，如果选择地面安装方式，还需要为地面金属插座配备特别的模块安装卡片才可以完成安装，这样的方式显然不利于用户的安装使用。美国合宝6A模块采用标准Keystone接口，内部RJ45插口，能够方便的安装于Keystone接口面板上，同时合宝提供的地面型金属插座也无需另外配备模块安装卡片。

（2）可拆装的防尘片设计：综合布线系统一直以来对于连接件防尘的要求都非常重视，市场上普遍的设计是在插座面板上设置推拉式的防尘片以确保工作区插座的防尘，而插座模块本身不具备防尘功能，这样的设计势必对于管理区域的配线架上长期空置或者备份预留的端口起不到任何防尘作用。还有一种常见的设计是将防尘片集成在插座模块上以确保任何使用区域的防尘功能，但这又造成对于面板有特别要求的用户不能采用自带防尘片的模块插座。

一个真正方便使用和做到100%防尘的设计才是问题的关键。笔者认为采用可拆装式的防尘片设计能很好的解决这个问题。美国合宝6A模块采用的即是可拆装式的铰链型防尘片，且防尘片本身可以做到对于模块插口100%密闭覆盖，真正做到全防尘功能，可拆装式的设计也适用于任何面板及管理区域。

（3）小尺寸设计和环保的包装：综合布线发展到6A，铜缆的外部直径也在不断的增加，特别是对于6A非屏蔽线缆。这是非屏蔽铜缆传输万兆时，其内部结构设计的必然结果。在86型底盒中，随着线缆外径的增加占据了大量的空间，如果插座模块设计时同样加大了尺寸，势必造成安装底盒内部空间的狭小，模块的小型化设计显得非常必要。美国合宝6A模块采用小型化尺寸，有利于高密度和小空间的安装，特别适合于数据中心的应用。在模块的包装上，合宝不仅采用小型化设计，同时提供单个和25个的包装，包装材料的85%可循环再利用。如果选择50个的包装则100%可再利用，更加的绿色环保。

当然小型化的设计往往给用户的感觉是不够坚固稳定，所以合宝6A模块特别附加了4点闭锁的设计，最小闭锁力度25Ibs，使模块在MAC和安装过程中保持更加坚固和稳定。

（4）语音和数据的兼容性考虑：说到模块的语音和数据兼容问题，在布线系统设计时，一般国内通常认为RJ45和RJ11水晶头是可以兼容插拔于RJ45接口的模块中，所以将语音和数据模块选择相同类型。比如统一采用6类模块用于工作区的语音和数据接入，使用时根据实际情况灵活转变功能，这种考虑从设计和投资角度讲本身没有问题，但殊不知RJ11水晶头作为6槽2针的结构，在接插进RJ45模块时，其边框对于RJ45最边缘的第1和第8针产生很大的挤压力，长期作用后导致1、8针变形，再换回RJ45水晶头接插时，其导通性能受到很大的影响。为了避免这种情况，我们不能简单的舍弃这样的设计思路，而是应该从根本上考虑问题。合宝6A模块在第1和第8针位置前设置了小型挡脚，在不影响RJ45水晶头插拔的情况下，彻底避免了RJ11、RJ14和RJ25等6PIN水晶头对于RJ45插口的破坏。而为了满足语音和数据的对换，只需将应用于语音的RJ11-RJ11跳线改换成RJ45-RJ11跳线来连接语音设备即可。当然我们并不建议采用6A模块用于语音传输，这显然有悖于投资的合理性。

（5）模块的材质：模块由不同的材质组成，根据部位的不同应考虑不同的材质性能。从安全性考虑，首先最基本的，应采用满足UL94V-0可燃性标准的物料作为模块的基本结构。并且选用耐冲击聚合体，为安装和端接提供所需要的超耐久力和真正标准的要求，而且颜色稳定，经久不变。其次，模块的插针材料对其使用寿命有着直接的影响，一般的模块插针均选用磷青铜材料，模块的插拔寿命在750次以上。750次对于普通项目没有问题，但对于类似酒店等项目时，假设酒店客房每天都有入住，客房插座平均每天一次插拔，750次的寿命只能满足2年多的使用，这显然是不适用的。合宝所有类别的铜缆模块均采用了铜铍合金作为插针材料，铜铍合金在导热性、导电性、抗压、抗拉、抗弯曲、成型性能、防腐蚀性能上都远优于磷青铜，其合金成本更是3倍于磷青铜。采用铜铍合金材质插针的模块，其可接受插拔次数提高到2500次以上，大大延长了使用寿命。为了进一步加强模块在接受插拔时的应力缓冲，合宝6A模块还在插针的底部设置了缓冲装置，更好的保护插针的接插稳定性和抗压能力。当然，所有模块的插针还必须做到100微英寸镀镍，50微英寸镀金，提高良好导通的同时加强了抗氧化能力。

（6）易安装性：一个模块除考虑材质等因素外，是否便于安装相对来说更为重要。这是提高施工效率和完工效果的重要因素，是对于项目建设的直接影响之一。我们都知道双绞线由4对相互扭绞的芯线组成，对绞密度越高，芯线之间的交叉角度越接近于垂直，传输性能越好。相反，解开线对对绞的间距越大，传输性能受到的影响也就越大。我们在模块打线的时候必然会分离线对的扭绞，如何做到最小的分离对于最终的传输性能是否优秀起到重要的作用。合宝6A模块在IDC打线位置设计了“塔尖”状的立柱结构，线对只要对准“塔尖”顶部往下压，线对就自动分开，同时保证了线对之间的扭绞受到的破坏最小。同时，我们会发现线对在卡入IDC时，由于受IDC槽内部的挤压，线对容易自动弹出，这给打线带来了不必要的麻烦。合宝模块在IDC顶端设计了圆形凹槽，线对卡入IDC后不再容易弹出，有效地解决了这一问题。

为了更方便于安装，合宝6A模块在打线位置的中央添加了通用的TIA 568A及TIA 568B标识，标识采用亮光化白色设计，使分辨线对更容易。同时考虑TIA 568B线序比较常用（95%)，所以把色码安置在 IDC端接塔中央而且占用位置比 TIA 568A 色码要大，方便辨识。为了保证IDC打线位置的线对固定稳固及防尘特性，还设计了4点式背面防尘盖锁定端接。

（7）高传输性能：一个便于安装的模块自然受到用户的欢迎，但模块的传输性能才是使用者最关心的根本问题。

提高模块的传输性能除了上述提到的从物料材质、安装上考虑外，PCB板技术的补偿设计是最常采用的方法。合宝6A模块采用高密度双层PCB板技术，极小尺寸的空间设计出以往需要整块PCB板才能做到的补偿电路，对于Balance、NEXT、RL方面提供模块更多的电气性能补偿。另外，模块前端触针的前后排双向路径设计，也可有效降低信号传输路径上的相互串扰。

既然本文谈到的是6A，势必需要谈谈ANEXT，这是在6A标准中引入的最重要的传输性能指标，主要指单一传输路径上受到包围在周边其他相邻传输路径的外部串扰影响（可参考“6+1”模型）。这一性能指标不仅仅需要在线缆的设计上加以考虑，同样也需要在模块的设计上加以应对，以提高传输链路的整体性能。

合宝6A非屏蔽模块在模块的侧面加上了特殊金属涂层，以消除外来噪音及电磁干扰。在模块与模块并列安装于配线架时相互间的干扰可以降到最低。之前提到的模块后端的端接固定防尘盖同样也采用了特殊涂层的设计，以防止后端端接位置不同线缆芯线间的相互干扰。

通过以上多方面的设计考虑，合宝的6A模块，可以通过业内要求最高的元件级测试认证，其NEXT性能在500MHz上高出ISO标准3dB余量，最高可用带宽达650MHz。在4连接器信道90m的永久链路和2m极限短链路的测试中也表现出了优秀的测试结果，完全满足并大大超过标准极限的要求。由于传输性能部分的设计内容涉及合宝技术机密，本文在此不提供测试图及详细设计细节，仅提出思路供读者加以参考交流。

（8）成本控制：除了最为重要的安装及传输性能要求外，用户最终关心的还有成本因素。如果价格昂贵，设计时不考虑成本因素，再优秀的模块仍然是不能为市场所接受的。前文中有关材质选择部分提到插针材料选择铜铍合金材质，而铜铍合金材质成本又3倍于常用的磷青铜。势必造成选择铜铍合金模块成本高昂的假象。

实际情况是，一方面我们考虑合金价格以吨为计算单位，并且一个模块中金属插针组件占整个模块的成本比例非常小，选用铜铍合金带来的成本影响微乎其微。另一方面，一个产品的成本，除材料本身的成本外，主要还有生产工艺成本。合宝一直以来采用全自动化的生产线，生产模块的效率非常高，并且在生产过程中自动加入了大量测试点，做到每个模块出厂前的100%测试，在生产成本和生产质量的控制上是行业内极为领先和高效的。

其实6A系统采用屏蔽方式比非屏蔽方式更加有效和安全，但采用屏蔽系统必然会增加大量的成本投入，除非在特殊环境要求情况下，如医疗系统的部分区域、科研机构、工业环境、涉密机构等，从成本考虑，客户显然更愿意接受非屏蔽系统。为了保证铜缆的万兆传输需要，非屏蔽线缆在设计上要比屏蔽线缆考虑更多的结构因素。这就是为什么以往在6类及以下等级中，FTP线缆直径要大于UTP线缆，而来到6A时代，6A UTP线缆的直径反而要大于6A FTP线缆直径的原因。