对于增强型6类布线系统的理解

2012-09-21德特威勒电缆系统上海有限公司曾松鸣

智能建筑与智慧城市 2012年3期

文｜德特威勒电缆系统（上海）有限公司曾松鸣

增强型6类布线系统自2005年开始提出至今已有7个年头，所经过的历程与6类布线系统一样，都经过了漫长的成长期，然后才会达到自然而然地选择应用的成熟期。

1 增强型6类布线系统的产品组成

增强型6类布线系统是万兆以太网铜缆传输线路的介质，也就是说它的诞生是为了在双绞线传输万兆以太网而研发的。由于原有的6类布线系统（带宽250MHz）已经不能提供万兆以太网所需500MHz的物理带宽，而更高等级的7类布线系统（600MHz）在当时又无法提供相应的RJ45模块和非屏蔽结构，所以这个传输等级的产品被称为Cat.6A，链路和信道则称为EA。

增强型6类布线系统的基本组成与其他等级的铜缆布线系统一样，分为非屏蔽布线系统和屏蔽布线系统两大类，每一类的产品依然是简单的。

1.1 非屏蔽布线系统

在理论上，增强型6类非屏蔽布线系统中的传输部件均为传输带宽大于或等于500MHz的产品，其中包含有非屏蔽双绞线、非屏蔽模块和非屏蔽跳线。事实上，绝大多数的增强型6类非屏蔽布线系统也确实是由这三部分组成的。而用于支持模块和封闭墙面的保障部件（如面板、地插、配线架等），则与6类布线系统完全通用。

（1）增强型6类非屏蔽双绞线

增强型6类非屏蔽双绞线是增强型6类布线系统中最为关键的部件，其结构依然是4对8芯对绞结构。有了双绞线，在双绞线的两端添加模块，就构成了埋设在墙内、天花板上、地板下或在面板、配线架和机柜的保护下，不会被人触及到的永久链路。而在永久链路两端添加了跳线，就形成了从楼层配线架中的网络交换机至工作区中的电脑之间信息传输的通道——信道。

从理论上来说，凡是通过了增强型6类电气性能测试都可以被称为增强型6类双绞线。但是，由于增强型6类电气测试中包含有线间串扰测试，而在频率高达500MHz时，平行的两根双绞线之间由于分布电容的影响也会产生电磁干扰，这个干扰被称之为“线间串扰”。为了抵御线间串扰，各个布线厂商想出了各种解决办法，使非屏蔽双绞线的带宽达到了所需要的500MHz。

对于工程应用而言，双绞线采用哪一种结构并不重要，关键是双绞线的性能和造价是否能够接受。从这个意义出发，无论是线对之间安装椭圆形数字骨架、在护套内添加麻绳、将对绞绞距和群绞绞距加密，还是添加有屏蔽材料（不是指采用有金属丝网或完整的铝箔严密包裹的屏蔽双绞线），只要500MHz的电缆及测试合格的双绞线都是增强型6类双绞线。

在工程应用中，增强型6类非屏蔽双绞线的应用长度仍然为90m。在标准中，除了10M以太网外，增强型6类非屏蔽对于各种以太网的应用距离都是90m。

除了常规结构外，还有一种带屏蔽材料的增强型6类非屏蔽双绞线，它在对绞芯线与护套之间添加了一层导电材料，利用导电材料在不接地时的抗电磁干扰特性来降低线间串扰的影响。

（2）增强型6类非屏蔽模块

增强型6类非屏蔽模块是端接在增强型6类非屏蔽双绞线两端的连接部件，它是双绞线与跳线之间的连接器，由于跳线上带有水晶头，所以在模块的正面能够插入水晶头，背后则可以使用工具（或免工具）端接双绞线。借助于模块的连接作用，将双绞线与跳线快速连接成信息的传输通道，同时可以借助于模块面向跳线的快速插拔特性，使综合布线系统的“综合”特性得以发挥。

（3）增强型6类非屏蔽跳线

增强型6类非屏蔽跳线是暴露在使用者面前的信息传输电缆，由于跳线大多处于易扯动、经常移动的环境中，有时会弯折后放在包里，所以对跳线的要求是更不易折断，为此跳线基本上采用了多股软线绞合成每一根芯线。

1.2 屏蔽布线系统

增强型6类屏蔽布线系统的产品组成与非屏蔽系统完全一样，在描述中仅仅只是将“非屏蔽”三个字改为“屏蔽”两个字。增强型6类屏蔽双绞线、增强型6类屏蔽模块和增强型6类屏蔽跳线。根据现行的标准，它们面向信息传输的基本特征与前述增强型6类非屏蔽产品完全相同，最直观的区别在于屏蔽布线产品多了一层抗电磁干扰的屏蔽材料。

（1）增强型6类屏蔽双绞线

增强型6类屏蔽双绞线采用铜丝网或铝箔作为抗电磁干扰的屏蔽材料，依据屏蔽层的位置，分有铝箔总屏蔽双绞线（F/UTP，带十字骨架）、铝箔线对屏蔽双绞线（U/FTP，无需十字骨架）、丝网+铝箔总屏蔽双绞线（SF/UTP，带十字骨架）、铝箔总屏蔽+铝箔线对屏蔽双绞线（F/FTP，无需十字骨架）和丝网总屏蔽+铝箔线对屏蔽双绞线（S/FTP，无需十字骨架）。在上述屏蔽双绞线中，仅采用总屏蔽技术的双绞线因屏蔽层无法同时抑制线对之间的电磁干扰，所以其中都含有十字骨架；带有线对屏蔽技术的双绞线因每对芯线均有屏蔽层保护，使NEXT值远优于标准参数，所以凡采用线对屏蔽技术的双绞线（U/FTP、F/FTP和S/FTP）非但不需要十字骨架，而且因双绞线群绞时的旋转，使它们对外部电磁干扰的抑制能力高于仅有总屏蔽层的双绞线。

双绞线抗电磁干扰的手段一般有三种：阻抗匹配、对绞和屏蔽，在非屏蔽双绞线中采用了前两项，在屏蔽双绞线中则全部采用。由于屏蔽技术对于抗电磁干扰的贡献远高于前两项，所以在增强型6类屏蔽双绞线中，线对绞距依然十分稀松，使铜丝的长度下降，由于铝价仅为铜价的1/4，所以增强型6类屏蔽双绞线已经显现出价格的优势。

从抗电磁干扰的机理上看，由于综合布线的双绞线所遇到的电磁干扰均位于电磁场理论中的高频电磁场环境中，所面对的已经是电磁场中的电场分量和磁场分量。一般来说，对绞技术能够抑制磁场分量，屏蔽技术则抑制电场分量。所以，非屏蔽双绞线的抗电磁干扰原理是通过削弱磁场分量后，借助于电场分量与磁场分量的交替转换，最终达到电磁干扰达标（如线对间的近端串扰值、两根双绞线之间的线间串扰等优于标准参数）的作用。而屏蔽双绞线则是采用对绞技术和屏蔽层，同时减弱了高频电磁场中的电场分量和磁场分量，使屏蔽双绞线的抗电场干扰能力远高于非屏蔽双绞线。借助于综合布线的常规性能测试，也可以了解屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的抗电场干扰效果。比如在使用检测中的双绞线电缆测试仪进行产品级性能测试时，线对屏蔽双绞线的NEXT值优于带十字骨架的非屏蔽双绞线，余量值达35dB以上，而带十字骨架的非屏蔽双绞线在NEXT值的余量比不带十字骨架的非屏蔽双绞线高出5dB。再比如在进行线间串扰测试时，铝箔线对屏蔽双绞线（U/FTP）的实测余量值相对铝箔总屏蔽+铝箔线对屏蔽双绞线（F/FTP）而言少了8dB。

德特威勒上海公司因性价比原因没有生产增强型6类非屏蔽双绞线，而基于各种屏蔽技术的差异，目前批量投产的增强型6类屏蔽双绞线均能同时抑制外部电磁干扰和线对电磁干扰的铝箔对对屏蔽双绞线（U/FTP）和铝箔总屏蔽+铝箔对对屏蔽双绞线（F/FTP）。

（2）增强型6类屏蔽模块

增强型6类屏蔽模块的屏蔽壳体分为金属薄板冲压壳体、整体铸造壳体和塑料镀金属壳体三大类，凭借目测和手感极其容易分辨：金属薄板冲压壳体有明显的缝隙，壳体厚度一般在0.5mm左右；整体铸造壳体比较重，壳体厚度一般在2mm左右；塑料镀金属则十分轻巧，光感比较好，金属厚度则以微米计算。

模块的屏蔽层主要用于抵御高频电磁场中的电场分量，其中有一项指标是“渗透深度”，它的含义是电场分量下降到1/e（约为37%）时的屏蔽层厚度，当屏蔽层的厚度达到为渗透深度的多少倍时，透过屏蔽层的电场分量将下降到1/e的多少次方，所以只要看两种屏蔽模块的屏蔽效果，仅需目测其屏蔽层的厚度，就可以定性地判断这两种屏蔽模块在电磁干扰能力上的差异。渗透深度的计算公式与屏蔽材料的导电率和导磁率都有关系，由于铜的导电率和导磁率均优于铝，所以模块的最佳屏蔽材料为铜。

（3）增强型6类屏蔽跳线

德特威勒的增强型6类屏蔽跳线也是采用多股软线作为芯线，屏蔽层则采用了最为高端的丝网总屏蔽+铝箔线对屏蔽技术（S/FTP）。

在选择屏蔽跳线时，需注意屏蔽模块与屏蔽跳线芯线之间的匹配性。因为在四节点信道测试、电子配线架的双配线架结构时，常用的手段都是将一根跳线剪成两根单端RJ45尾线，这时的芯线是否能够有效地端接在模块背后的IEC打线处，取决于跳线与模块之间的匹配性。

2 增强型6类布线系统的设计

增强型6类布线系统一般位于配线子系统，承载着楼层配线架到工作区之间的信息传输。它的设计方法可以依据GB 50311-2007标准中涉及到的传统设计方法。所需要考虑的问题在于：

（1）电气性能参数对于工程的价值

双绞线和永久链路的电气性能参数对于工程设计有着一定的参考价值。例如：电磁干扰是散布在整个信息传输通道中，其中双绞线承载了最多的外部电磁干扰，所以为了保证网络的信噪比，提高网络的实测误码率，就应该优先考虑增强型6类屏蔽布线系统。又如：NEXT值是工程中最关心的性能参数，而工程中大量的NEXT值不合格都来自于模块与双绞线之间的端接处，如果能够采用线对屏蔽双绞线把缆线中的NEXT值降低，则对于端接人员来说，就有了更大的富裕空间，使模块端接后性能测试的合格率得以提高，这是有些系统集成商在第一次使用屏蔽布线系统后，对测试合格率反而更高感到奇怪的原理解释。

电气性能参数对于设计和工程的作用是在对产品和标准的理解基础上，根据工程的具体情况进行得与失的分析，所以在通常的设计中往往见不到它的身影。

（2）增强型6类布线系统构成时的价格配比分析

在布线设计完成前，可以采用直方图对系统中每个产品的合计价格与总报价的进行分析，以确定报价的合理性。图1是一个实际的价格配比直方图。

从图1可以看出，对于增强型6类布线工程而言，增强型6类屏蔽双绞线、模块和跳线的总和造价约占综合布线总价的72%，其中以增强型6类屏蔽双绞线最高，由此精确统计双绞线的数量和铜价下跌则成为总报价下降的主要选择。

增强型6类布线系统并不可能只有传输部件而没有保障部件，如果它没有以光纤和大对数双绞线为核心构成的主干子系统和建筑群子系统相配合，也就只能在一个极小的面积中运行。所以，增强型6类布线系统的价格配比分析应该在一个完整的综合布线系统中进行，而不仅仅是双绞线、模块和跳线之间的价格配比分析。

图1

3 增强型6类布线系统的施工

增强型6类屏蔽布线系统的施工手法与超5类、6类屏蔽布线系统的施工手法如出一辙，穿线、端接、测试、验收的方法基本上都不变，其中端接的基本原则依然是：

（1）铝箔屏蔽双绞线要求铝箔与接地导线及屏蔽模块的屏蔽层端接成一体。

（2）含丝网的屏蔽双绞线仅需丝网端接到屏蔽模块的屏蔽层端接成一体，暴露的铝箔全部剪除。

（3）屏蔽模块的进线孔全部进行屏蔽封闭。

具体做法可以参照综合布线布线工作组出版的《屏蔽布线系统设计与施工技术白皮书》中的相关施工章节。

4 增强型6类布线系统的测试

随着综合布线性能测试仪的不断发展和完善，增强型6类布线系统的测试越来越简单，只要配备了相应等级的测试仪器和测试组件，按下测试按钮就可以自动完成测试。需要注意的是跳线如果要测试，应在性能测试仪（如：Fluke公司或理想公司的性能测试仪）上配备跳线测试模块，进行跳线的单体测试。采用信道测试模块测试跳线时，其数值不能代表跳线的真实电气性能。

5 数据中心增强型6类屏蔽布线系统产品

在增强型6类布线系统的产品序列中，除了常规的4对8芯水平双绞线、模块和跳线外，还有一些在数据中心中常见的产品：

（1）集束型屏蔽双绞线

多根4对8芯的水平双绞线使用薄膜、护套或尼龙网裹住，形成一束双绞线，由于这时的水平双绞线已经全部平行，只有采用屏蔽双绞线才能抵御其中的线间串扰，所以这样的双绞线线束称为集束型屏蔽双绞线。常见的集束型屏蔽双绞线分有6根/束、12根/束和24根/束三种，其中24根/束因外径较大施工不便，一般不会被选用。

（2）预端接型屏蔽铜缆

制造厂商在集束型屏蔽双绞线两端预先端接模块，完成测试后再出厂，另一种增强型6类屏蔽产品——集束型预端接屏蔽铜缆就形成。这样的屏蔽铜缆长度可以从1m～90m随意选定，两边的模块可以根据需求选定。而最为理想的是出厂测试则可以依据综合布线的增强型6类永久链路测试模型进行，测试指标将全部参照增强型6类综合布线测试标准。

预端接型屏蔽铜缆在数据中心的水平子系统中得以广泛的应用，它与预端接光缆一样，可以大大提高施工效率：一次性敷设预端接铜缆，两端的模块插入相应的配线架，施工即以完成。但它相对于常规的4对8芯水平双绞线施工而言，在桥架上显得更为平整和美观。

（3）屏蔽集束跳线

制造厂商将增强型6类屏蔽跳线集合成束后，就形成了集束跳线，同样由于线间串扰的原因，屏蔽集束跳线成为集束跳线中的首选。

增强型6类屏蔽集束跳线主要用于配线架与网络设备分别安装在相邻的两个机柜的布局方式中，它的长度可以选定，两端的连接器大多是RJ45型。与预端接屏蔽铜缆相同，屏蔽集束跳线的施工特点是施工效率高，可以使用机柜配套的线夹固定，在机柜内外显得更为平整和美观（相对普通的跳线而言）。