Cat.6A类布线系统分析及应用

文｜西蒙电气（中国）有限公司

1 万兆铜缆系统介绍

超5类布线系统已经完成它的历史使命，满足了5～10年的主流应用。6类布线系统现阶段正在广泛应用，而对于7类系统，笔者认为尚不具备广泛推广的条件，不管是工程造价、施工难度、验收难度及接口兼容性方面，都是阻碍7类布线系统推广的重要因素。因此增强型6类布线系统孕育而生。

大家都知道10GBase-T传输模式将利用脉冲调幅（PAM）技术，已经普遍被千兆以太网的1000Base-T模式所采用。1000Base-T模式利用PAM技术使用PAM-5进行编码，在4对线的每一对上进行双工双向250Mbps的传输，这个应用要求工作带宽大约80MHz。10GBase-T建议利用PAM-5/PAM-10/PAM-16以及混合技术进行编码，在4对线的每一对上进行全双工2.5Gbps的传输。

根据上述需求，依据香农定理计算，为了达到2.5Gbps的传输速率，信道的传输能力应该达到20Gbps（4对线×每对2.5bps=10Gbps，全双工模式意味10Gbps×2=20Gbps）。

早期模型实验中，达到这样的要求需要约625MHz的工作带宽，625MHz的工作带宽超出了标准的E级/6类布线系统的频率限制。在最新的TIA标准中，把支持10GBase-T的Cat.6A类标准从625MHz降低到500MHz。

最终，2007年发布的综合布线标准TIA/EIA 568B.2-10定义了新型的电缆级别Cat.6A（增强型6类）用于满足100m信道长度万兆双绞线铜缆传输的标准，Cat.6A类双绞线铜缆所要求的传输带宽被定义为500MHz。

2 万兆铜缆技术的瓶颈

6类布线系统带宽为250MHz，Cat.6A类布线系统带宽为500MHz，随着传输频率和速率的提升，确保系统传输性能的标准要求也越发严格，原有线缆线对的绞合密度、铜芯线径、铜缆内的间隔都面临着技术革新，原有的可以被忽略不计的双绞线之间以及配线架端口间的噪声干扰，也成为了影响双绞线铜缆系统传输万兆速率的瓶颈。新的测试参数被定义——外部串扰（Alien NEXT）： 相邻电缆的线对之间的串扰和相邻连接硬件之间的干扰。

满足500MHz带宽要求的Cat.6A类线缆有非屏蔽和屏蔽两种，同样都可以支持100m的万兆信道长度，如果使用非屏蔽Cat.6A类双绞线系统传输万兆，需要考虑外部串扰的问题；而使用屏蔽Cat.6A双绞线系统传输万兆，几乎不需要考虑外部串扰的问题（做好屏蔽的两端接地）。

屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应，实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容（EMC）特性。在相同级别下，屏蔽系统电缆的外径应该比非屏蔽电缆的外径要大，万兆传输要求的6A类非屏蔽线缆外径比屏蔽线缆外径大，因为外部串扰的问题，一捆6A类非屏蔽双绞线，在“N包一”的情况下，最里边双绞线的数据传输线对会受到其外部包裹的N条双绞线传输线对的外部串扰影响，而且这种情况下所受到的外部串扰影响是非常严重的。通常情况下，对外部串扰的测试，使用“6包1”的模式进行测试。实际工程中的线管或线槽中大多数为6～12根双绞线捆成一捆，很少会有图1中如此标准的布线工艺。通常都会把几根线缆捆扎后放入线槽或桥架，这样就会有多种“6包1”的组合情况需要测试，同时在完成每条双绞线的测试之后还要花费较多的时间用于多种组合的外部串扰的测试。

图1

Cat.6A类屏蔽系统双绞线采用屏蔽层结构，相互之间几乎不会产生外部串扰的影响，因此对于外部串扰可忽略不计，测试方法与之前的Cat.6类系统测试一样，但在测试指标和测试仪器上会有所不同。而Cat.6A类非屏蔽系统在施工时，需要有更大的间距来保证线外串扰对线缆性能的影响。

对于标准中存在的Cat.6A类非屏蔽系统，虽然可以达到Cat.6A标准，但是施工放线、验收难度、管槽利用率等方面存在着困惑。非屏蔽Cat.6A系统解决外部串扰的方法就是将电缆外皮变厚，使得捆扎在一起的线缆外皮增大了间距，以减小外部串扰的影响，但这样增加了非屏蔽Cat.6A类线缆的生产成本。通常情况下，Cat.6A类屏蔽电缆的外径是7.5mm左右，而Cat.6A类非屏蔽电缆的外径是9mm左右。电缆外径的增大，相应的会增加线管线槽方面的成本。

通过对比可得出Cat.6A类屏蔽系统应用领域及推广比Cat.6A类非屏蔽系统具有较大的优势。屏蔽系统Cat.6A类10G解决方案的益处现在已经有案例可以证明，业内专家也认同这种方法，它是适合目前布线标准要求最好的解决方案。

3 Cat.6A类万兆系统应用

现今，超5类系统还将继续被应用于要求不高的家居布线及小型企业单位，对于中型及大型企业办公区域采用6类非屏蔽系统较多，Cat.6A类布线系统在传统办公布线中的应用还没有达到Cat.6类系统规模，然而数据中心中使用Cat.6A类布线系统（屏蔽）较多，根据机房建设中的标准，建议采用6类以上级别的布线系统，推荐使用Cat.6A类布线系统。

对于办公终端来说，一般的终端电脑、笔记本使用的万兆网卡几乎没有：一是价格太贵，二是需求没有那么高。因此在办公区布线，建议采用Cat.6A类布线系统就可以满足日常办公、上网的需求。

数据中心是整个建筑或一个企业最核心和最重要的部分，数据中心一般有交换设备、服务器设备、配线设备、存储设备等组成，它面向的对象是外网用户和企业内用户。因此对于大批量的存储、邮件服务、外网访问、网络视频监控等功能需要更好的硬件设备去支持，因此建议用户在数据中心的建设中推广Cat.6A类布线系统。

数据中心机柜及配线架的使用密度较高，维护具有快速便捷的特点，西蒙电气生产的Cat.6A类布线系统配线架可在前端对单个端口进行维护和检测，可避免在机柜后面进行链路维护。同时配线架可向下兼容，支持超5类、6类、屏蔽、非屏蔽系统，还可根据护套颜色区分各种网络。

Cat.6A非屏蔽及屏蔽线缆传输性能超出ANSI/TIA 568C.2 Cat.6A和ISO/IEC 11801 Class EA测试标准的要求；非屏蔽线缆增加了线缆外皮厚度以及采用王字骨架。屏蔽线缆采用360°全屏蔽设计，全方位的端到端屏蔽系统及优秀的接地设计，可以很大程度地防止信号的泄漏和干扰。中心十字分隔设计，提供更稳定的性能及线缆支撑；非屏蔽Cat.6A系统的“6包1”外部串扰测试超过标准要求，为数据中心万兆传输及高密度应用提供优异的性能。

Cat.6A类万兆屏蔽模块保证带宽及信噪比有足够的余量；Keystone卡接方式通用性强；360°全金属外壳屏蔽设计，保证优异的EMC性能。Cat.6A类万兆非屏蔽模块后端护套一字隔离，保证带宽及信噪比的余量，独特的非屏蔽模块、屏蔽模块免专用工具设计，在施工时提高了工作效率；接触针50μm镀金，耐腐蚀设计；IDC端子采用45°设计，保证可靠的线缆卡接，支持线规22～24AWG；插拔次数大于1000次，端接次数大于250次。

Cat.6A类万兆非屏蔽/屏蔽跳线内芯采用多股铜软线，可承受使用过程中的反复弯曲；水晶头簧片表面采用50μm的整体镀金；水晶头尾部设计有弯曲张力疏导结构，跳线插拔次数1000次以上；线缆外皮为LSZH低烟无卤型。屏蔽型Cat.6A类万兆采用360°FTP全屏蔽设计。

通过上述分析，数据中心才是Cat.6A类最终的归宿，同时也希望Cat.6A系统能在数据中心的建设中发挥其应有的性能作用，更加有效地去保护用户的投资，方便管理员维护每条链路。