[導(dǎo)讀]
2003年,美國的TIA組織應(yīng)IEEE組織的請求開始研究能夠傳輸萬兆以太網(wǎng)的水平雙絞線。幾經(jīng)反復(fù),終于在今年(2008年)頒布了6A類布線產(chǎn)品的性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它與萬兆以太網(wǎng)(銅纜)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3an)一起,共同填補了萬兆以太網(wǎng)傳輸纜線中只有光纖的遺憾,也為7類水平雙絞線應(yīng)用于萬兆以太網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。
隨著6A類布線標(biāo)準(zhǔn)(TIA 568B2.10)的頒布,傳輸帶寬為500MHz的水平雙絞線、模塊和跳線正式成為綜合布線系統(tǒng)家族中的新生力量,也為工程驗收中的測試(信道、永久鏈路)提供依據(jù)。
在初讀TIA 568B2.10后,感覺到它在TIA 568B系列標(biāo)準(zhǔn)的平臺上,針對6A類布線產(chǎn)品的特點,新增加了若干個新的指標(biāo),它們基本上都與纜間同色線對之間的串?dāng)_(ANEXT)有關(guān),在標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)數(shù)數(shù)大約有十余種。
在本文中,將不會羅列各種6A類布線產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù),因為它是廠商的制造工程師和質(zhì)檢工程師應(yīng)該考慮的事;也不會論及信道和鏈路的技術(shù)參數(shù),它們將被固化到測試儀中,在測試時會與測得的數(shù)據(jù)自動比較,從而得出是否合格的簡單結(jié)論。因此,本文所涉及到的將只會集中在非屏蔽與屏蔽、傳輸余量和布線施工等領(lǐng)域。
1 6A類產(chǎn)品的屏蔽與非屏蔽的價格之爭
6A類屏蔽系列產(chǎn)品和6A類非屏蔽系列產(chǎn)品都是符合TIA-568B2.10標(biāo)準(zhǔn)的500MHz等級的綜合布線產(chǎn)品。就TIA系列布線標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)做法而言,它的傾向性十分明顯,即傾向于非屏蔽系列產(chǎn)品。不過,在TIA 568B1.2-2003等標(biāo)準(zhǔn)中也研究了屏蔽布線技術(shù)。在新的6A類標(biāo)準(zhǔn)中,并沒有對屏蔽和非屏蔽加以限制,只是在羅列各種技術(shù)參數(shù)時,會說明在20℃~60℃范圍內(nèi),屏蔽雙絞線的溫度波動優(yōu)于非屏蔽雙絞線。這一特點在TIA 568B系列標(biāo)準(zhǔn)中普遍存在,并不會因6A類而發(fā)生變化。
在面向超5類和6類工程時,筆者通常會從應(yīng)用環(huán)境上著手分析,最終提出是使用非屏蔽布線產(chǎn)品還是使用屏蔽布線產(chǎn)品的建議。而對于工作帶寬高達500MHz的6A類產(chǎn)品而言,筆者卻更為“偏心”于屏蔽布線產(chǎn)品。
在電子理論中,抗電磁干擾的技術(shù)主要有三種:阻抗匹配、對絞和屏蔽。非屏蔽布線產(chǎn)品使用了阻抗匹配和對絞兩項技術(shù),而屏蔽雙絞線則使用了阻抗匹配、對絞和屏蔽三項技術(shù),由此,在低頻情況下,非屏蔽布線產(chǎn)品明顯占據(jù)了價格上的優(yōu)勢:阻抗匹配和對絞技術(shù)取決與設(shè)計和制造工藝,而屏蔽則需要添加屏蔽材料和接地材料。在芯線直徑基本相同的前提下,非屏蔽布線產(chǎn)品自然會占有價格上的優(yōu)勢。
二十多年前美國貝爾實驗室推出了非屏蔽雙絞線,它應(yīng)用了廉價的非屏蔽技術(shù)和阻抗匹配技術(shù),解決了物理帶寬為10MHz等級的傳輸問題,并在其后的二十年中,非屏蔽雙絞線技術(shù)一步步升級到了16MHz、25MHz、100MHz和250MHz,它們都滿足了商業(yè)建筑中對信息傳輸?shù)某R?guī)要求,這應(yīng)該說是一個非常有價值的奇跡。
只是,也許只有廠商的工程師注意到,在其中250MHz等級的6類非屏蔽雙絞線中,芯線直徑已經(jīng)略微大于6類屏蔽雙絞線的線徑。而在最新的500MHz的6A類非屏蔽雙絞線中,其線徑已明顯超過了同類的屏蔽雙絞線線徑(大多數(shù)6A類屏蔽雙絞線的線徑為AWG 23號,而大多數(shù)非屏蔽雙絞線的線徑為AWG 22號)。
眾所周知,雙絞線的用銅量與線徑的平方成正比,而無論是非屏蔽雙絞線還是屏蔽雙絞線,其造價中的絕大多數(shù)來自于銅。這就帶來了一個問題:6A類非屏蔽雙絞線與同類屏蔽雙絞線的造價相比,孰高孰低?根據(jù)目前已知的數(shù)據(jù),對于同一廠商的產(chǎn)品而言,非屏蔽雙絞線略微貴些。
2 6A類屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線的性能之爭
根據(jù)計算機以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3),水平雙絞線是否能用于傳輸?shù)囊蛩刂皇莻鬏斁€路上的信噪比,即在接收端的電信號幅度與電噪聲幅度之比,為此,在IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中,都定義出了最大的噪聲電平;而在布線標(biāo)準(zhǔn)中則將噪聲電平分解成(線對間)近端串?dāng)_(NEXT)、線間近端串?dāng)_(ANEXT)等多項性能指標(biāo),只要這些參數(shù)都滿足了規(guī)定,自然可以滿足信噪比指標(biāo)(其實各類ACR也并非是完整的信噪比,而只是其中的主要噪聲幅度與信號幅度之比)。
提到ANEXT,其實在2002版的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3-2002)中就已經(jīng)提出了這個性能要求,因為那時的以太網(wǎng)已經(jīng)開始同時使用4對線傳輸以太網(wǎng)信息,因此相鄰水平雙絞線之間的同色對干擾也就開始提上了日程。在這次的6A類標(biāo)準(zhǔn)中,真正定義了與ANEXT相關(guān)的各種參數(shù),這將有助于更為全面的分析雙絞線的電噪聲影響。
對于非屏蔽雙絞線而言,ANEXT已經(jīng)成為不可逾越的障礙,制造工程師們?yōu)榇讼氤隽烁鞣N奇招妙想解決了這一難題,讓它的干擾值能夠低于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值,而所付出的代價則是增加了芯線線徑、大大放大了雙絞線的纜徑(TIA標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)將纜徑定義為9mm,而實際上的6A類纜徑常規(guī)值在8-9mm之間,最大值已經(jīng)達到了9.6mm)。對于屏蔽雙絞線的設(shè)計師而言,這根本不是問題,因為兩根雙絞線各自的屏蔽層共同作用,使線間干擾已經(jīng)不可能成為干擾源。
6A類屏蔽雙絞線可以有效的隔離雙絞線纜與纜之間的電磁干擾,在雙絞線設(shè)計時又充分考慮了芯線與屏蔽層之間的電磁泄漏,因此在6類和6A類等級的雙絞線中,它的芯線線徑已經(jīng)小于同等級的非屏蔽雙絞線,而纜徑更是遠遠小于非屏蔽雙絞線,僅為7.4mm。這些參數(shù)所達成的一個總的效果是:性能好,價格低。
3 工程中的性能余量
萬兆以太網(wǎng)的最低傳輸帶寬要求是500MHz,即6A類雙絞線的指標(biāo)。在任何工程中,都會對性能參數(shù)保留一定的富裕,如果從這一角度考慮,則7類布線產(chǎn)品則成為首選。因為7類布線產(chǎn)品的最低工作帶寬是600MHz,它在滿足萬兆以太網(wǎng)需求的同時,還預(yù)留了一定的性能余量,以保障傳輸質(zhì)量經(jīng)久不變。
7類布線產(chǎn)品基本上都是屏蔽布線產(chǎn)品,它秉承了屏蔽產(chǎn)品的各種優(yōu)勢,同時它的工作帶寬遠高于萬兆以太網(wǎng)對線纜的需求。現(xiàn)今,7類布線產(chǎn)品的纜線帶寬已經(jīng)可以達到1500MHz以上,而接插件帶寬也可以達到1200MHz,即使是再誕生更高速率的以太網(wǎng)(如4萬兆以太網(wǎng)),7類雙絞線也完全可以滿足傳輸需求。
4 光與銅不會發(fā)生爭斗
盡管光纜可以傳輸萬兆以太網(wǎng),雙絞線也可以傳輸萬兆以太網(wǎng),但兩者的選擇對于廠商而言并不沖突:任何布線廠商都能提供這兩種纜線(包括普天、一舟等國內(nèi)知名品牌)。
不過,對于施工方和使用方而言,則可能完全不同,因為鋪設(shè)到大樓內(nèi)的纜線大多是在今后若干年內(nèi)無法更換的。而光纜、6A類非屏蔽雙絞線和6A類屏蔽雙絞線各有各的施工特點,各有各的使用特點,只有選擇得當(dāng)才是最佳的選擇。
“光銅并進”是此次6A類布線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)頒布的真實寫照,它說明了一個事實:在全球仍然有大量的客戶在使用光纜的同時,仍然希望使用雙絞線以降低規(guī)模龐大的信息系統(tǒng)的總造價。
5 愿布線工程再上一個臺階
需要注意的一個問題是:6A類非屏蔽雙絞線的纜徑已經(jīng)明顯“變胖”(在雙絞線內(nèi)添加了可以削弱線間串繞的材料),不再像以往那么“苗條”。這就要求設(shè)計人員在橋架和電線管的設(shè)計中,充分考慮到這種變化,以免橋架和電線管的容量不足造成施工困難。當(dāng)然,對于6A類屏蔽雙絞線而言,這一變化則不大,無非是從6類的7mm纜徑增加到了6A類的7.4mm纜徑而已。
就布線施工而言,應(yīng)該說光纜施工盡管要求高,但經(jīng)過電信、電力行業(yè)的數(shù)十年努力,已經(jīng)形成了完善的施工工藝;而6A類和7類屏蔽雙絞線在施工時幾乎不必考慮周圍的環(huán)境(包括雙絞線與雙絞線是否平行擺放),只要產(chǎn)品不損壞、端接遵守規(guī)則、接地符合監(jiān)理要求即可。對于系統(tǒng)集成商而言,經(jīng)過布線、BA、門禁、音響、安防、機房等工程的反復(fù)磨練,十年前所謂的“屏蔽施工難以保證質(zhì)量”一說早已不復(fù)存在;但6A類非屏蔽雙絞線是否能夠通過施工這一關(guān),還有待實踐考驗,因為布線施工的水平盡管在6類普及時已有所提高,但普遍水平仍然不高。這就需要廠商工程師和施工單位掌管施工工藝的工程師對現(xiàn)場施工人員進行反復(fù)的、有效的工地培訓(xùn),在經(jīng)過若干個工程的言傳身教后方能見效。從長遠來說,6A類新技術(shù)、新產(chǎn)品的工程實施一定會有助于綜合布線系統(tǒng)工程質(zhì)量再上一個新的臺階。