解读综合布线6A系统的探讨

6A类布线在争论中前行
文┃德特威勒电缆系统（上海）有限公司    曾松鸣

 

     2003年，美国的TIA组织应IEEE组织的请求开始研究能够传输万兆以太网的水平双绞线。几经反复，终于在今年（2008年）颁布了6A类布线产品的性能参数标准。它与万兆以太网（铜缆）标准（IEEE 802.3an）一起，共同填补了万兆以太网传输缆线中只有光纤的遗憾，也为7类水平双绞线应用于万兆以太网奠定了基础。
     随着6A类布线标准（TIA 568B2.10）的颁布，传输带宽为500MHz的水平双绞线、模块和跳线正式成为综合布线系统家族中的新生力量，也为工程验收中的测试（信道、永久链路）提供依据。
     在初读TIA 568B2.10后，感觉到它在TIA 568B系列标准的平台上，针对6A类布线产品的特点，新增加了若干个新的指标，它们基本上都与缆间同色线对之间的串扰（ANEXT）有关，在标准中详细数数大约有十余种。
     在本文中，将不会罗列各种6A类布线产品的技术参数，因为它是厂商的制造工程师和质检工程师应该考虑的事；也不会论及信道和链路的技术参数，它们将被固化到测试仪中，在测试时会与测得的数据自动比较，从而得出是否合格的简单结论。因此，本文所涉及到的将只会集中在非屏蔽与屏蔽、传输余量和布线施工等领域。

     1  6A类产品的屏蔽与非屏蔽的价格之争
     6A类屏蔽系列产品和6A类非屏蔽系列产品都是符合TIA-568B2.10标准的500MHz等级的综合布线产品。就TIA系列布线标准的传统做法而言，它的倾向性十分明显，即倾向于非屏蔽系列产品。不过，在TIA 568B1.2-2003等标准中也研究了屏蔽布线技术。在新的6A类标准中，并没有对屏蔽和非屏蔽加以限制，只是在罗列各种技术参数时，会说明在20℃～60℃范围内，屏蔽双绞线的温度波动优于非屏蔽双绞线。这一特点在TIA 568B系列标准中普遍存在，并不会因6A类而发生变化。
     在面向超5类和6类工程时，笔者通常会从应用环境上着手分析，最终提出是使用非屏蔽布线产品还是使用屏蔽布线产品的建议。而对于工作带宽高达500MHz的6A类产品而言，笔者却更为“偏心”于屏蔽布线产品。
     在电子理论中，抗电磁干扰的技术主要有三种：阻抗匹配、对绞和屏蔽。 非屏蔽布线产品使用了阻抗匹配和对绞两项技术，而屏蔽双绞线则使用了阻抗匹配、对绞和屏蔽三项技术，由此，在低频情况下，非屏蔽布线产品明显占据了价格上的优势：阻抗匹配和对绞技术取决与设计和制造工艺，而屏蔽则需要添加屏蔽材料和接地材料。在芯线直径基本相同的前提下，非屏蔽布线产品自然会占有价格上的优势。
     二十多年前美国贝尔实验室推出了非屏蔽双绞线，它应用了廉价的非屏蔽技术和阻抗匹配技术，解决了物理带宽为10MHz等级的传输问题，并在其后的二十年中，非屏蔽双绞线技术一步步升级到了16MHz、25MHz、100MHz和250MHz，它们都满足了商业建筑中对信息传输的常规要求，这应该说是一个非常有价值的奇迹。
     只是，也许只有厂商的工程师注意到，在其中250MHz等级的6类非屏蔽双绞线中，芯线直径已经略微大于6类屏蔽双绞线的线径。而在最新的500MHz的6A类非屏蔽双绞线中，其线径已明显超过了同类的屏蔽双绞线线径（大多数6A类屏蔽双绞线的线径为AWG 23号，而大多数非屏蔽双绞线的线径为AWG 22号）。
     众所周知，双绞线的用铜量与线径的平方成正比，而无论是非屏蔽双绞线还是屏蔽双绞线，其造价中的绝大多数来自于铜。这就带来了一个问题：6A类非屏蔽双绞线与同类屏蔽双绞线的造价相比，孰高孰低？根据目前已知的数据，对于同一厂商的产品而言，非屏蔽双绞线略微贵些。

     2  6A类屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线的性能之争
     根据计算机以太网标准（IEEE 802.3），水平双绞线是否能用于传输的因素之一是传输线路上的信噪比，即在接收端的电信号幅度与电噪声幅度之比，为此，在IEEE 802.3标准中，都定义出了最大的噪声电平；而在布线标准中则将噪声电平分解成（线对间）近端串扰（NEXT）、线间近端串扰（ANEXT）等多项性能指标，只要这些参数都满足了规定，自然可以满足信噪比指标（其实各类ACR也并非是完整的信噪比，而只是其中的主要噪声幅度与信号幅度之比）。
     提到ANEXT，其实在2002版的以太网标准（IEEE 802.3-2002）中就已经提出了这个性能要求，因为那时的以太网已经开始同时使用4对线传输以太网信息，因此相邻水平双绞线之间的同色对干扰也就开始提上了日程。在这次的6A类标准中，真正定义了与ANEXT相关的各种参数，这将有助于更为全面的分析双绞线的电噪声影响。
     对于非屏蔽双绞线而言，ANEXT已经成为不可逾越的障碍，制造工程师们为此想出了各种奇招妙想解决了这一难题，让它的干扰值能够低于标准的规定值，而所付出的代价则是增加了芯线线径、大大放大了双绞线的缆径（TIA标准中已经将缆径定义为9mm，而实际上的6A类缆径常规值在8-9mm之间，最大值已经达到了9.6mm）。对于屏蔽双绞线的设计师而言，这根本不是问题，因为两根双绞线各自的屏蔽层共同作用，使线间干扰已经不可能成为干扰源。
     6A类屏蔽双绞线可以有效的隔离双绞线缆与缆之间的电磁干扰，在双绞线设计时又充分考虑了芯线与屏蔽层之间的电磁泄漏，因此在6类和6A类等级的双绞线中，它的芯线线径已经小于同等级的非屏蔽双绞线，而缆径更是远远小于非屏蔽双绞线，仅为7.4mm。这些参数所达成的一个总的效果是：性能好，价格低。

     3  工程中的性能余量
     万兆以太网的最低传输带宽要求是500MHz，即6A类双绞线的指标。在任何工程中，都会对性能参数保留一定的富裕，如果从这一角度考虑，则7类布线产品则成为首选。因为7类布线产品的最低工作带宽是600MHz，它在满足万兆以太网需求的同时，还预留了一定的性能余量，以保障传输质量经久不变。
     7类布线产品基本上都是屏蔽布线产品，它秉承了屏蔽产品的各种优势，同时它的工作带宽远高于万兆以太网对线缆的需求。现今，7类布线产品的缆线带宽已经可以达到1500MHz以上，而接插件带宽也可以达到1200MHz，即使是再诞生更高速率的以太网（如4万兆以太网），7类双绞线也完全可以满足传输需求。

     4  光与铜不会发生争斗
     尽管光缆可以传输万兆以太网，双绞线也可以传输万兆以太网，但两者的选择对于厂商而言并不冲突：任何布线厂商都能提供这两种缆线（包括普天、一舟等国内知名品牌）。
     不过，对于施工方和使用方而言，则可能完全不同，因为铺设到大楼内的缆线大多是在今后若干年内无法更换的。而光缆、6A类非屏蔽双绞线和6A类屏蔽双绞线各有各的施工特点，各有各的使用特点，只有选择得当才是最佳的选择。
     “光铜并进”是此次6A类布线产品标准颁布的真实写照，它说明了一个事实：在全球仍然有大量的客户在使用光缆的同时，仍然希望使用双绞线以降低规模庞大的信息系统的总造价。

     5  愿布线工程再上一个台阶
     需要注意的一个问题是：6A类非屏蔽双绞线的缆径已经明显“变胖”（在双绞线内添加了可以削弱线间串绕的材料），不再像以往那么“苗条”。这就要求设计人员在桥架和电线管的设计中，充分考虑到这种变化，以免桥架和电线管的容量不足造成施工困难。当然，对于6A类屏蔽双绞线而言，这一变化则不大，无非是从6类的7mm缆径增加到了6A类的7.4mm缆径而已。
     就布线施工而言，应该说光缆施工尽管要求高，但经过电信、电力行业的数十年努力，已经形成了完善的施工工艺；而6A类和7类屏蔽双绞线在施工时几乎不必考虑周围的环境（包括双绞线与双绞线是否平行摆放），只要产品不损坏、端接遵守规则、接地符合监理要求即可。对于系统集成商而言，经过布线、BA、门禁、音响、安防、机房等工程的反复磨练，十年前所谓的“屏蔽施工难以保证质量”一说早已不复存在；但6A类非屏蔽双绞线是否能够通过施工这一关，还有待实践考验，因为布线施工的水平尽管在6类普及时已有所提高，但普遍水平仍然不高。这就需要厂商工程师和施工单位掌管施工工艺的工程师对现场施工人员进行反复的、有效的工地培训，在经过若干个工程的言传身教后方能见效。从长远来说，6A类新技术、新产品的工程实施一定会有助于综合布线系统工程质量再上一个新的台阶。