千兆網(wǎng)綜合布線系統(tǒng)設(shè)計與測試

千兆網(wǎng)是一種快速以太網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Gbps,仍采用CSMA/CD的訪問控制機(jī)制并與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，在布線系統(tǒng)的支持下，可以使原來的快速以太網(wǎng)平滑升級并能充分保護(hù)用戶原來的投資。目前，千兆網(wǎng)技術(shù)已成為新建網(wǎng)絡(luò)和改造的首選技術(shù)，由此對綜合布線系統(tǒng)的性能要求也提高。

1、千兆網(wǎng)布線標(biāo)準(zhǔn)

千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)由IEEE 802.3制定，目前有802.3z 和802.3ab兩個布線標(biāo)準(zhǔn)。其中802.3ab是基于雙絞線的布線標(biāo)準(zhǔn)，使用4對5類UTP，最大傳輸距離為100m。而802.3z是基于光纖通道的標(biāo)準(zhǔn)，使用的媒體有三種：

a) 1000Base-LX規(guī)范：該規(guī)范為長距離使用的多模和單模光纖的參數(shù)。其中多模光纖傳輸距離為300(550米,單模光纖的傳輸距離為3000米。該規(guī)范要求使用價格相對昂貴的長波激光收發(fā)器。

b)1000Base-SX規(guī)范：該規(guī)范為短距離使用的多模光纖的參數(shù)，使用多模光纖和低成本的短波CD(compact disc)或VCSEL激光器，其傳輸距離為300(550米。

c)1000BASE-CX規(guī)范：使用短距離的屏蔽雙絞線STP，其傳輸距離為25m，主要用于在配線間使用短跳線電纜把高性能的服務(wù)器和高速外設(shè)相連。

2、千兆網(wǎng)綜合布線系統(tǒng)的線纜選型

綜合布線系統(tǒng)包含建筑群布線子系統(tǒng)、建筑物主干布線子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)（包含工作區(qū)電纜）三大布線子系統(tǒng)。千兆網(wǎng)綜合布線系統(tǒng)除具有一般快速以太網(wǎng)綜合布線系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)之外，更重要的是要合理選擇UTP、光纜及接插件。

2.1光纜的選擇

光纜主要用于建筑群布線子系統(tǒng)，對抗干擾要求高或建筑物主干距離超過100m的場合也用光纜作為建筑物主干布線子系統(tǒng)。選擇光纜應(yīng)根據(jù)實(shí)際距離并結(jié)合802.3z規(guī)范進(jìn)行。在滿足技術(shù)要求的前提下再慮經(jīng)濟(jì)問題。

2.2雙絞線的選擇

雙絞線在三大綜合布線子系統(tǒng)中所占比例最大，它的使用在很大程度上決定了綜合布線系統(tǒng)的性能，必須合理選用。

由香農(nóng)定理知，信道帶寬與信道容量之間的關(guān)系為：

C=Wlog2(1+S/N) （bps） ……………………..(1)

式中C為信道容量，W為信道寬度，N為噪聲功率，S為信號功率，S/N表示信噪比。

由(1)可知，可通過提高信道帶寬和信噪比兩方式來提高信道容量。 目前可供選擇的支持高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的雙絞線有5類、超5類、和6類，其最大帶寬分別為100MHZ、100MHZ和200MHZ。由于千兆網(wǎng)雙絞線的布線標(biāo)準(zhǔn)802.3ab是基于使用4對5類UTP制定的，而5類UTP的帶寬范圍為1(100MHZ。因此，僅從帶寬角度而言，選則5類雙絞線即可滿足千兆網(wǎng)應(yīng)用的要求。

再從信噪比的角度來考慮。千兆網(wǎng)需同時使用UTP的四對電纜進(jìn)行高速并行數(shù)據(jù)傳輸，信號和噪聲分別線纜的下列特性參數(shù)有關(guān)，這些參數(shù)是：

衰減(Attenuation)：指信號沿鏈路傳輸?shù)臏p弱。

回波損耗(RL)：由于線纜特性阻抗和鏈路接插件阻抗偏離標(biāo)準(zhǔn)值而導(dǎo)致的對發(fā)送信號功率的反射。

近端串?dāng)_損耗(NEXT)：類似于噪音，是從相鄰的一對線上傳過來的干擾信號。這種串?dāng)_信號是由于UTP中鄰近的繞對通過電容或電感偶合過來的。

相鄰線對綜合串?dāng)_(Power sum)：指在使用UTP四對線對同時傳輸數(shù)據(jù)的環(huán)境下，其它三對線上的工作信號對另一對線線間串?dāng)_總和。設(shè)發(fā)送信號為T，上述四個特性參數(shù)分別用A、R、NE、P表示，則：

Singal(f)=f1(T、A) …………….…..(2)

Noise(f)=f2(R、NE、P) .……………..(3)

 式(2)和(3)分別表示接收信號和噪音,兩式中的參數(shù)A、R、NE、P均為頻率f 的函數(shù)。因此得到下列計算信噪比的兩個公式：
  由這兩個公式知，要提高信噪比，就要選擇A、R、N、P 等各項參數(shù)優(yōu)良的UTP來提高S，降低N。類別越高的UTP，上述各項參數(shù)離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值的富余量就越多，其性能越優(yōu)良。由于5類UTP的部分參數(shù)受施工質(zhì)量或環(huán)境的影響大，往往達(dá)不到布線標(biāo)準(zhǔn)的要求，超5類UTP改進(jìn)了5類UTP的上述缺陷。因此，超五類及六類UTP可以滿足信噪的要求。由于六類UTP的性能憂于超五類，且六類UTP還能滿足將來更高速的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，因此，在目前情況下應(yīng)首選六類UTP及其配套的接、插件。

　3、測試

測試是保證布線鏈路性能的重要手段，不能用網(wǎng)絡(luò)調(diào)試來檢驗(yàn)鏈路的性能。

3.1 測試的標(biāo)準(zhǔn)

布線系統(tǒng)的測試標(biāo)準(zhǔn)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而不斷地變化。先后使用過的標(biāo)準(zhǔn)有：TSB-67現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)、TSB95現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)、TIA-568-A-5-2000超五類線的千兆網(wǎng)測試標(biāo)準(zhǔn)、 GB/T 50312-2000 建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范。

2001年通過的TIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)，集合了TIA/EIA-568-A、TSB 72、75、95等標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，成為新的布線和測試標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)放棄了原測試標(biāo)準(zhǔn)中的基本鏈路方式(Basiclink)而采用永久鏈路連接方式。

永久鏈路模型消除了鏈路兩端連接測試儀和被測電路的測試連接線對電路測試結(jié)果的影響，使得按照該模型進(jìn)行測試并且通過了測試，那么使用原廠家的合格的用戶連接線并連好網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可以得到合格的鏈路，并可以直接投入使用。

3.2 測試參數(shù)及其物理意義

除了2.2中已經(jīng)介紹的幾個參數(shù)外，還要對下列參數(shù)測試進(jìn)行測試：

近端串?dāng)_與衰減差(ACR):是指近端串?dāng)_損耗與衰減的差值。

是線對上信噪比的一種形式。ACR=0表明在該線對上傳輸?shù)男盘枌⒈辉胍粞蜎]。

傳輸延遲和延遲偏差(Propagation delay & delay skew):傳輸延遲指的是當(dāng)電信號延電纜傳輸時的時間延遲。一個電纜繞對的延遲決定于繞隊的長度、纏繞率和電特性。同一UTP電纜中的各繞對由于纏繞數(shù)和每一繞隊的電特性的不同而導(dǎo)致各繞對的傳輸延遲稍有差異，各繞對之間的延遲差異就是延遲偏差。

延遲偏差對于以多線對電纜同時傳輸數(shù)據(jù)的高速并行數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是一個非常重要的參數(shù)，如果繞對之間的延遲偏差過大，就會失去比特傳輸?shù)耐叫?，接收到的?shù)據(jù)就不能被正確地重組。

特性阻抗(Characteristic Impedance):是指電纜無限長時該電纜所具有的阻抗。阻抗是阻止交流電流通過一種電阻。一條電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性。

這些參數(shù)是由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定的。正常的物理運(yùn)行依靠整個系統(tǒng)電纜與連接器件具有的恒定的特性阻抗。特性阻抗的突變或特性阻抗異常，會造成信號反射，從而會引起網(wǎng)絡(luò)電纜中的傳輸信號畸變并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出錯。常用UTP的特性阻抗為100。

近端串?dāng)_損耗(NEXT): 近端串?dāng)_是指處于某側(cè)的發(fā)送線對對同側(cè)相鄰的另一對線通過電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的偶合信號。近端串繞損耗NEXT就是近端串?dāng)_值和導(dǎo)致該串?dāng)_值的另一對線上的發(fā)送信號之差值。近端串繞與線纜的類別、連接方式、頻率值有關(guān)。 在所有的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特性中，串?dāng)_值對網(wǎng)絡(luò)的性能影響是最大的。

近端串?dāng)_與衰減差(ACR):是指近端串?dāng)_損耗與衰減的差值。 ACR(dB)=NEXT(dB)- A(dB)

ACR是一個十分重要的物理量，是線對上信噪比的一種形式。ACR=0表明在該線對上傳輸?shù)男盘枌⒈辉胍粞蜎]，因此，對應(yīng)ACR=0的頻率點(diǎn)越高越好。高的ACR值意味著接收信號大于串?dāng)_。

等電平遠(yuǎn)端串?dāng)_(ELFEXT):由于五類線采用全雙工并行方式來傳輸數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)端的串?dāng)_也會對信號造成影響，因此必須在遠(yuǎn)端點(diǎn)測量可感應(yīng)到的串?dāng)_信號，這就是FEXT值的測量?？墒怯捎诰€路中信號的衰減，使得遠(yuǎn)端點(diǎn)發(fā)送的信號強(qiáng)度太弱，以至于所測量到的FEXT值不是真實(shí)的遠(yuǎn)端串?dāng)_值，因此需要用測量到的FEXT值減去線路的衰減值，以得到所謂的ELFEXT值。

ELFEXT=FEXT- A (A為接收線對的傳輸衰減)

綜合等電平遠(yuǎn)端串?dāng)_(Power sum ELFEXT):遠(yuǎn)端串?dāng)_則是指能量被耦合到與傳輸信號的線對相鄰的線對的遠(yuǎn)端(遠(yuǎn)離信號發(fā)送端)的能量耦合。在千兆以太網(wǎng)中，所有的線對都被用來傳輸信號，每個線對都會受到其他線對的干擾，因此遠(yuǎn)端串?dāng)_必須進(jìn)行功率加總，從而獲得對于能量耦合的真實(shí)描述。

特性阻抗(Characteristic Impedance):是指電纜無限長時該電纜所具有的阻抗。一條電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性。這些參數(shù)是由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定的。正常的物理運(yùn)行依靠整個系統(tǒng)電纜與連接器件具有的恒定的特性阻抗。特性阻抗的突變或特性阻抗異常，會造成信號反射，從而會引起網(wǎng)絡(luò)電纜中的傳輸信號畸變并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出錯。常用UTP的特性阻抗為100(。

表1 6類永久鏈路部分測試參數(shù)的參考值

參數(shù)(dB) NEXT ATTN RL ACR ELFEXT PS PS PS
頻率(MHZ) NEXT ACR ELFEXT100 41.8 18.5 14.0 23.4 24.2 39.3 20.8 21.2
125 40.3 20.9 13.0 19.4 22.2 37.7 16.8 19.3
200 36.9 27.1 11.0 9.9 18.2 34.3 7.2 15.2
250 35.3 30.7 10.0 4.6 16.2 32.7 2.0 13.2 

表2 超五類永久鏈路部分測試參數(shù)在100MHZ時的參考值

參數(shù)(dB) NEXT ATTN RL ACR ELFEXT PS PS PS
頻率(MHZ) NEXT ACR ELFEXT100 30.1 24.0 10.0 6.1 17.4 27.1 3.1 14.44、合布線系統(tǒng)的施工
綜合布線系統(tǒng)的施工過程要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，只有這樣才能充分保證布線系統(tǒng)的質(zhì)量。

4.1降低衰減值的措施

衰減與ACR緊密相關(guān)，小的衰減將有助于ACR的提高。電纜的衰減決定于電纜的結(jié)構(gòu)、長度、環(huán)境溫度等因素。減低衰減的措施有：

a)水平電纜和工作區(qū)電纜的總長度不超過100米。由衰減公式知，電纜越長，衰減越大。

b)盡可能避免將長距離的電纜鋪設(shè)在金屬導(dǎo)管中以及靠近任何其它導(dǎo)體的表面，其結(jié)果將附加2% (3%的衰減。另外，高溫也將嚴(yán)重加大衰減。

4.2減少串?dāng)_的措施

在所有布線系統(tǒng)的特性中，串?dāng)_對網(wǎng)絡(luò)的性能影響最大，它影響到下列參數(shù)：NEXT、Power sum 、ACR等，降低串?dāng)_值有利于上述各參數(shù)值的提高。具體的減少串?dāng)_的措施有：

在做線對連接時要統(tǒng)一按照TIA-568B的標(biāo)準(zhǔn)來連接，否則串繞連接將產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_。如果NEXT不能通過測試，不僅如此，一系列與NEXT有關(guān)的參數(shù)，如ACR也會由于線對串繞而不能通過測試，也就是說，本來質(zhì)量合格的電纜由于串繞連接會使其性能很差。

b)在將電纜線對拆開進(jìn)行連接或往配線架上安裝時，將非雙絞的部分盡量縮短，最長不能超過13mm。

另外，除上述方法外，在安裝電纜時要小心對待電纜、不得使電纜過分受力，電纜的彎曲半徑要符合電纜制造商的指標(biāo)規(guī)定，只有這樣才能保持電纜的結(jié)構(gòu)，從而有助于上述各技術(shù)指標(biāo)的提高。這也是對施工的基本要求。