雙絞線布線系統的(de)萬兆現場(chǎng)測試

雙絞線萬兆以太網相關标準的(de)頒布，爲雙絞線布線系統實現萬兆傳輸提供了(le)标準依據。而後各大(dà)布線産品廠商紛紛也(yě)推出了(le)支持萬兆應用(yòng)的(de)新産品，如增強6類、7類線纜等。就目前雙絞線布線系統的(de)萬兆應用(yòng)來(lái)看，主要針對(duì)網絡數據中心主幹鏈路大(dà)量高(gāo)速數據的(de)傳輸。
雙絞線萬兆以太網相關标準的(de)頒布，爲雙絞線布線系統實現萬兆傳輸提供了(le)标準依據。而後各大(dà)布線産品廠商紛紛也(yě)推出了(le)支持萬兆應用(yòng)的(de)新産品，如增強6類、7類線纜等。就目前雙絞線布線系統的(de)萬兆應用(yòng)來(lái)看，主要針對(duì)網絡數據中心主幹鏈路大(dà)量高(gāo)速數據的(de)傳輸。
然而，确保實現高(gāo)速傳輸的(de)穩定和(hé)可(kě)靠，需要具備三個(gè)重要條件，首先，發送器需要對(duì)數字信息進行編碼并生成可(kě)以傳輸的(de)電子信号，然後通(tōng)過布線鏈路将這(zhè)些信号發送出去。其次，物(wù)理(lǐ)鏈路(傳輸介質)必須能夠跨越所需的(de)距離将發送器的(de)信号傳輸給接收器，并保證接收器輸入端的(de)信号質量。最後，接收器也(yě)必須滿足一組性能參數，确保通(tōng)過鏈路到達的(de)信号符合技術要求，從而保證成功實現自己的(de)功能。因此必須要認真了(le)解發送器的(de)要求、信号編碼方式、接收器的(de)能力以及鏈路的(de)傳輸特性，并将它們作爲一個(gè)整體來(lái)考慮。本文僅對(duì)如何保障傳輸介質質量，通(tōng)過現場(chǎng)測試以确保其傳輸特性進行詳細闡述。
1 外部串擾的(de)概念
我們都知道，高(gāo)帶寬是實現高(gāo)速傳輸的(de)重要保障，雙絞線萬兆應用(yòng)需要500MHz帶寬。這(zhè)明(míng)顯比千兆以太網 100 MHz 帶寬的(de)要求高(gāo)了(le)很多(duō)。由于傳輸信号的(de)頻(pín)率大(dà)幅提高(gāo)，因此必須爲布線測試指标增加一組重要的(de)幹擾測定參數，這(zhè)組新的(de)測試參數被稱爲外部串擾。
通(tōng)俗的(de)講，串擾是指雙絞線布線鏈路中一對(duì)線(如橙色線)對(duì)另一對(duì)線(如綠(lǜ)色線)的(de)幹擾，串擾程度随著(zhe)信号發送頻(pín)率的(de)提高(gāo)而加深，而衰減随頻(pín)率變化(huà)，信号頻(pín)率越高(gāo)衰減也(yě)越嚴重(信号在沿著(zhe)鏈路傳輸時(shí)變得(de)越來(lái)越弱)。因此，雙絞線線纜線對(duì)絞結率各不相同，用(yòng)以降低線對(duì)之間的(de)幹擾。然而，在萬以太網的(de)高(gāo)帶寬條件下(xià)的(de)傳輸中，各條線纜中相同顔色線對(duì)絞結率是完全相同的(de)，這(zhè)就加大(dà)了(le)線外幹擾可(kě)能(如圖所示)，即我們所說的(de)“外部串擾”。然而，外部串擾對(duì)鄰近布線鏈路影(yǐng)響最大(dà)，設想在設備間和(hé)辦公區(qū)，數量不等的(de)線纜通(tōng)常會被捆紮在一起放在管道或是線槽中，這(zhè)樣，外部串擾在相鄰線纜中産生相互影(yǐng)響加大(dà)。因此，我們可(kě)以總結影(yǐng)響外部串擾的(de)普遍規律：影(yǐng)響随著(zhe)所傳輸信号的(de)頻(pín)率增加而增加;鏈路間距離越近影(yǐng)響越大(dà);絞結率相同的(de)線對(duì)影(yǐng)響更大(dà);絞結率越低影(yǐng)響越大(dà);鏈路間并行的(de)距離越長(cháng)的(de)影(yǐng)響越大(dà)。
根據以規律，我們來(lái)看這(zhè)樣的(de)一個(gè)外部串擾模，外部串擾的(de)測量将包括不同線纜中線對(duì)之間的(de)外部近端串擾(ANEXT)和(hé)外部遠(yuǎn)端串擾(AFEXT或AACR)。由于必須評估線束中不同線纜線對(duì)之間(通(tōng)常稱爲受害線對(duì))所造成外部串擾的(de)總體影(yǐng)響，因此測量結果應爲線束中線纜外部串擾綜合計算(suàn)值，通(tōng)過綜合外部近端串擾(PSANEXT)及綜合外部遠(yuǎn)端串擾(PSAFEXT或PSACR)兩個(gè)指進行評估。其中，兩條同方向線纜中，較短線纜，對(duì)長(cháng)線纜的(de)外部串擾影(yǐng)響是最爲嚴重的(de)。了(le)解外部串擾影(yǐng)響的(de)規律後，這(zhè)對(duì)我們如何進行測試量以及如何選擇測量線纜提供了(le)有效的(de)幫助。
2 雙絞線萬兆測試标準
說到測試我們不得(de)不先要了(le)解一下(xià)目前雙絞線萬兆應用(yòng)所涉及的(de)相關标準。主要有兩類标準，一種是與應用(yòng)無關的(de)布線标準(由TIA、ISO制定)，另一種是與應用(yòng)有關的(de)應用(yòng)标準(由IEEEE制定)。布線标準包括TIA/EIA-TSB155、CAT6A或是ISO CLASS EA、CLASS F等，應用(yòng)标準則是10GBASE-T、TIA/EIA-TSB155适用(yòng)于6類布線系統中實現萬兆傳輸的(de)布線标準。但無論選擇哪一個(gè)标準，都必須先通(tōng)過在500MHz帶寬下(xià)的(de)線纜認證測試，然後再進行有關外部串擾測試。也(yě)就是說，無論選擇布線還(hái)是應用(yòng)标準，都先要對(duì)現有或是新安裝布線系統進行全面的(de)認證測試，隻有測試結果全部通(tōng)過，方可(kě)進行外部串擾的(de)測試(注：兩次測試所選标準須一緻)。通(tōng)過筆者對(duì)同一測試記錄結果采用(yòng)“再認證”(軟件支持)的(de)方法進行比對(duì)發現，不同标準的(de)嚴格程度不同(指“标準極限”)
由此可(kě)見，建議(yì)對(duì)新安裝布線系統，可(kě)根據布線産品認證級别對(duì)其按相應布線标準進行認證測試;而對(duì)原6類布線系統建議(yì)采用(yòng)TSB-155或是10GBASE-T的(de)标準進行測試，以确保滿足目前萬兆應用(yòng)需要。
3 外部串擾的(de)抽樣測試
明(míng)确了(le)測量标準，接下(xià)來(lái)我們說說外部串擾測試采樣指導準則。在所有被測鏈路全部通(tōng)過500MHz帶寬的(de)測試後，就需要對(duì)其進行外部串擾測試。然而，外部串擾測試是一個(gè)較複雜(zá)的(de)過程，如果我們有N條被測鏈路，就需要進行N×(N-1)次測試。這(zhè)樣我們就需要确定一個(gè)合理(lǐ)的(de)抽樣測試條件，測試有代表性的(de)線纜，從而判定整個(gè)綜合布線系統萬兆應用(yòng)的(de)好壞。
将“被幹擾”鏈路所在一捆線纜中的(de)所有其他(tā)鏈路都作爲幹擾源鏈路，如果鏈路在同一捆線纜中，将一捆線中的(de)10%作爲被幹擾源鏈路。如12根線一捆則選擇最長(cháng)的(de)一條作爲被幹擾源鏈路進行測試，24根則選擇兩根進行測試(24口配線架作爲一個(gè)測試單元)。
此外，選擇首次測試(500MHz帶寬)結果中串擾餘量較小的(de)鏈路作爲被幹擾鏈路進行外部串擾測試。
由此可(kě)見，隻有同一個(gè)線束中的(de)布線鏈路才會對(duì)綜合外部串擾(PSAXtalk)的(de)測量産生影(yǐng)響。一個(gè)線束中的(de)布線鏈路越少，PSAXtalk(綜合外部串擾)就越小。當每個(gè)線束中的(de)鏈路數量較少時(shí)，我們前面討(tǎo)論的(de)測試策略會更有效。每個(gè)線束中最理(lǐ)想的(de)鏈路數量(尤其對(duì)于Cat.6布線通(tōng)道而言)是12條，一般最好不要超過24條。此外，不要将線束中的(de)電纜捆得(de)太緊;每隔2英尺(60cm左右)或更長(cháng)間距紮一條綁帶。
大(dà)部分(fēn)外部近端串擾都發生在鏈路起始端前20m内。除非每條電纜都并行貫穿整個(gè)線束，否則，從測試端算(suàn)起的(de)20m之後的(de)電纜所産生的(de)外部近端串擾實際上不會對(duì)總體PSANEXT産生任何影(yǐng)響。因此，鏈路的(de)跳線和(hé)配線架布置方式以及由此産生的(de)機架線纜管理(lǐ)都會對(duì)鏈路之間的(de)外部串擾程度産生嚴重影(yǐng)響。相距越近，外部串擾程度就越高(gāo)。
采樣建議(yì)明(míng)顯表明(míng)，當測試配線架的(de)外部串擾性能時(shí)，适當了(le)解布線拓撲結構會讓您受益匪淺，它可(kě)以幫助您分(fēn)辨出同一線束中捆綁了(le)哪些電纜，從而更有效的(de)抽樣選擇被測鏈路。