屏蔽布線 支持萬兆及更高帶寬網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨?/h2>

2014-09-20 編輯：宇訊瀏覽：5004

面對(duì)用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的日益重視，屏蔽系統(tǒng)發(fā)展到今天，已經(jīng)被越來越多的用戶所接受和采用，并日益彰顯其活力。屏蔽布線系統(tǒng)主要出現(xiàn)的場(chǎng)合：一是對(duì)安全和電磁干擾考慮比較多的場(chǎng)合，另一個(gè)是對(duì)傳輸速率有更高要求的場(chǎng)合，例如萬兆。銅纜在傳輸速率更高的時(shí)候會(huì)存在線間干擾的問題，因此屏蔽的作用更加重要。現(xiàn)在我國(guó)市場(chǎng)上除了進(jìn)口的屏蔽布線產(chǎn)品之外，有越來越多的國(guó)內(nèi)廠商也能提供自主產(chǎn)權(quán)的屏蔽布線產(chǎn)品。

　　今年，屏蔽布線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及施工方面也有了更多標(biāo)準(zhǔn)的支持。6月初，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)信息通信專業(yè)委員會(huì)綜合布線工作組最新發(fā)布的《屏蔽布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)白皮書》，是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條款的細(xì)化，使施工人員在做工程的時(shí)候能有更多的資料可做參考。本期“主流談應(yīng)用”欄目的討論主題就是屏蔽布線系統(tǒng)的應(yīng)用。我們邀請(qǐng)到美國(guó)西蒙市場(chǎng)部經(jīng)理許向紅和康寧通信(大中國(guó)區(qū))企業(yè)網(wǎng)技術(shù)部馬繼濤先生，請(qǐng)他們就屏蔽布線產(chǎn)品的特性、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)等來做一分享。

　　標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)屏蔽系統(tǒng)的描述

　　屏蔽布線系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能。屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容(EMC)特性。為了對(duì)屏蔽布線系統(tǒng)進(jìn)行更準(zhǔn)確更權(quán)威的解釋，我們查找了相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

　　屏蔽(ScTP)布線系統(tǒng)

　　2001年公布的TIA/EIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)增加了對(duì)屏蔽(ScTP)布線系統(tǒng)的支持，特別是TIA/EIA-568-B.2中新增的附錄K用了12頁(yè)的篇幅來描述屏蔽(ScTP)布線系統(tǒng)的要求，并詳細(xì)說明了線纜和連接硬件轉(zhuǎn)換阻抗的測(cè)量及計(jì)算方法。

　　“當(dāng)屏蔽結(jié)構(gòu)被采用時(shí)，可以改善對(duì)信號(hào)載體電磁輻射的控制以及對(duì)外界電磁干擾源的抗擾能力?！薄纱丝梢?，相對(duì)UTP系統(tǒng)而言，ScTP系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于增加了對(duì)內(nèi)對(duì)外的雙重EMI保護(hù)。而目前國(guó)內(nèi)屏蔽用戶看重的主要還是對(duì)于外界電磁干擾的防護(hù)。

　　“然而，提供這些好處的屏蔽能力基于多種因素。包括布線系統(tǒng)部件(線纜和連接器)的特性，安裝的方法和保護(hù)，以及相連有源設(shè)備的設(shè)計(jì)?！薄梢?，光靠簡(jiǎn)單的選用屏蔽線纜和接插件，是不能夠滿足所希望的傳輸和屏蔽效果的。

　　“…它(ScTP布線系統(tǒng))包括屏蔽水平線纜，屏蔽主干線纜，屏蔽工作區(qū)連接硬件，屏蔽電信間連接硬件，屏蔽跳接線?！薄帘翁€是整個(gè)系統(tǒng)中最容易被忽視的環(huán)節(jié)，所以說，跳線是應(yīng)用的基礎(chǔ)，需要采用工廠檢驗(yàn)的屏蔽跳線把屏蔽鏈路真正地延伸到“端到端”的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　“它(標(biāo)準(zhǔn))定義了屏蔽匹配性和屏蔽接地要求，能優(yōu)化電磁兼容(EMC)性能?！薄ヅ湫允侵改K化插頭插座的性能匹配，關(guān)系到產(chǎn)品間的兼容性，而接地則是屏蔽布線系統(tǒng)的重要必備步驟。

　　轉(zhuǎn)換阻抗(Transfer Impedance)

　　另外，針對(duì)轉(zhuǎn)換阻抗(Transfer Impedance)，標(biāo)準(zhǔn)中的敘述有：

　　“衡量屏蔽性能的參數(shù)，由被屏蔽層包圍的導(dǎo)體上的電壓與屏蔽層外表面電流之比來表示?！?br/>
　　“轉(zhuǎn)換阻抗直接影響屏蔽線纜和屏蔽連接硬件的屏蔽功效(受電磁場(chǎng)影響的屏蔽質(zhì)量)。”

　　“符合轉(zhuǎn)換阻抗標(biāo)準(zhǔn)的線纜和連接硬件并不足以保證鏈路和信道的正確轉(zhuǎn)換阻抗。線纜屏蔽層必須完全按照制造商操作手冊(cè)端接到連接硬件的屏蔽層上。不同廠商的相關(guān)屏蔽層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相對(duì)獨(dú)立的?！?br/>
　　接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　屏蔽系統(tǒng)要求必須正確有效地接地。如果接地不良，屏蔽系統(tǒng)將有可能會(huì)比非屏蔽系統(tǒng)提供更差的性能水平;甚至在最壞的情況下，屏蔽本身可能會(huì)成為一個(gè)輻射源，生成電流接地環(huán)路，或接收周圍輻射。這樣的屏蔽將形同虛設(shè)，毫無意義。所以說接地是屏蔽布線工程中的關(guān)鍵一環(huán)。關(guān)于屏蔽系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)中有如下敘述：

　　“接地系統(tǒng)是電信布線系統(tǒng)的整體組成部分之一。除了保護(hù)個(gè)人和設(shè)備受電壓危害，一個(gè)正確的接地系統(tǒng)能減少對(duì)于和來自電信布線系統(tǒng)的電磁干擾(EMI)。不恰當(dāng)?shù)慕拥叵到y(tǒng)會(huì)引入電壓干擾電信線路?！?br/>
　　“端接ScTP線纜時(shí)，接地漏極線必須按照制造商的要求連接至連接硬件。在跳接空間的連接硬件必須連接至ANSI/TIA/EIA-607接地系統(tǒng)?！?br/>
　　“ScTP線纜的屏蔽層必須在電信間用導(dǎo)線連接至電信接地總線。工作區(qū)的接地通過設(shè)備電源連接。工作區(qū)的屏蔽連接一般由ScTP跳線完成。在水平布線的工作區(qū)端，在屏蔽層和為設(shè)備供電的電插座接地線之間測(cè)得的電壓不能超過1.0Vrms。在使用這條線路前，任何造成高電壓的因素都要被排除。”

　　一般和其他系統(tǒng)聯(lián)合接地時(shí)，接地電阻不得超過1Ω。如果單獨(dú)接地，接地電阻不得超過4Ω。

　　美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范NEC條款250和EIA/TIA 607還指出，實(shí)心銅制接地母線孤立絕緣地安裝在入口設(shè)施處和設(shè)備間，每個(gè)電信間也如此。每根母線按照國(guó)家電氣制造協(xié)會(huì)NEMA標(biāo)準(zhǔn)鉆孔，經(jīng)常用以附接壓縮閂裝置、電信設(shè)備、機(jī)架、機(jī)柜和電壓保護(hù)器等。所有房間的母線由主干絕緣實(shí)心銅線連接。這個(gè)主干連接電信入口處的主接地總線，連至電氣入口處的大地接地，連至每層樓的鋼筋結(jié)構(gòu)。接地導(dǎo)體布線必須用綠/黃色或正確標(biāo)注。

　　如今大部分新大樓的建筑部門已經(jīng)在弱電間或電信間、設(shè)備間、入口設(shè)施之間提供了低壓接地總線。安裝布線系統(tǒng)的安裝商，應(yīng)該在每個(gè)TR使用1根接地線連接機(jī)架/柜至上述低壓接地總線，這些接地線可以是AWG 6或更粗絕緣銅線，顏色是綠/黃。

　　如果是沒有接地系統(tǒng)的舊樓，安裝商必須和建筑部門協(xié)調(diào)，按照607或地方法規(guī)自行安裝主干接地系統(tǒng)。不可以連接至水管。

　　對(duì)于UTP或ScTP，上述步驟和要求是一致的。對(duì)于ScTP布線系統(tǒng)，安裝商需要在TR另外使用絕緣接地線連接ScTP配線架接地片和機(jī)架/柜的接地片。

　　屏蔽雙絞線的分類

　　屏蔽雙絞線按性能分類：FA級(jí)/7類，EA級(jí)/6A類，E級(jí)/6類，D級(jí)/5E類。

　　屏蔽雙絞線按結(jié)構(gòu)分類：

　　balanced element 平衡元素

　　element screen 每個(gè)單元線對(duì)的屏蔽層

　　overall screen 總體的屏蔽層

　　U = unscreened 非屏蔽

　　F = foil screened 鋁箔屏蔽

　　F = foil screened 鋁箔屏蔽

　　S = braid screen 編織網(wǎng)屏蔽

　　SF = braid and foil screen 編織網(wǎng)和鋁箔雙層屏蔽

　　屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線的不同特點(diǎn)

　　屏蔽與非屏蔽布線系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣，一直是綜合布線領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。由于消費(fèi)歷史的不同，在10G應(yīng)用出現(xiàn)之前，歐洲用戶更多使用屏蔽布線系統(tǒng)，而北美用戶更多使用非屏蔽布線系統(tǒng)。隨著10G應(yīng)用的出現(xiàn)，情況出現(xiàn)了很大的變化。根據(jù) BSRIA 發(fā)布的新聞稿，在所有的被訪問者中，計(jì)劃在數(shù)據(jù)中心采用6類，6A類，7類的比例彼此之間相差不多;但在選擇10G銅纜鏈路的用戶中，有75%的都計(jì)劃采用屏蔽的布線解決方案。下面讓我們來分析一下屏蔽和非屏蔽雙絞線的一些特點(diǎn)。

　　1、 技術(shù)差別

　　抵抗電磁干擾的手段:

　　非屏蔽布線系統(tǒng)——采用雙絞的平衡結(jié)構(gòu)來抵消外界電磁干擾。

　　屏蔽布線系統(tǒng)—— 利用屏蔽鋁箔對(duì)電磁信號(hào)反射、吸收以及信號(hào)趨膚效應(yīng)來隔離外界干擾。

　　由于不可能生產(chǎn)完全理想結(jié)構(gòu)的UTP雙絞線，并且UTP線纜的雙絞結(jié)構(gòu)在施工過程中經(jīng)過拖拉拽放后，必然會(huì)發(fā)生微小的變化，這種變化帶來的電磁干擾影響隨著傳輸數(shù)率增加而越來越敏感。

　　雖然FTP屏蔽雙絞線鋁箔內(nèi)的線對(duì)也是精密的雙絞結(jié)構(gòu)，但它們已經(jīng)不承擔(dān)抵抗干擾的主要作用，接地的鋁箔對(duì)電磁信號(hào)具有非常優(yōu)異的反射、吸收、隔離的性能，它使傳輸數(shù)據(jù)的雙絞導(dǎo)線與外界的電磁環(huán)境完全隔離。

　　2、 性能特點(diǎn)

　　一般可以采用耦合衰減來衡量線纜抵抗干擾的能力。屏蔽系統(tǒng)一般比非屏蔽系統(tǒng)至少高20dB左右。

　　獲得SNR(信噪比)的余量是依賴于線纜的平衡性以及屏蔽層的共模和差?？垢蓴_能力。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要大于零的SNR余量來保證正確的信號(hào)傳輸和最小的誤碼率。隨著10GBASE-T的出現(xiàn)，由良好的線纜平衡性來保證的噪音隔離已經(jīng)幾乎不足以支持傳輸對(duì)象。而屏蔽系統(tǒng)與生俱來的抗外來串?dāng)_和噪音能力被證明能夠?qū)⑾戕r(nóng)容量(Shannon capacity)加倍，引起了系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)者的重視。實(shí)際上，現(xiàn)在的屏蔽系統(tǒng)綜合了2代局域網(wǎng)布線的優(yōu)點(diǎn)：其與非屏蔽一樣的雙絞結(jié)構(gòu)帶來的平衡性保證抵抗低頻的干擾，在30MHz以上線纜的平衡性開始顯著下降的情況下，其屏蔽結(jié)構(gòu)足以抵御高頻的干擾。