福禄克双绞线链路测试参数及故障浅析

2023-06-22 奔泽网线 321

综合布线技术发展多年来,为满足设备对传输介质性能更高的要求,综合布线标准逐步升级,其中布线系统元件性能从3类到5类、超5类、6类以及到7类的发展,每次都使链路传输带宽有更进一步提升。为保证在更高的传输速率下系统的稳定性及可靠性能够维持在良好的水平,每次标准升级后对链路本身的传输能力有更严格的考量要求。从综合布线系统及产品的角度出发,国际标准组织制定了各种详细的测试指标,只有能完整通过标准要求的所有测试项目的布线系统,其链路传输的能力才能得到认可。考虑到一般刚进入布线行业的技术员在验收或工程链路故障修复时,面对不合格参数的故障判断或定位无以入手,故以此文把福禄克测试过程中的测试参数汇集说明,以备参考。

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1.接点图(Wire Map)
     接线图的测试是验证线路两端RJ45插头的电缆芯连接对应关系。在接点方面,一般遵循的是T568AT568B两种接法,这两种接法在性能上是没有区别的,但工程中要求必须用同一种接法进行施工。
    接线图故障有:开路、短路、交叉、错对及串绕等。
    1.1开路:8芯双绞线的端接出现一根及多根芯线连接断开问题,一般解决方法是检查模块及配线架端接、跳线水晶头压接情况,该问题是工程中最常见的错误,可在端接时避免,跳线尽量采用原装成型跳线,在多信息点的工程中提高实施的效率。
    1.2短路:是一根或多根芯线互相连通所导致的线路故障。排除方法可以用测试仪器的时域反射技术定位故障点,根据短路点的位置,然后再确定该问题是出现在连接点还是双绞线中间,以能迅速排除故障。
    1.3交叉:该问题一般为打线时疏忽引起的,这种情况在某些品牌的双绞线中容易出现,由于这些双绞线的芯线副色常为纯白,在施工时容易把开对后的白色芯线位置搞混。
    1.4错对:指线路两边的线对颜色对调了,该问题常出现在一边采用T568A,另一边采用T568B的施工错误。这里要说明的是在100Base-TX网络里面,根据线对发送接收的原则,这种接法可以用于双机网卡直连,除此之外在工程中不允许出现。
    1.5串绕:表现为从不同的绕对中组合新的传输线对,导致其中36传输芯线由不同的绕对组合而成,因这种排法破坏了双绞线的平衡原理,虽用普通通断测试仪连通性测试正常,但36芯会出现极大近端串绕,导致网络无法连通,该问题常出现在直接手工制作水晶头的连接链路上。

2.链路长度 (Length)
     目前综合布线系统所允许的双绞线链路最长的接线长度(CHANNEL)是100米,如果长度超过指标则衰减和延迟太大,影响网络传输。而电话系统对于长度要求不限于100米以内。影响长度测试的重要因素是NVP值,NVP值是信号在电缆中传输的速度与真空中光速的百分比的意思 。为了达到实际长度的精确测试,该值需要在测试前取一段该批双绞线的实际丈量长度样板对测试仪器进行校正,该样板长度一般为25米。经过事先校正过的现场测试,其链路长度比较接近于实际的双绞线外观尺寸。
3.衰减(Attenuation)
     当信号在电缆上传播时,信号强度随着距离增大逐渐变小。衰减量与线路长度、芯线直径、温度、阻抗、信号频率有关。这里要强调的衰减值在同样测试条件下是比较固定的,影响该项目性能的因素主要跟双绞线的制造工艺有关。但是为了达到较好的传输效果,布线工程设计时机房的位置尽量要靠近施工环境的平面中心,使布线的路由最短化。
    衰减在不同的布线等级标准里要求是不一致的,但在芯线直径不能大规模增大情况下,不同性能等级之间的衰减值规定并不像串扰那样差别巨大。
4.特性阻抗 ( Impedance )
     特性阻抗是指电缆无限长时的阻抗。电缆的特性阻抗是一个复杂的特性,它是由电缆的各种物理参数如:电感、电容、电阻的值决定的。而这些值又取决于导体的形状、同心度、导体之间的距离以及电缆绝缘层的材料。网络的良好运行取决于整个系统中一致的阻抗,阻抗的突变会造成信号的反射,从而使信号传输发生畸变,导致网络错误。特性阻抗的标准值是100±20Ω,如果能维持在100±10Ω以内则比较理想。
5.直流电阻 (Resistence)
     TSB67无此参数。直流环路电阻会消耗一部分信号,并将其转变成热量。它是指一对导线电阻的和,ISO/IEC 11801规范里双绞线的直流电阻不得大于19.2欧姆。每对间的差异不能太大(小于 0.1欧姆),否则表示接触不良,必须检查连接点。
6.传输延迟(Propagation Delay)和延迟偏离(Delay Skew)
     1997年增加的TIA/EIA568A-1的附录中包含了传输延迟和延迟偏离的规范,根据IEEE制定的各种网络传输标准,网络传输的延迟最高值不能超过570ns,这就要求综合布线链路的测试加入该项目。不管是5类还是6类,标准对传输延迟的规定基本上一致,即延迟550ns;延迟偏离50ns。可以说延迟是制约网络双绞线传输距离的最主要因素,所以就算采用增大线径或信号强度来增长传输距离,都没法改变传输延迟的参数,因为它是由导体材质影响的,这也是为什么我们在回答客户咨询时强调链路100米限制的原因。
7.近端串扰(NEXT)
     近端串扰损耗(NEXT) 一条链路中,处于双绞线一侧的某发送线对对于同侧的其他相邻(接收)线对通过电磁感应所造成的信号耦合,即近端串扰。定义近端串扰值(dB)和导致该串扰的发送信号(参考值定为0dB)之差值(dB)为近端串扰损耗。越大的NEXT值近端串扰损耗越大。由于近端串扰在测量是对信号的拾取是有灵敏度差别的,处于40米以外的近端串扰信号是不精确的,所以链路认证测试在该值上要求两端测试。
     近端串扰与双绞线类别、连接方式、频率值、施工工艺有关。在接点图正常的情况下,该值如果出现负数,一般的原因应该与双绞线质量和施工工艺有关。对双绞线质量影响很大的因素是在生产过程中产生的,在串连机上包好绝缘层的芯线其同芯度的偏差;对绞工序的密度、均匀度、粘合度;成缆时的综合绞距、四对芯线平衡性;包外绝缘层过程中对四对缆芯的结构破坏等。一条合格的双绞电缆,其性能要完全达到标准规定的参数要求,生产单位必须在规格设定、原材料采购、生产设备、人员素质等各方面都严格把关。
     对于出厂前引起的质量问题,一般在施工前验收就可以排除。而施工工艺才是与广大从业人员最为相关的部分。为了得到更好的工程余量,我们建议工程实施时尽量以标准为依止,在结构设计、路由配置、机房定位时把可能出问题的因素减少到最小;同时在指导施工时控制工人的拉线力度、弯曲半径、开对长度等。如果验收时出现有信息点近端串扰值为负数的,此时应该从验收测试的链路模型开始考虑,对于T568B及以后的标准,Basic Link基本链路已经给淘汰了,而替代它的Permanent Link永久链路在长度上同样是控制在90米的最大限度,超出这一长度的链路各种参数在测试时很容易就出现负值,此时如果采用Channel信道测试则结果可能还处于正常的范围。另一方面,检查配线架及信息模块的端接情况,把对绞开对距离控制在标准许可的范围内(三类7cm、五类以上1.3cm),过长的开对距离会使双绞线的平衡结构得到极大的破坏,从而产生近端串扰。
8.综合功率近端串扰(PSNEXT)
     从超五类布线系统开始,为了支持基于1000Base-T的千兆以太网协议,测试参数又多了一个综合功率近端串扰值,该值是考虑在实施四对全双工传输时多对线对一对的近端串扰总和,对于千兆传输来说,该值至关重要,其问题的发生与近端串扰基本一致,同时影响更加明显。
9.等效远端串扰(ELFEXT)及远端串扰(FEXT)
     由发射机在远端传送信号,在相邻线对近端测出的不良信号耦合为远端串扰(FEXT)损耗。远端串扰损耗以接收信号电平对应的dB表示。按照ASTMD4566-94电信电信电缆绝缘和护套电气参数性能的测方法标准,应当测量电缆和布线所有线对组合的等电平远端串扰损耗(ELFEXT)。此外,由于每一对双工信道会受到一对以上的双工信道的干扰,所以应规定布线和电缆的综合功率等效远端串扰(PSELFEXT)。
10.近端串扰衰减比(ACR)
     是同一频率下近端串扰N E X T和衰减的差值,用公式可表示为:A C R=衰减的信号-近端串扰的噪音,它不属于TIA/EIA-568B标准的内容,但它对于表示信号和噪声串扰之间的关系有着重要的价值。为了达到满意的误码率,近段串扰以及信号衰减都要尽可能的小。ACR是一个数量指数指示器,表明了在接受端的衰减值与串扰值的比值。为了得到较好的性能,ACR指数需要在几db左右。如果ACR不是足够大,那么将会频繁出现错误。在许多情况中,即使是在ACR值中的一个很小的提高也能有效地降低整个线路中的误码比率。
11.回波损耗(Return Loss)
     回波损耗是布线系统中阻抗不匹配产生的反射能量,回波损耗对使用向同时传输的应用尤其重要,
     回波损耗以反射信号电平的对应分贝(dB)来表示。标准要求100Ω的链路系统如果其中的元器件的特性阻抗波动太大,就会产生回波损耗。另一方面,施工中不规范的操作也会引起。
12.外部串扰(ANEXT)
    最新的IEEE 802.3an 已将10GBASE-T列为正式标准,该标准规定了用双绞线来传输万兆带宽的各种细节,由于万兆非屏蔽双绞线使用的传输频率非常高(需要500MHz以上),因此外部双绞线近端串扰(即外来线对串扰,ANEXT)问题就更为严重,被认为是增加信道容量的最大限制因素。ANEXT被定义为双绞线中的一对线给相临的另一对线带来的干扰。在两个相同颜色的线之间的ANEXT干扰最明显,这是由于在这对线中它们的绞距事实上是一样的,更深一层的考虑必须基于综合线外串扰,即PSANEXT,因为在所有临近的线对之间也存在感应噪声干扰,不仅仅是那些相同颜色的线之间。除了双绞线之外,配线架相临的两个端口之间互相也存在着强烈的ANEXT干扰影响。