六类布线系统

DITEK综合布线技术白皮书

 

六类综合布线系统
(2001/8/1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

六类布线系统

五類佈線系統以後的新選擇

 

因為部分是市場需求的原因,現在許多人在熱衷討論一些正在開發中的高速及寬頻帶網路產品,不論這是真實的或者還在想像中的。
　　區域網廠家也都正在積極的開發高速(千兆位)應用系統、電纜、硬體及標準,以滿足市場的需求.然而基於在同一時期內開發這一類產品,因此硬體的開發也缺乏一個確定的標準作為其設計的方針。
　　在缺乏確實的規範情況下產生一大堆不實廣告,使得佈線系統的設計者、安裝商、用戶現在無法決定什麼時候安裝五類、超五類、或六類佈線產品可以應用在當前或將來的網路項目。為此,dintek公司提供幾個因素讓您思考高速(千兆1000BASE-T)或更高速網路系統所需要的佈線系5統的選擇。

五類及超五類:都能支持1000BASE-T,可是超五類產品對安裝所產生的變數及邊界因素能提供較可靠的保証.

IEEE委員會正在撰寫讓1000BASE-T能在五類佈線系統運行的規格.可是因為和規格的邊界很接近,因此在五類系統上運行1000BASE-T是有一定的風險,如周圍環境產生的雜訊或安裝造成的誤差都會產生誤碼,以至重新發送而減低數據傳輸效率。因此,您應該選擇超五類或六類產品。

另外一個因素必須考慮的是:如果要在五類系統上運行千兆網速度,則需要用昂貴的硬體來克服問題。因為必須在網卡、集線器或其他網路設備上設計雜訊消除電路來扺消五類佈線造成的雜訊。因此,採用超五類佈線系統就可以節省採用這些昂貴的網路設備而仍可以使用一般價格便宜、來源充足的網路設備。
　　為了支持將來運行1000BASE-T等高速網路,建議採用超五類產品如dintek公司pcs系列的信息插座、跳線架、110跳線架及跳線。這種產品有極佳的累加功率系統性能而且價格不高。pcs系統比一般五類產品有更多的性能富裕度,而這多餘的富裕度就是保証能在一般的五類電纜上可以正常運行1000BASE-T.　

　
 

 

　　由於近來各電纜及接插件廠家都在大腳步開發六類產品,但六類(或稱為E級)除了有較大的頻寬,而且還有一些五類產品所沒有的性能參數如回流損耗、遠端串擾等.

　　可是有兩點必須注意:由於標準仍在草擬階段,可能還有變化。因此在插座規範能定下來之前,很可能發生某一廠家的產品無法適應另一個廠家產品而無法正常工作。因此,建議現在您要購買六類產品時,就必須購買同一個廠家的產品。等標準制定下來了,才能保証各廠家產品能互
相工作順暢。另外,由於規格還會不斷的修改,如您要比較安心的使用六類產品,那就只能等標準確定下來了再採購。

　　可是,並不是每個用戶都能在哪裡等著。因此,為了今年需要六類產品的用戶,dintek已決定在99年第二個季度將已在開發中的六類產品推向市場”這些六類產品性能都遠超過目前草擬的標準,故能使用在1000BASE-T及在1000BASE-T後的高速網路。

 

今日與明日的綜合佈線測試

 

在一個佈線工程項目結束後,有一個很重要的環節往往被疏忽掉,那就是”測試”.綜合佈線系統的測試不是僅對一個電纜線段的測試,而是整個線路的測試,包括電纜、跳線架、信息座等。但為了掌握安裝可能衍生的問題,美國TIA制定了兩種測試配置: Basic Link及Channel。

 

對於安裝人員而言,他在每安裝了一條Link (即兩個壓接點之間的線路)後,必須用BasicLink (基本線路)的規格對該線路的性能加以測試,否則等到整個信道安裝好後,再檢修時就比較困難。而另一個Channel配置,則使用在前段所說的系統驗收測試。

 

 

目前的測試規範

 

TIA的TSB-67規範制定了非遮蔽雙絞線電纜的測試指標為:

接線圖:檢查電纜接線是否按照規定連接的。接線的故障有:開路(或稱斷路)、短路、反向、交錯、分岔線對及其他錯誤的接線。

連線長度:區域網路拓展對連線的長度有一定的規定.因為長度超過指標時則信號衰減過大.長度的測量是以 TDR(時間域反射測量學)原理測得的。但測試儀所設定的NVP(額定傳播速率)會影響長度的精確。因此在測量長度之前,應該用不短於15米的電纜樣本做一次NVP校驗。

衰減量:信號在電纜上運行時,其強度會隨距離的增加而逐漸變小。衰減量與長度及頻率有直接關係。

近端串擾[NEXT]:信號在一個線對運行時,同時也會感應一小部分的信號到其他線對.這小信號就是串擾。串擾分為NEXT(近端串擾)與FEXT(遠端串擾)。但TSB-67只要求進行NEXT的測量。但NEXT測量的串擾信號並不僅是在近端點所產生的,而是指在近端點所測量的串擾值,這個信號會隨電纜的衰減而變小,在遠端處對其他線對的串擾也相對變小。實驗証明在40米內所量的NEXT是比較確實的,超過40米外所產生的串擾信號則可能無法測量到。基於這個原因,TSB-67規範要求對NEXT的測量必須在鏈路兩端都要進行。

 

 

未來的測試規範

 

由於1000Base-T(千兆以太網)是要能在現有的5類佈線系統上運行的,同時是在四對線上同時以全雙工方式,在每對線上傳送每秒250兆位數字信號。因此TIA已開始修訂當前的規範以適用千兆網的應用。TIA除了在97年提出的累加功率NEXT及傳播時間延遲外,將新增兩個測試參數: 回流損耗(ReturnLoss)及ELFEXT(同電位遠端串擾)。

 

另外為適應千兆以太網以後的高速網路應用,TIA也正在制定6類規範,同時將頻帶寬從5類的100MHz擴充到200MHz。其他測試參數則與未來修訂過的5類規範一樣。這些新的規範預定在1998年年底之前發佈。

 

累加功率NEXT:由於高速網路將信號同時在四對線傳送,原來的對與對間的NEXT測量已不能測量真實的環境,因此必須採用累加功率NEXT測試方法,也就是在三對線同時發送信號,而在另一對線測量其串擾值。

累加功率衰減對信號比(ACR): 在高頻率段,串擾與衰減值的比例關係變成是一種很重要的參數。這個ACR值是由最差的衰減值與NEXT值的差異計算的,較高的ACR值表示對雜訊的免疫力更強。在當前TSB-67及TIA-568A中均無此規範,但在ISO 11801裡要求至少要大於10db。如果ACR值是以累加功率NEXT計算的,則稱為累加功率ACR。

 

傳播延遲時間差異(Skew): 同樣因為高速網路的應用,信號在四對線對上並行的時間差異過大會影響信號的完整性及錯碼的產生。因此要以傳播時間最長的一對為準,計算其他三對線與該對線的時間差異。

 

同電位遠端串擾(ELFEXT): 由於是採用雙工並行傳輸,遠端的串擾也會對信號造成影響,因此必須在遠端點測量所感應的串擾信號。這就是FEXT。可是由於線路的衰減,會使遠端點發送的信號變小,以至所測量的FEXT不是真實在遠端的串擾值,因此在測量得到的FEXT值,再減去線路的衰減值後,就得到所謂的ELFEXT值。

 

 

 

5類與6類電纜測試儀的不同

 

目前的5類測試儀將會升級新增以上的各測試參數。而6類電纜測試儀除了包括了原來及新增的測試參數外,最大的改進是頻帶寬與動態測量範圍的擴展。可以從下面的比較表中了解:

 

 

 

由於測試頻帶寬必須比6類的累加功率的ACR零點高出25%,因此頻帶寬必須是250MHz。可是頻帶寬的提升不是僅用軟體就能將5類測試儀升級到6類測試儀。

 

不僅是因為6類電纜串擾信號太小以致不容易測量,而且對於ELFEXT測量的難度,因此測試儀的動態量程必須加大許多。5類在100MHz的NEXT規格是29db,而6類則是42db,因此對於動態量程就必須增加了13db。在測量ELFEXT時還要考慮線路的衰減量,以100米會有19dB衰減量計算,6類測試儀的動態量程就必須比5類測試儀多了 13db十19db或32db的範圍。如同頻帶寬的改進,動態量程的擴充也必須用硬體手段,不是用軟體就可以將5類測試儀升級的。

 

因此,你目前的預算可能只能購置較廉價的單向測試儀,但將來要按新的測試規範的話,則單向機種勢必不能使用。而市面上存在兩種單向機,一種是可以升級的,一種是無法升級的.因此現在購買之前,請要確定將來是否會浪費這單向機種?如能升級,則升級費用為多少?

 

 

 

 

六類(CAT-6)佈線系統的發展及現狀

 

為什麼用六類電纜?

在1996年之前許多人對五類電纜是否有足夠的頻帶寬而且能有效益的來進行全部的區域網應用表示懷疑。當ATM論壇也發佈能夠在銅纜運行155Mbps的規格,在國際通行的D級標準還不能符合其要求時,TIA的5類標準己足夠滿足這需求了。對此種問題,大家一直在爭辯著。您是否要仍沿用5類產品,但在網卡等設備上改進其性能,或應用較複雜的調變方式及NEXT(近端串擾)扺消技術來適應100MHz內的新科技應用,或者對於無遮蔽雙絞線(UTP)電纜再規定一種新的高性能規範? IEEE正在研究制定一種可以研用標準5類電纜之千兆位以太網規格。可是目前看來,要超5類或6類系統才可以符合這需求了

 

另外,許多廠家都致力於改進其生產工序及技術以減低串擾並改進回流損耗。可是目前還沒有一種標準可以為這些產品認証,因此只能用”較佳的富裕度”或”高速性能”等用語。這些對市場的確產生一些困擾。

 

就在同時候,一些歐洲標準制定單位,尤其德國委員會最積極了,正在制定一套可以在遮蔽電纜運行頻帶寬為600MHz的性能標準。世界標準組織(ISO)於1997年9月在慕尼黑舉辦一場重要的會議,決定同時開發UTP頻帶寬為200MHz的6類及SSTP頻帶寬為600MHz的7類等標準。

 

 

什麼是6類?

 

因為還在定義6類,因此無法對它明確的說明。然而有一個共識是6類信號的頻帶寬至少需耍200MHz。這就是說電纜之對與對間ACR衰減對串擾比)值在200MHz時至少有3dB,也就是這一點是累加功率的ACR零點。6類可以說是日前最好的UTP佈線系統。

 

在1998年,IEEE曾發函給美國電訊工業協會(TIA)及世界標準組織(ISO),函中要求新的佈線系統規範裡對性能要求必須比累加功率的ACR零點至少要多出25%。他們的理由是網路接口設備的新技術可以在線路上扺消部分的NEXT,也就是這能應用在ACR零點以上的頻帶。因此,對於6類性能的測試頻率至少為250MHz了。

 

6類與5類最大的不同點在於改善其在串擾及回流損耗方面的性能。對於新一代的全雙工式高速網路應用而言,優良回流損耗性能是極重要的。串擾性能是掌握最好頻帶寬的因素,因為不可能用加大電線直徑來改善其衰減性能。

 

依據現有的資料,5類及6類的性能比較列在下面的表-1

下面圖一則是5類與6類NEXT的比較圖。6類不僅是在頻帶寬高了一倍,在動態範圍也大大提升了。

 

6類產品在那裡?

雖然6類標準制定仍在進行,可是廠家可沒有在那裡等待。現在已經有許多廠家發佈了6類方面的電纜、接插件及測試儀。因為市場變化很大,下面表格只是目前所能知道的信息。

 

這是一個好題目: 在還沒有標準下,這些廠家為何能聲明其6類性能呢? 大多數的廠家的依據也是這些標準的草案,但也有一些廠家能提供一種承諾,保證在標準發佈後,其產品可以符合規格。可以確定的是在往後的一年內,各個廠家都能將6類產品推向市場。如同下一段裡會提到的,6類產品確實可以為廠家提供更好的利益,而5類則開始走下坡。

成本及市場占有率(以美國市場為參考)
在6類產品的初期,價格與性能在市場有很大的差異。比較優良的5類產品,6類產品價格約高出25-100%.可是一旦規格確定下來,產品種類多了的時候,這價格的差異就會變小了。
到98年秋季之前,許多的廠家會展開6類產品的說明會作為產品宣導.但經過媒體不斷的曝光,會有更多的用戶知道6類產品,因此可預期6類產品會替代現有的UTP產品。

根據美國Frost and Sullivan的1998年對北美綜合佈線系統市場的調查研究報告,6類產品市場佔有率會從1998年的10%提升到2003年的52%. 6類產品會逐漸侵蝕5類的市場,而3類產品,則會在2001年早期降1%的占有率.

 

 

 

6類的佈線安裝及驗收測試
從定義上,6類在電氣及機械方面是與5類兼容的,也就是說你可以在6類信息座插進5類連接器。可是在6類的應用事實不是這麼容易的。你可以將不同廠家的的5類產品混在一起使用而不會影響信號頻道的性能,可是對6類產品就不能這樣混合使用不同廠家的產品了。如果你混用了,你僅能得到5類的性能。原因是各廠家對於串擾扺消都採用各家獨立的技術,因此必須對一個系統採用同一個廠家的產品才能保証其6類性能。
另外,相對於5類的佈線技術,6類的佈線技術是特別重要的。你必須嚴格遵照廠家提供的壓接技術及步驟,否則就無法符合對串擾的要求。這不是說6類的佈線比5類難,而是說不能馬虎。因為上面所提的原因,對6類佈線施工的質量必須用6類電纜測試儀檢驗,以確保其鏈路性能。以6類的驗收工具要求,以前的測試儀將無法勝任這工作。表-3列出對6類電纜測試儀的主要要求。

 

　　　　　　　　　　　　　　表-3 6類測試儀的性能要求

由於測試頻帶寬必須比6類的累加功率的ACR零點高出25%,因此頻帶寬必須是250MHz。可是頻帶寬的提升不是僅用軟體就能將5類測試儀升級到6類測試儀。

 

不僅是因為6類電纜串擾信號太小以至不容易測量,而且對於ELFEXT測量的難度,因此測試儀的動態量程必須加大許多。5類在100MHz的NEXT規格是29db,而6類則是42db,因此對于動態量程就必須增加了13db。在測量ELFEXT時還耍考慮線路的衰減量,以100米會有19db衰減量計算,6類測試儀的動態量程就必須比5類測試儀多了13db+19db或32db的範圍。如同頻帶寬的改進,動態量程的擴充也必須用硬体手段,不是用軟件就:可以將5類測試儀升級的。

 

電纜的類別(Category)與等級(Class)

	3類 C級	5類 D級	5E類	6類 E級	7類 F級
頻帶寬	16MHz	100MHz	100MHz	200MHz	600MHz
電纜種類	UTP	UTP/FTP	UTP/FTP	UTP/FTP	SSTP
連接器種類	8芯模組	8芯模組	8芯模組	超級8芯模組	待定義
標準的現狀	己制定	己制定	98年第3季	99年第1季	99年第1季
鏈路價格比 (5類=1)	0.7	1	1.2	1.5	2.2

 

基本線路性能(Basic Link Performance)

	3類	5類	5E類	6類
傳播延遲		<548ns	<548ns	<548ns
延遲差異時間		<45ns	<45ns	<54ns
衰減量(db) @1MHz @10MHz @100MHz @200MHz	3.2 10.0	2.1 6.3 21.6	2.1 6.3 21.6	2.1 6.2 20.7 30.4
NEXT(db) @1MHz @10MHz @100MHz @200MHz	40.1 24.3	60.0 45.5 29.3	64.0 49.0 32.3	73.5 57.8 41.9 36.9
PSNEXT(db) @1MHz @10MHz @100MHz @200MHz			60.0 45.5 29.3	71.2 55.5 39.3 34.3
ELFEXT @1MHz @10MHz @100MHz @200MHz		57.0 37.0 17.0	61.0 41.0 21.0	65.2 45.2 25.2 19.2
PSELFEXT @1MHz @10MHz @100MHz @200MHz		54.4 34.4 14.4	58.0 38.0 18.0	62.2 42.2 22.2 16.2
回授損失 (db) 1-20MHz 20-100MHz 100-200MHz	不要求	15 15-10 log(f/20)	17 17-7 1og(f/20)	19 19-10 1og(f/20) 19-10 1og(f/20)

信號性能(Channel Performance)

	3類/C級	5類/D級	5E類	6類/E級
傳播延遲		<548 ns	<548 ns	<548 ns
延遲差異時間		<45 ns	<45 ns	<54 ns
衰減量(db) @1M Hz @10M Hz @100M Hz @200M Hz	4.2 11.5	2.5 7.0 24.0	2.1 6.3 21.6	2.2 6.4 21.6 31.8
NEXT(db) @1M Hz @10M Hz @100M Hz @200M Hz	39.1 22.7	60.3 44.0 27.1	63.0 47.0 30.0	72.7 56.6 39.9 34.8
PSNEXT(db) @1M Hz @10M Hz @100M Hz @200M Hz			60.0 44.0 27.0	71.2 54.0 37.1 31.9
ELFEXT @1M Hz @10M Hz @100M Hz @200M Hz		57.0 37.0 17.0	59.0 39.0 19.0	63.2 43.2 23.2 17.2
PSELFEXT @1M Hz @10M Hz @100M Hz @200M Hz		54.4 34.4 14.4	56.0 36.0 16.0	60.2 40.2 20.2 14.2
回授損失 (db) 1-20M Hz 20-100M Hz 100-200M Hz	15	15 15-10 1og(f/20)	17 17-7 1og(f/20)	19 19-10 1og(f/20) 19-10 1og(f/20)

 

 

 

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