對于增強型6類布線系統的理解

文｜德特威勒電纜系統（上海）有限公司 曾松鳴

增強型6類布線系統自2005年開始提出至今已有7個年頭，所經過的歷程與6類布線系統一樣，都經過了漫長的成長期，然后才會達到自然而然地選擇應用的成熟期。

1 增強型6類布線系統的產品組成

增強型6類布線系統是萬兆以太網銅纜傳輸線路的介質，也就是說它的誕生是為了在雙絞線傳輸萬兆以太網而研發的。由于原有的6類布線系統（帶寬250MHz）已經不能提供萬兆以太網所需500MHz的物理帶寬，而更高等級的7類布線系統（600MHz）在當時又無法提供相應的RJ45模塊和非屏蔽結構，所以這個傳輸等級的產品被稱為Cat.6A，鏈路和信道則稱為EA。

增強型6類布線系統的基本組成與其他等級的銅纜布線系統一樣，分為非屏蔽布線系統和屏蔽布線系統兩大類，每一類的產品依然是簡單的。

1.1 非屏蔽布線系統

在理論上，增強型6類非屏蔽布線系統中的傳輸部件均為傳輸帶寬大于或等于500MHz的產品，其中包含有非屏蔽雙絞線、非屏蔽模塊和非屏蔽跳線。事實上，絕大多數的增強型6類非屏蔽布線系統也確實是由這三部分組成的。而用于支持模塊和封閉墻面的保障部件（如面板、地插、配線架等），則與6類布線系統完全通用。

（1）增強型6類非屏蔽雙絞線

增強型6類非屏蔽雙絞線是增強型6類布線系統中最為關鍵的部件，其結構依然是4對8芯對絞結構。有了雙絞線，在雙絞線的兩端添加模塊，就構成了埋設在墻內、天花板上、地板下或在面板、配線架和機柜的保護下，不會被人觸及到的永久鏈路。而在永久鏈路兩端添加了跳線，就形成了從樓層配線架中的網絡交換機至工作區中的電腦之間信息傳輸的通道——信道。

從理論上來說，凡是通過了增強型6類電氣性能測試都可以被稱為增強型6類雙絞線。但是，由于增強型6類電氣測試中包含有線間串擾測試，而在頻率高達500MHz時，平行的兩根雙絞線之間由于分布電容的影響也會產生電磁干擾，這個干擾被稱之為“線間串擾”。為了抵御線間串擾，各個布線廠商想出了各種解決辦法，使非屏蔽雙絞線的帶寬達到了所需要的500MHz。

對于工程應用而言，雙絞線采用哪一種結構并不重要，關鍵是雙絞線的性能和造價是否能夠接受。從這個意義出發，無論是線對之間安裝橢圓形數字骨架、在護套內添加麻繩、將對絞絞距和群絞絞距加密，還是添加有屏蔽材料（不是指采用有金屬絲網或完整的鋁箔嚴密包裹的屏蔽雙絞線），只要500MHz的電纜及測試合格的雙絞線都是增強型6類雙絞線。

在工程應用中，增強型6類非屏蔽雙絞線的應用長度仍然為90m。在標準中，除了10M以太網外，增強型6類非屏蔽對于各種以太網的應用距離都是90m。

除了常規結構外，還有一種帶屏蔽材料的增強型6類非屏蔽雙絞線，它在對絞芯線與護套之間添加了一層導電材料，利用導電材料在不接地時的抗電磁干擾特性來降低線間串擾的影響。

（2）增強型6類非屏蔽模塊

增強型6類非屏蔽模塊是端接在增強型6類非屏蔽雙絞線兩端的連接部件，它是雙絞線與跳線之間的連接器，由于跳線上帶有水晶頭，所以在模塊的正面能夠插入水晶頭，背后則可以使用工具（或免工具）端接雙絞線。借助于模塊的連接作用，將雙絞線與跳線快速連接成信息的傳輸通道，同時可以借助于模塊面向跳線的快速插拔特性，使綜合布線系統的“綜合”特性得以發揮。

（3）增強型6類非屏蔽跳線

增強型6類非屏蔽跳線是暴露在使用者面前的信息傳輸電纜，由于跳線大多處于易扯動、經常移動的環境中，有時會彎折后放在包里，所以對跳線的要求是更不易折斷，為此跳線基本上采用了多股軟線絞合成每一根芯線。

1.2 屏蔽布線系統

增強型6類屏蔽布線系統的產品組成與非屏蔽系統完全一樣，在描述中僅僅只是將“非屏蔽”三個字改為“屏蔽”兩個字。增強型6類屏蔽雙絞線、增強型6類屏蔽模塊和增強型6類屏蔽跳線。根據現行的標準，它們面向信息傳輸的基本特征與前述增強型6類非屏蔽產品完全相同，最直觀的區別在于屏蔽布線產品多了一層抗電磁干擾的屏蔽材料。

（1）增強型6類屏蔽雙絞線

增強型6類屏蔽雙絞線采用銅絲網或鋁箔作為抗電磁干擾的屏蔽材料，依據屏蔽層的位置，分有鋁箔總屏蔽雙絞線（F/UTP，帶十字骨架）、鋁箔線對屏蔽雙絞線（U/FTP，無需十字骨架）、絲網+鋁箔總屏蔽雙絞線（SF/UTP，帶十字骨架）、鋁箔總屏蔽+鋁箔線對屏蔽雙絞線（F/FTP，無需十字骨架）和絲網總屏蔽+鋁箔線對屏蔽雙絞線（S/FTP，無需十字骨架）。在上述屏蔽雙絞線中，僅采用總屏蔽技術的雙絞線因屏蔽層無法同時抑制線對之間的電磁干擾，所以其中都含有十字骨架；帶有線對屏蔽技術的雙絞線因每對芯線均有屏蔽層保護，使NEXT值遠優于標準參數，所以凡采用線對屏蔽技術的雙絞線（U/FTP、F/FTP和S/FTP）非但不需要十字骨架，而且因雙絞線群絞時的旋轉，使它們對外部電磁干擾的抑制能力高于僅有總屏蔽層的雙絞線。

雙絞線抗電磁干擾的手段一般有三種：阻抗匹配、對絞和屏蔽，在非屏蔽雙絞線中采用了前兩項，在屏蔽雙絞線中則全部采用。由于屏蔽技術對于抗電磁干擾的貢獻遠高于前兩項，所以在增強型6類屏蔽雙絞線中，線對絞距依然十分稀松，使銅絲的長度下降，由于鋁價僅為銅價的1/4，所以增強型6類屏蔽雙絞線已經顯現出價格的優勢。

從抗電磁干擾的機理上看，由于綜合布線的雙絞線所遇到的電磁干擾均位于電磁場理論中的高頻電磁場環境中，所面對的已經是電磁場中的電場分量和磁場分量。一般來說，對絞技術能夠抑制磁場分量，屏蔽技術則抑制電場分量。所以，非屏蔽雙絞線的抗電磁干擾原理是通過削弱磁場分量后，借助于電場分量與磁場分量的交替轉換，最終達到電磁干擾達標（如線對間的近端串擾值、兩根雙絞線之間的線間串擾等優于標準參數）的作用。而屏蔽雙絞線則是采用對絞技術和屏蔽層，同時減弱了高頻電磁場中的電場分量和磁場分量，使屏蔽雙絞線的抗電場干擾能力遠高于非屏蔽雙絞線。借助于綜合布線的常規性能測試，也可以了解屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線的抗電場干擾效果。比如在使用檢測中的雙絞線電纜測試儀進行產品級性能測試時，線對屏蔽雙絞線的NEXT值優于帶十字骨架的非屏蔽雙絞線，余量值達35dB以上，而帶十字骨架的非屏蔽雙絞線在NEXT值的余量比不帶十字骨架的非屏蔽雙絞線高出5dB。再比如在進行線間串擾測試時，鋁箔線對屏蔽雙絞線（U/FTP）的實測余量值相對鋁箔總屏蔽+鋁箔線對屏蔽雙絞線（F/FTP）而言少了8dB。

德特威勒上海公司因性價比原因沒有生產增強型6類非屏蔽雙絞線，而基于各種屏蔽技術的差異，目前批量投產的增強型6類屏蔽雙絞線均能同時抑制外部電磁干擾和線對電磁干擾的鋁箔對對屏蔽雙絞線（U/FTP）和鋁箔總屏蔽+鋁箔對對屏蔽雙絞線（F/FTP）。

（2）增強型6類屏蔽模塊

增強型6類屏蔽模塊的屏蔽殼體分為金屬薄板沖壓殼體、整體鑄造殼體和塑料鍍金屬殼體三大類，憑借目測和手感極其容易分辨：金屬薄板沖壓殼體有明顯的縫隙，殼體厚度一般在0.5mm左右；整體鑄造殼體比較重，殼體厚度一般在2mm左右；塑料鍍金屬則十分輕巧，光感比較好，金屬厚度則以微米計算。

模塊的屏蔽層主要用于抵御高頻電磁場中的電場分量，其中有一項指標是“滲透深度”，它的含義是電場分量下降到1/e（約為37%）時的屏蔽層厚度，當屏蔽層的厚度達到為滲透深度的多少倍時，透過屏蔽層的電場分量將下降到1/e的多少次方，所以只要看兩種屏蔽模塊的屏蔽效果，僅需目測其屏蔽層的厚度，就可以定性地判斷這兩種屏蔽模塊在電磁干擾能力上的差異。滲透深度的計算公式與屏蔽材料的導電率和導磁率都有關系，由于銅的導電率和導磁率均優于鋁，所以模塊的最佳屏蔽材料為銅。

（3）增強型6類屏蔽跳線

德特威勒的增強型6類屏蔽跳線也是采用多股軟線作為芯線，屏蔽層則采用了最為高端的絲網總屏蔽+鋁箔線對屏蔽技術（S/FTP）。

在選擇屏蔽跳線時，需注意屏蔽模塊與屏蔽跳線芯線之間的匹配性。因為在四節點信道測試、電子配線架的雙配線架結構時，常用的手段都是將一根跳線剪成兩根單端RJ45尾線，這時的芯線是否能夠有效地端接在模塊背后的IEC打線處，取決于跳線與模塊之間的匹配性。

2 增強型6類布線系統的設計

增強型6類布線系統一般位于配線子系統，承載著樓層配線架到工作區之間的信息傳輸。它的設計方法可以依據GB 50311-2007標準中涉及到的傳統設計方法。所需要考慮的問題在于：

（1）電氣性能參數對于工程的價值

雙絞線和永久鏈路的電氣性能參數對于工程設計有著一定的參考價值。例如：電磁干擾是散布在整個信息傳輸通道中，其中雙絞線承載了最多的外部電磁干擾，所以為了保證網絡的信噪比，提高網絡的實測誤碼率，就應該優先考慮增強型6類屏蔽布線系統。又如：NEXT值是工程中最關心的性能參數，而工程中大量的NEXT值不合格都來自于模塊與雙絞線之間的端接處，如果能夠采用線對屏蔽雙絞線把纜線中的NEXT值降低，則對于端接人員來說，就有了更大的富裕空間，使模塊端接后性能測試的合格率得以提高，這是有些系統集成商在第一次使用屏蔽布線系統后，對測試合格率反而更高感到奇怪的原理解釋。

電氣性能參數對于設計和工程的作用是在對產品和標準的理解基礎上，根據工程的具體情況進行得與失的分析，所以在通常的設計中往往見不到它的身影。

（2）增強型6類布線系統構成時的價格配比分析

在布線設計完成前，可以采用直方圖對系統中每個產品的合計價格與總報價的進行分析，以確定報價的合理性。圖1是一個實際的價格配比直方圖。

從圖1可以看出，對于增強型6類布線工程而言，增強型6類屏蔽雙絞線、模塊和跳線的總和造價約占綜合布線總價的72%，其中以增強型6類屏蔽雙絞線最高，由此精確統計雙絞線的數量和銅價下跌則成為總報價下降的主要選擇。

增強型6類布線系統并不可能只有傳輸部件而沒有保障部件，如果它沒有以光纖和大對數雙絞線為核心構成的主干子系統和建筑群子系統相配合，也就只能在一個極小的面積中運行。所以，增強型6類布線系統的價格配比分析應該在一個完整的綜合布線系統中進行，而不僅僅是雙絞線、模塊和跳線之間的價格配比分析。

圖1

3 增強型6類布線系統的施工

增強型6類屏蔽布線系統的施工手法與超5類、6類屏蔽布線系統的施工手法如出一轍，穿線、端接、測試、驗收的方法基本上都不變，其中端接的基本原則依然是：

（1）鋁箔屏蔽雙絞線要求鋁箔與接地導線及屏蔽模塊的屏蔽層端接成一體。

（2）含絲網的屏蔽雙絞線僅需絲網端接到屏蔽模塊的屏蔽層端接成一體，暴露的鋁箔全部剪除。

（3）屏蔽模塊的進線孔全部進行屏蔽封閉。

具體做法可以參照綜合布線布線工作組出版的《屏蔽布線系統設計與施工技術白皮書》中的相關施工章節。

4 增強型6類布線系統的測試

隨著綜合布線性能測試儀的不斷發展和完善，增強型6類布線系統的測試越來越簡單，只要配備了相應等級的測試儀器和測試組件，按下測試按鈕就可以自動完成測試。需要注意的是跳線如果要測試，應在性能測試儀（如：Fluke公司或理想公司的性能測試儀）上配備跳線測試模塊，進行跳線的單體測試。采用信道測試模塊測試跳線時，其數值不能代表跳線的真實電氣性能。

5 數據中心增強型6類屏蔽布線系統產品

在增強型6類布線系統的產品序列中，除了常規的4對8芯水平雙絞線、模塊和跳線外，還有一些在數據中心中常見的產品：

（1）集束型屏蔽雙絞線

多根4對8芯的水平雙絞線使用薄膜、護套或尼龍網裹住，形成一束雙絞線，由于這時的水平雙絞線已經全部平行，只有采用屏蔽雙絞線才能抵御其中的線間串擾，所以這樣的雙絞線線束稱為集束型屏蔽雙絞線。常見的集束型屏蔽雙絞線分有6根/束、12根/束和24根/束三種，其中24根/束因外徑較大施工不便，一般不會被選用。

（2）預端接型屏蔽銅纜

制造廠商在集束型屏蔽雙絞線兩端預先端接模塊，完成測試后再出廠，另一種增強型6類屏蔽產品——集束型預端接屏蔽銅纜就形成。這樣的屏蔽銅纜長度可以從1m～90m隨意選定，兩邊的模塊可以根據需求選定。而最為理想的是出廠測試則可以依據綜合布線的增強型6類永久鏈路測試模型進行，測試指標將全部參照增強型6類綜合布線測試標準。

預端接型屏蔽銅纜在數據中心的水平子系統中得以廣泛的應用，它與預端接光纜一樣，可以大大提高施工效率：一次性敷設預端接銅纜，兩端的模塊插入相應的配線架，施工即以完成。但它相對于常規的4對8芯水平雙絞線施工而言，在橋架上顯得更為平整和美觀。

（3）屏蔽集束跳線

制造廠商將增強型6類屏蔽跳線集合成束后，就形成了集束跳線，同樣由于線間串擾的原因，屏蔽集束跳線成為集束跳線中的首選。

增強型6類屏蔽集束跳線主要用于配線架與網絡設備分別安裝在相鄰的兩個機柜的布局方式中，它的長度可以選定，兩端的連接器大多是RJ45型。與預端接屏蔽銅纜相同，屏蔽集束跳線的施工特點是施工效率高，可以使用機柜配套的線夾固定，在機柜內外顯得更為平整和美觀（相對普通的跳線而言）。

6 結束語

增強型6類屏蔽布線系統對于萬兆以太網的推廣是一種非常好的選擇，在應用時應注意與萬兆光纖布線系統互補，通過取長補短，各自發揮各自的優勢，為智能建筑和數據中心內的萬兆以太網應用提供最佳組合的傳輸線路。