數據電纜測試主要技術參數

摘 要：隨著智能建筑日益普及，綜合布線系統的應用也越來越廣泛，怎樣才能確定完成的布線系統符合國際標準要求是一個難題。我們通過對布線系統檢測的主要參數做一些簡單描述，來解釋看似簡單實則相當復雜的網絡物理層的問題。

關鍵詞：電纜;傳輸參數;抗干擾參數

數據電纜通常有四對雙絞線，其影響數據傳輸質量的參數不僅有連接線序是否正確、長度是否超標、有無開短路或接觸不良等問題，還有三個核心傳輸參數和四個核心抗干擾參數等方面。

一、鏈路長度

在測試數據電纜長度時，你會發現四對雙絞線的長度是不一樣的，而提交的驗收報告所指的電纜長度是以最短一對雙絞線長度為標準。

（一）什么叫信道鏈路

一條鏈路通常由水平固定電纜和兩端的用戶跳線及設備跳線組成，這條完整的鏈路就被稱作信道。

（二）什么叫永久鏈路

在布線系統驗收時沒有上設備，所以兩邊沒有設備跳線或用戶跳線存在，只有安裝在橋架管槽中的布線鏈路，布放好以后基本上（永久）不會再去更改的鏈路。

（三）信道鏈路和永久鏈路長度

根據GB 50311定義，信道鏈路規定為 100 米，永久鏈路長度為 90 米。

二、三個核心傳輸參數

電纜的三個核心傳輸參數分別是插入損耗 IL、線對間串擾（NEXT/FEXT）和回波損耗（RL）。

（一）插入損耗（IL）

1.什么叫插入損耗

插入損耗是電纜的線對在信號傳輸過程中的衰減，插入損耗過大，會導致信號不能傳得很遠。

2.什么情況會影響插入損耗參數

數據電纜長度越長，線徑越細則衰減越大;電纜傳輸的頻率越高，衰減越大;插入損耗也跟材質有關，比如銅包鋁或銅包鐵電纜損耗就要大些。

（二）線對間串擾（NEXT/FEXT）

1.什么叫線對間串擾

數據電纜的每對雙絞線是由兩根互相扭絞起來的銅線組成，當這對銅線傳輸數據信號時，根據電磁輻射感應原理，這對線的周圍也會有輻射出來的電磁波存在，這些電磁波與周圍的金屬物體遭遇會生成感應信號。這些信號和線對中正在傳輸的信號疊加，改變了原來線對中傳輸的有用信號波形，網卡端口接收到這種信號后會因為無用信號過大而引起誤讀和誤判，造成誤碼率增高。

2.怎樣減少線對間串擾

（1）串擾強度跟雙絞線絞接率直接相關，絞接率越高，抵消干擾的能力就越強，因此在端接水晶頭、模塊和連接器盡量縮短平行的長度。

（2）全屏蔽線可以減小串擾，但屏蔽層須接地。

（3）錯開不同線對的絞接率會改善串擾值，但不能過度錯開。

（三）回波損耗（RL）

1.什么叫回波損耗

在高速網絡傳輸過程中，網線中的四對雙絞線既要向前傳輸數據又要接受從對端送過來的數據，收到的數據信號既有從對端發送過來的有用信號，也有因阻抗不連續反射回來的回波信號。所以，需要一個參數來衡量反射回來的信號大小，這個參數就是回波損耗。

2.什么叫電纜的特性阻抗

電纜的特性阻抗和歐姆定律中純電阻阻抗是兩個概念，它被用來衡量介質的傳輸特性，它的值只與電纜中L0（微量電感）/C0（微量電容）比值平方根值和絕緣介質的介電常數有關。所以，材料不變的情況下，只要傳輸線保持結構均勻，鏈路每“一點”的特性阻抗也會保持不變。

3.回波損耗 RL 跟阻抗連續性關系

傳輸鏈路上發生幾何尺寸明顯變化（雙絞線和水晶頭之間的連接點）會導致特性阻抗突變，信號在阻抗突變點會發生反射，反射信號波越大，說明阻抗連續性越差，回波與阻抗不連續呈正相關關系。

4.怎樣減小回波損耗

水晶頭、插座、連接器、過度扭曲或受傷的電纜是常見的造成阻抗不連續的原因，而手工打接的跳線和連接器最容易改變電纜的阻抗連續性，在端接時應盡量保持原來的線對形狀和線對間距，能不做改變則盡量不做改變。

三、四個核心抗干擾參數

布線系統中四個核心抗干擾參數分別是外部串擾 AxT、不平衡電阻、TCL、ELTCTL。

（一）外部串擾 AxT

1.什么叫外部串擾

多根網線捆扎在一起，網線線對輻射出的干擾會互相竄進彼此的網線，此即“外部串擾”。

2.一般哪些系統需要測試外部串擾

網絡傳輸速率越高，這種干擾越嚴重，故萬兆鏈路需要測試纜間干擾。

3.怎樣減少外部串擾

如果使用屏蔽線可以減少外部串擾，但屏蔽層必須接地;在布線時避免過大捆扎電纜，捆扎一束最好不要超過 24 根。

（二）不平衡電阻

1.什么叫不平衡電阻

低功率 PoE 將線對分成兩路向遠端設備供電，理論上兩路電流大小相等，例如 36 線對的電流 I3 = I6，負責送出電流，45 線對的電流 I4 = I5，負責收回電流，從而構成完整的電流回路。但實際工作中一對雙絞線每根線芯的電阻值可能因為制造偏差而不同既產生電阻不平衡。

2.不平衡電阻會造成什么危害

如果不平衡電阻阻值差異過大，會導致支持 PoE 信號設備傳輸失敗。標準ISO11801：2010 規定線對兩根線芯的“阻值差”不應超過 0.15 歐姆（永久鏈路），信道為 0.2歐姆。

（三）TCL

1.什么叫TCL

TCL屬于抗干擾核心參數，在高速網絡傳輸時，發送端口通常也同時是接收端口（雙工口），當線對引入了共模干擾信號，如果數據鏈路中存在阻抗不連續點，則該干擾信號被反射回來，因此信號發送端也會收到這個“回波”干擾，這個干擾信號在向前傳輸一段距離后會因為電纜本身不平衡（例如一根線芯粗，而另一根線芯細）而衍生出差信號，也就是兩根線芯上的“回波信號”強度不一樣了。測量 TCL 目的就是測量這種線對的“不平衡性”程度。

2.TCL參數不合格會造成什么危害

TCL不合格會令雙絞線平衡性下降，造成抵抗外來輻射（共模）干擾和接地（共模）干擾的能力下降。

（四）ELTCTL

1.什么叫ELTCTL

為了考察“雙絞線對”本身的平衡性，不考慮線對長度的影響，將 TCTL 除以電纜損耗值（IL）后再考察，這就是 ELTCTL= TCTL/IL。這是一個相對值，可以近似地認為與線對長度無關。

2.測量ELTCTL參數有什么意義

測量ELTCTL參數可以對不同品牌電纜抗干擾的參數進行比較。

3.什么情況需要測試TCL和ELTCTL參數

在強用電設備密集（如高功耗機架/大型變頻電機）、空間輻射干擾過多（如強功率基站/電弧爐等）的場合，需要關注雙絞線的平衡參數;對工業以太網和現場總線應用，平衡參數也非常重要。

銅纜鏈路數據通信現場測試可采用美國的FLUCK公司或其它廠商提供的電纜分析儀對布線質量進行詳細的分析和故障定位，要完成整個驗收測試工作則需要學習更多的專業知識。

參考文獻

[1]刑軍.綜合布線系統工程驗收標準修訂[J].河南科技，2018/12：134-136.

作者簡介：

劉建國（1979-），漢族，男，湖南衡陽人，衡陽農工貿職業學校副教授，本科，研究方向：計算機網絡。