專注福祿克測(cè)試儀銷售與技術(shù)

6A類綜合布線產(chǎn)品是指用于傳輸萬(wàn)兆以太網(wǎng)的物理層介質(zhì)之一，它使用銅作為基本的傳輸介質(zhì)。由于材料的限制，6A類綜合布線系統(tǒng)的物理帶寬定義為500MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于萬(wàn)兆光纖的帶寬值。但是，由于光纖接口設(shè)備昂貴，使雙絞線傳輸技術(shù)仍然走俏，這也許就是在數(shù)年前推出萬(wàn)兆光纖技術(shù)后，仍然必須研發(fā)萬(wàn)兆銅纜的原因。在本文中，將從技術(shù)角度分析6A類屏蔽雙絞線相對(duì)于6A類非屏蔽雙絞線的價(jià)值。由于本文是筆者在去年所寫(xiě)的《6A類屏蔽布線系統(tǒng)》一文的繼續(xù)，因此其中部分文字來(lái)源于原文。

在6A類雙絞線中，仍然延續(xù)著各自過(guò)去的習(xí)慣，擁有著屏蔽和非屏蔽這兩大類產(chǎn)品。其中屏蔽6A類技術(shù)來(lái)自于7類布線系統(tǒng)，只有非屏蔽6A類產(chǎn)品是在IEEE組織開(kāi)始研究萬(wàn)兆銅纜以太網(wǎng)時(shí)逐步研發(fā)的。

自貝爾實(shí)驗(yàn)室在二十多年前推出綜合布線系統(tǒng)以來(lái)，非屏蔽布線產(chǎn)品從當(dāng)時(shí)的10MHz等級(jí)的3類布線系統(tǒng)，突破了30MHz的理論界限，逐步出現(xiàn)了4類、5類、超5類、6類乃至現(xiàn)在的6A類非屏蔽布線產(chǎn)品，從技術(shù)上看，這是人類對(duì)電磁場(chǎng)理論的理解越來(lái)越深入的又一表征，是值得祝賀的。不過(guò)，從應(yīng)用上看，6A類非屏蔽技術(shù)還并不足以取代6A類屏蔽布線產(chǎn)品。

屏蔽6A類布線產(chǎn)品源自7類布線系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)十多年的不斷完善，現(xiàn)在的7類布線產(chǎn)品已經(jīng)遍及600MHz～1500MHz中的各個(gè)系列，因此在7類屏蔽布線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成6A類布線產(chǎn)品就變成了輕而易舉的事情。

對(duì)于德特威勒公司而言，屏蔽布線系統(tǒng)是它的強(qiáng)項(xiàng)之一，因此它在完善其產(chǎn)品系列的時(shí)候，所選擇的是6A類屏蔽布線產(chǎn)品。

6A類布線產(chǎn)品的傳輸性能受到IEEE、TIA、ISO/IEC等標(biāo)準(zhǔn)化組織的制約，物理傳輸帶寬已經(jīng)設(shè)定在500MHz。因此，所分析的問(wèn)題是怎樣以最理想的方式去完善傳輸性能，而其中眾說(shuō)紛紜的問(wèn)題是電磁性能。

與金屬管道之間的電磁耦合造成有用信號(hào)的衰減，傳輸理論中，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口必須有一定幅度的信號(hào)方能正確檢測(cè)，而且信噪比的定義也說(shuō)明在同等干擾的情況下，信號(hào)幅度越小信噪比越差。因此，信號(hào)衰減一直是綜合布線系統(tǒng)的重要指標(biāo)。

“魔鬼頻段”根據(jù)電磁場(chǎng)原理，當(dāng)金屬電線管內(nèi)穿入了雙絞線時(shí)，雙絞線的芯線與電線管的管壁之間必然會(huì)產(chǎn)生分布電容C，這個(gè)分布電容的作用與屏蔽雙絞線的屏蔽層與芯線之間的分布電容一樣，都會(huì)造成部分信號(hào)被泄漏到大地去，造成信號(hào)的衰減等關(guān)鍵參數(shù)產(chǎn)生變化。

以16mm金屬電線管為例。由于6A類非屏蔽雙絞線的外徑可達(dá)9mm，在一根16mm的電線管內(nèi)只能擺放1根雙絞線。當(dāng)雙絞線穿入電線管后，雙絞線的四周都是金屬，也就是說(shuō)，它與四周的電線管之間都存在著分布電容，而由此所產(chǎn)生的容抗Z=1/(2πfc)，當(dāng)頻率f高達(dá)500MHz時(shí)，可以想象容抗不到6類非屏蔽雙絞線的一半（頻率升高一倍、外徑增加），也就是說(shuō)在金屬電線管上的感應(yīng)電流遠(yuǎn)大于6類非屏蔽雙絞線。這就是傳輸過(guò)程中信號(hào)的衰減的一種原因。由此可見(jiàn)，當(dāng)6A類非屏蔽雙絞線在遇到金屬電線管之類的大面積金屬物體時(shí)，由于耦合電容的作用，會(huì)有大量的信號(hào)“逃”離，造成局部的強(qiáng)信號(hào)衰減。

在綜合布線的性能測(cè)試中，專門為平行的兩根雙絞線內(nèi)同色線對(duì)之間的電磁干擾提出了ANEXT指標(biāo)（福祿克DTX-1800和DSX-5000可以測(cè)試這項(xiàng)參數(shù)），這說(shuō)明在兩根雙絞線之間必然存在由于分布電容而產(chǎn)生的電磁耦合，這時(shí)同色線對(duì)之間的最近距離為兩個(gè)護(hù)套的總厚度+兩個(gè)絕緣體的總厚度。由此，當(dāng)在雙絞線旁邊就是一塊大面積的金屬物體（如金屬電線管）時(shí)，也必然存在因分布電容而引起的電磁耦合。

對(duì)于6A類屏蔽雙絞線而言，在護(hù)套內(nèi)鋪設(shè)了鋁箔或銅網(wǎng)屏蔽層，當(dāng)屏蔽層接地后，按照電磁理論，護(hù)套外的金屬電線管不會(huì)再與芯線之間產(chǎn)生耦合電容。這時(shí)，護(hù)套內(nèi)的屏蔽層與芯線之間仍然因電容耦合造成信號(hào)逃離，而大面積的金屬物體不會(huì)再次造成信號(hào)衰減。從以上的定性分析可見(jiàn)：6A類屏蔽雙絞線的信號(hào)衰減是雙絞線長(zhǎng)度的函數(shù)，與外界是否存在金屬物體無(wú)關(guān)；6A類非屏蔽雙絞線的信號(hào)衰減則與外界是否存在金屬物體有關(guān)。在這樣的情況下，6A類屏蔽雙絞線在設(shè)計(jì)時(shí)必然已經(jīng)考慮了屏蔽層所造成的信號(hào)衰減因素，6A類非屏蔽雙絞線只有在設(shè)計(jì)時(shí)考慮外界大面積金屬物體所產(chǎn)生的衰減因素時(shí)，才能確保在任何工程環(huán)境下都能保證其性能指標(biāo)仍然合格。即：6A類屏蔽雙絞線在金屬環(huán)境中的穩(wěn)定性優(yōu)于6A類非屏蔽雙絞線。

在雙絞線的設(shè)計(jì)中，對(duì)抗信號(hào)衰減的主要手段是增加銅芯線的直徑，使直流阻抗和交流阻抗下降。這就是為什么在5類和超5類屏蔽雙絞線中銅芯線的直徑超過(guò)非屏蔽雙絞線的芯線直徑的原因之一。

根據(jù)現(xiàn)在所掌握的數(shù)據(jù)，6A類屏蔽雙絞線的線徑為AWG23（實(shí)際值為0.57mm，AWG23線規(guī)所定義的線徑為0.573-0.62mm），而6A類非屏蔽雙絞線的線徑達(dá)到AWG22（即0.644-0.723mm），其原因就在于要補(bǔ)償信號(hào)衰減所造成的損失。

與金屬管道之間的電磁耦合造成特性阻抗和回波損耗的波動(dòng)

特性阻抗和回波損耗（RL）是綜合布線系統(tǒng)中的另兩個(gè)重要指標(biāo)，在上世紀(jì)九十年代，特性阻抗是必須檢測(cè)的指標(biāo)；而現(xiàn)在，回波損耗是必測(cè)指標(biāo)。盡管這兩個(gè)參數(shù)的定義不一樣，但他們都能從各自的角度說(shuō)明信號(hào)在雙絞線中傳遞的品質(zhì)。

在電子學(xué)中，特性阻抗匹配是保證信噪比最佳的手段之一。在雙絞線中，如果能夠把剛出廠的雙絞線“切割”成一段段的長(zhǎng)度，那么可以看出每一段的特性阻抗都有差異，其原因在于制造工藝和材料特性的有規(guī)則波動(dòng)和無(wú)規(guī)則波動(dòng)。由于每一段的信噪比都不同，因此特性阻抗會(huì)在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，這一現(xiàn)象可以在性能測(cè)試的波形中看出。在工程中，在模塊與雙絞線的端接處，在彎角處，在雙絞線被打圈處等等地方（金屬電線管所傳輸?shù)奶匦宰杩雇蛔兒突夭ǚ瓷湟灿锌赡艽嬖冢?，特性阻抗都?huì)發(fā)生變化，造成阻抗不匹配，而整根雙絞線累加的結(jié)果就是鏈路的特性阻抗值。

回波損耗是指信號(hào)在向前傳輸時(shí)，由于遇到障礙物，使其中的一部分信號(hào)折回來(lái)，向反方向傳輸，造成向前傳輸?shù)男盘?hào)能量下降。這與聲波、紅外線、光波在遇到障礙時(shí)出現(xiàn)的折射和發(fā)射現(xiàn)象十分相近。當(dāng)然，雙絞線中的回波也會(huì)象聲波一樣在各個(gè)障礙之間反復(fù)的回蕩。根據(jù)波的傳輸原理，在傳輸路徑中，在兩種介質(zhì)（對(duì)于聲波和光波而言，可以想象是在磚墻與空氣之間）的交界面上，會(huì)形成很強(qiáng)的回波發(fā)射。在雙絞線中，特性阻抗發(fā)生變化的地方就是電波出現(xiàn)回波的地方。對(duì)于雙絞線而言，最理想的狀態(tài)是整根雙絞線連續(xù)、無(wú)傷痕、無(wú)突變（包括彎曲、端接變形等等），這樣才能保證特性阻抗和回波損耗的指標(biāo)處于良好的狀態(tài)。

在特性阻抗的計(jì)算公式中，特性阻抗，其中L為銅芯線的電感值，C為鏈路中的分布電容之和。當(dāng)6A類非屏蔽雙絞線穿入金屬電線管的部分，由于增加了銅芯線與金屬電線管之間的分布電容，必然造成特性阻抗波動(dòng)，也造成信號(hào)在電線管中的各個(gè)端面處形成回波損耗。要想減少特性阻抗波動(dòng)所造成的危害，只能假設(shè)銅芯線與大面積金屬物體（如：金屬電線管）之間的分布電容<<總的分布電容。在布線工程中，因?yàn)榭赡軙?huì)出現(xiàn)整根雙絞線全部穿管的可能性，這一點(diǎn)就意味著其它的分布電容要大，而且電感量也要大。電感量大要求銅芯線直徑大，其它分布電容大要求芯線之間的間距小。這樣一來(lái)，就相當(dāng)于把屏蔽雙絞線的技術(shù)用于非屏蔽雙絞線！而且更為麻煩的是，工程中是千變?nèi)f化的，非屏蔽雙絞線并不一定全部穿管，也可能在各種類型的金屬橋架中，或干脆是平躺在地面上，這時(shí)就只能保證特性阻抗在工程測(cè)試時(shí)處于合格的范圍之內(nèi)。

對(duì)于6A類屏蔽雙絞線而言，屏蔽層切斷了銅芯線與外界金屬物體之間的分布電容和電磁耦合，因此屏蔽雙絞線不會(huì)因外界材料的變化而改變特性阻抗，由此可以保證特性阻抗和回波反射性能仍然保持在理想狀態(tài)。當(dāng)然在遇到彎角、打圈或端接時(shí)，屏蔽雙絞線同樣也會(huì)出現(xiàn)特性阻抗突變及回波反射現(xiàn)象。

在新的標(biāo)準(zhǔn)中，允許6A類非屏蔽雙絞線的外直徑（纜徑）可以達(dá)到9mm。由于雙絞線的外徑?jīng)Q定了橋架、電線管、底盒等支撐材料的尺寸，在6A類屏蔽雙絞線的外徑只有7.4mm時(shí)，所需的支撐材料明顯發(fā)生了數(shù)量上的變化。例如，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范（民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范，JGJ/T16-92，新版本尚未執(zhí)行，姑且用之），當(dāng)電線管中穿2根雙絞線時(shí)，纜徑為2根雙絞線直徑之和的1.35倍，即電線管的內(nèi)徑要求為24.3mm，這時(shí)如果采用標(biāo)稱直徑為25mm的電線管，那么對(duì)電線管的種類就提出了要求，因?yàn)樵S多類別電線管的內(nèi)徑小于標(biāo)稱直徑。當(dāng)使用6A類屏蔽雙絞線時(shí)，德特威勒的纜徑僅為7.4mm（6類非屏蔽雙絞線的纜徑通常為6.2～6.6mm）。通過(guò)計(jì)算可知，穿一根管中穿2根雙絞線時(shí)，電線管的內(nèi)徑僅要求為20.8mm，因此對(duì)于標(biāo)稱直徑為25mm的電線管而言，十分富裕。

對(duì)于橋架而言，6A類非屏蔽雙絞線的9mm外徑相比6A類屏蔽雙絞線的7.4mm外徑，使橋架的內(nèi)部空間必須增加48%。應(yīng)該說(shuō)明的是，在中國(guó)的建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范和綜合布線驗(yàn)收規(guī)范中，還不允許雙絞線直接采用吊掛方式。

只要是雙絞線，必然會(huì)存在電磁干擾。在6A類雙絞線中，除了線對(duì)之間的干擾（如：NEXT）外，線間干擾（ANEXT）也浮出水面。對(duì)于ANEXT干擾，各個(gè)廠商采用了各種各樣的解決方案，目的是將干擾值降低到允許的限值以下。在德特威勒看來(lái)，這些電磁干擾發(fā)自雙絞線，收自雙絞線，因此最理想的方式是徹底切斷其中的耦合和輻射，而不是僅僅考慮將干擾降低。

事實(shí)上，屏蔽是最為理想的抗電磁干擾手段，它將電磁輻射完全切斷，而線對(duì)之間的電場(chǎng)耦合也變成了線對(duì)與屏蔽層之間的耦合，使線對(duì)之間失去了直接耦合的可能。為了達(dá)到理想的屏蔽效果，德特威勒采用的6A類屏蔽雙絞線為S/FTP雙絞線，即每個(gè)線對(duì)都有鋁箔屏蔽層，而在護(hù)套內(nèi)又裹了一層銅絲網(wǎng)，利用銅、鋁兩種材料、絲網(wǎng)、金屬箔兩種結(jié)構(gòu)組合形成了極強(qiáng)的抗電磁干擾效果，使線對(duì)之間的電磁干擾（NEXT等）和線間電磁干擾（ANEXT）都得到了有效的抑制。這一點(diǎn)在線對(duì)屏蔽雙絞線的測(cè)試報(bào)告中得到了數(shù)據(jù)證明。

與“雜草是生長(zhǎng)在不該生長(zhǎng)的植物”這一定義一樣，電磁干擾是出現(xiàn)在不該出現(xiàn)的地方的電磁波。為此，對(duì)于雙絞線而言，就引出電磁干擾和電磁輻射這些電磁兼容性方面的問(wèn)題。電磁兼容性是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中必然會(huì)出現(xiàn)的天敵。對(duì)于綜合布線系統(tǒng)而言，面對(duì)的電磁兼容性至少包括方面：線對(duì)之間的電磁干擾（以NEXT為代表）；線間同色線對(duì)之間的電磁干擾（ANEXT）；外部電磁干擾源的干擾電磁輻射而引發(fā)的信息泄漏和信號(hào)衰減。另外，在雙絞線線對(duì)與外部金屬材料（特別是鐵磁材料，如：鐵、鋼等等）之間還存在著因電磁耦合而出現(xiàn)的不確定性電磁衰減。這些問(wèn)題，在屏蔽雙絞線中，特別是在S/FTP這樣既存在每個(gè)線對(duì)的屏蔽，又有總的屏蔽，而且是銅/鋁雙重、致密性的金屬箔/柔軟的金屬網(wǎng)混合使用這樣的雙重屏蔽雙絞線中，這些問(wèn)題一一得到了解決，而且這種解決并非是僅僅讓指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，而是從理論上加以解決。因此6A類屏蔽雙絞線可以從理論上解決IEEE組織所提出的ANEXT問(wèn)題。

雙絞線生產(chǎn)技術(shù)的成熟性決定了廢品率的高低，而廢品率則影響產(chǎn)品的銷售價(jià)格。在雙絞線的生產(chǎn)領(lǐng)域，至今仍然存在著生產(chǎn)技術(shù)的成熟性問(wèn)題。例如，超5類雙絞線的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)完全成熟，各個(gè)廠商都能夠生產(chǎn)，由此出現(xiàn)了大量的假冒產(chǎn)品；六類非屏蔽雙絞線提高了生產(chǎn)的臺(tái)階；而6類屏蔽雙絞線至今仍然是許多廠商生產(chǎn)中的難點(diǎn)。當(dāng)然，這不是指生產(chǎn)不出樣線，而是指廢品率難以降下來(lái)。同樣，在6A類雙絞線的生產(chǎn)技術(shù)中，也存在著成熟性問(wèn)題，對(duì)于一個(gè)研發(fā)周期就需要一年的雙絞線，要想穩(wěn)定生產(chǎn)必須要有足夠的生產(chǎn)批次方能實(shí)現(xiàn)。

6A類非屏蔽雙絞線是專門為萬(wàn)兆以太網(wǎng)而開(kāi)發(fā)的，至今只有2～3年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；類屏蔽雙絞線脫6A胎于7類雙絞線技術(shù)，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)已達(dá)10年以上。對(duì)于德特威勒這樣的能夠生產(chǎn)物理帶寬達(dá)到千兆赫茲以上的屏蔽雙絞線的廠商，要想生產(chǎn)500MHz的6A屏蔽雙絞線，自然是得心應(yīng)手，只要將成熟的技術(shù)移植過(guò)來(lái)就行了。

記得在1997年筆者在上海第一次鋪設(shè)7類雙絞線時(shí)，聽(tīng)說(shuō)它最好要埋地1米方能完全排除周圍環(huán)境的影響時(shí)，感到十分困難。而現(xiàn)在，隨著對(duì)屏蔽技術(shù)的理解，埋地1米已經(jīng)成為過(guò)去的神話。

與雙絞線護(hù)套內(nèi)各線對(duì)之間存在分布電容、有電磁干擾一樣，雙絞線與外界的金屬物體（特別是鐵、鋼等鐵磁性物體）之間也存在附加的電磁耦合、也會(huì)將信號(hào)通過(guò)耦合方式傳遞到周邊的金屬物體上，造成自身信號(hào)的衰減，而且這個(gè)衰減隨著傳輸帶寬的增加也會(huì)增加（它與信號(hào)的頻率F呈正比）。屏蔽布線系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是：芯線的傳輸性能不受周圍環(huán)境的影響，因?yàn)槠帘螌悠鸬搅俗韪舻淖饔?，它使芯線僅與屏蔽層發(fā)生電磁耦合，而屏蔽層與外界金屬物體之間的分布電容對(duì)芯線而言毫無(wú)關(guān)系。這樣，6A類屏蔽雙絞線在安裝時(shí)僅需安裝綜合布線系統(tǒng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)標(biāo)）進(jìn)行安裝即可，不必考慮周邊大的金屬物體是否會(huì)對(duì)雙絞線產(chǎn)生影響的問(wèn)題。

價(jià)格優(yōu)勢(shì)一直是非屏蔽雙絞線優(yōu)于屏蔽雙絞線的基本原因。然而，對(duì)于6A類雙絞線而言，這一優(yōu)勢(shì)明顯下降，理由如下：線徑增加6A類非屏蔽雙絞線的線徑通常為AWG22，6A類屏蔽雙絞線的線徑可以達(dá)到AWG23。以對(duì)等比較方式計(jì)算，AWG23的最小線徑為0.573mm，AWG22的最小線徑為0.644mm，兩者所產(chǎn)生的用銅量差異為==1.263，即用銅量增加了26.3%。對(duì)應(yīng)的絕緣層和護(hù)套層材料也必然同步增加。相對(duì)于6類非屏蔽雙絞線（帶十字骨架）與6類屏蔽雙絞線（四對(duì)芯線分別屏蔽）之間的價(jià)格差異52.9%而言，這一差距已明顯縮?。▋H相差21.1%，未算入專用十字骨架或麻線的造價(jià)）?？梢韵胂螅绻捎?類鋁箔總屏蔽雙絞線（帶十字骨架），這一差距將會(huì)更小。

電纜外徑增加造成橋架造價(jià)上升

對(duì)于橋架而言，6A類非屏蔽雙絞線的9mm外徑相比6A類屏蔽雙絞線的7.4mm外徑，使橋架的內(nèi)部空間必須增加48%。盡管金屬橋架的造價(jià)遠(yuǎn)不如非屏蔽雙絞線的造價(jià)高，但從完整的系統(tǒng)看，它仍然是降低6A類非屏蔽雙絞線造價(jià)優(yōu)勢(shì)的因素之一。這里需要說(shuō)明的是，所有這些比較的前提是同一個(gè)品牌、同一套生產(chǎn)設(shè)備、同一批生產(chǎn)工人和同一類原材料。不同廠商之間的產(chǎn)品沒(méi)有可比性。

最后，有必要提出一個(gè)事實(shí)：在各大網(wǎng)絡(luò)廠商的RJ45型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中，其RJ45插座都是銀白色的屏蔽插座。只有家用級(jí)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上還可以看見(jiàn)黑色的非屏蔽插座。