千兆网用5E并非上策

张豫沛
　　为了在5类双绞线上实现千兆的传输速率，以PAM-5编码为基础的“超5类”技术(5E)应运而生，但该技术对电气参数提出了相应的要求,并不是所有的5类线均可支持。因此，如果确实需要千兆网应用，而且布线工程尚处选型阶段，采用“5E”也许并非上策。

　　“宽带”布线仍是以5类或“超5类”（5E）技术的应用为热点。最初，在北美开发千兆以太网时，意图是在现有的5类双绞线上运行。但在实际操作中人们发现，并非所有的5类线缆均可以运行千兆以太网。产品之间的区别主要体现在电气性能是否满足千兆以太网所需的4对芯全双工传输要求。因此，许多厂商把可以运行千兆以太网的产品冠以“增强型” (Enhanced Cat 5)推向市场，“增强型5类”简称为：“5E”，也被人们统称为“超5类”。

　　以何支持千兆

　　在实际应用中，带宽经常与数据传输速率混淆，国际标准化组织采用带宽作为衡量和划分布线系统的依据，用Hz作单位，不用bps作单位。和所有通信系统一样，衡量一个布线系统信息传输能力的客观参数是带宽，信道的可用带宽是最重要的传输参数之一，带宽是否符合要求，是实现一定的数据传输速率的基本条件。对于布线系统支持的网络应用来说，它是由信道的NEXT值与衰减量差3dB时的最低频率决定的。

　　数据信号在通过线缆进行传输时，网络设备先对其进行编码调制，因此，在线缆上传输信号的频率并不等于数据的传输速率，与编码方法有关。利用高级的编码方案，可以使数据信号在较低的带宽上传输。例如:100Mbps的数据传输速率，当使用2级编码方案(如:NRZI)时，需要的传输带宽是62.5MHz；当使用3级编码方案(如MLT-3)时，需要的传输带宽只有31.25MHz。如何在5类双绞线上实现1000Mbps的传输速率，IEEE 802.3ab委员会最终决定采用一种被称为脉冲幅度调制(PAM-5)的编码。

　　符合现有5类标准要求的双绞线工作于半双工时（即一对线用于发送，另一对线用于接收数据时），两对线具有100MHz可用带宽。而4对芯都工作于全双工模式时（即每一对线都被用于两个收发信机之间的双向传输），通过某对线进行数据信号接收的站点，会同时受到来自另3对线的信号串扰。在线路的两端，对每一对线都要进行串扰叠加计算，如果最差线对的功率和串扰达到增强型5类标准的要求，则每对线传输带宽为100MHz，4对芯共具有400MHz可用带宽，千兆以太网的设计运行频带正是400MHz。

　　注意把握指标

　　“5E”系统的部分指标限值见表所示。

　　这些指标是指在含有4个连接头的最坏情形下的信道性能。ELFEXT(Equal Level Far End Cross talk)是在接收端去除传输信号衰减后得到的一个等电平比较的远端串音;RL(Return Loss)是由于布线系统的元器件互相不匹配而导致的反射信号，从而干扰原传输信号，不仅要求双绞线的链路阻抗应该很一致，而且也对接插件的匹配有严格的要求；PS NEXT实际上是一种计算式，其值是由4对芯中的3对线对另一对线的串扰的代数和推导出来的，如果最差线对的PSNEXT达到标准所规定的要求，那末就具有支持千兆应用的潜力。

　　由于千兆以太网是在4对线上全双工传输，PS ELFEXT成为一个突出的问题，PS NEXT、PS ACR和延迟扭曲等都成为必须考虑的参数。对于这种高速率应用，用户要注意把握“5E”布线的系统指标。否则，可能会“欲速则不达”。

　　“5E”并非上策

　　为了在4对芯上透过“5E”实现千兆的传输速率，采用了PAM-5编码，并且对电气参数提出了相应的要求。尽管如此，5类线缆毕竟存在有需要电子设备容忍或补偿的缺陷，包括NEXT、FEXT等，还要考虑外部串音干扰。在网络设备的PHY(物理层)芯片上，用于克服5类线缆性能局限性的晶体管数量超过了总数的50%。PHY的集成度高、技术复杂，世界上只有少数几个生产厂商掌握该技术，产品价格昴贵。因此，如果确实需要千兆网应用，而且布线工程尚处在选型阶段，采用“5E”并非上策。如同快速以太网（100Mbps）一样，今天有谁会去采用4对芯3类线缆（100Base—T4），而将5类线缆（100Base—TX）搁置一边呢？也就是说，对于采用了“5E”布线的用户来说，到了很需要千兆网应用到桌面的时候，只好采购高价的网络设备在“5E”上运行。这就要求用户必须更加注意选用真正的“5E”，并且选择真正能够规范设计和施工的布线承包商。

　　应用决定布线

　　从用户的角度，在选择产品时需要冷静地考虑一下:是否真正需要。选择何种布线系统，最佳考虑还是由应用决定。

　　目前，千兆以太网主要是作为网络主干用，很难说什么时候真正普遍用于水平子系统到桌面，恐怕到了那时候，用什么产品情况又变了。因为铜缆终将无法超越自身的带宽、传输距离和电磁干扰的限制，替代它的仍将是光纤，或者是未来的某种传输介质。

　　记得快速以太网设备于1993年投入使用，其标准是在1994年出台，基于快速以太网的普遍应用就出现得更晚了。近年来，对于千兆网来说也如此，真正的千兆级到桌面应用甚少，这些都表明技术及其标准的出现与实际应用的需要之间还有相当长的一段时间间隔。应当从实际出发对信息网络的发展趋势有一个正确预测，选择合适的布线产品。

　　6类一定好？

　　厂商并推的千兆布线产品:一是5E;二是6类。以上对于5/5E类布线论述的观点，也适合于6类。即：Σcat 6 ≠ Cat 6 Σ；测试NEXT必须在两端进行；布线不应采用“全6类”；千兆网采用6类布线也并非上策等等。

　　现在虽说也有厂家将线径加大，推出自称的“超6类”，但是业界的共识是，6类已是UTP技术的极限。众所周知，极限技术难免有它的脆弱性。相比之下，何不巧用光纤？

　　在笔者看来，光纤、铜缆（5类或超5类）适当并用到桌面,是明智的选择，千兆及其以上数据布线尽量采用光纤，例如光纤从干线延伸到区域，使光纤离桌面尽可能靠近，采用高性价比的光电转换设备。

摘自《千家综合布线网》