六类系统和系统部件

孙晟东

　　本文作者孙晟东先生，上海耐克森康华电缆有限公司产品工程师。

　　关键词：六类系统

　　自从1998年春天第一个Cat 6电缆产品发布以来，对于Cat 6主题的讨论已有4年时间了。在这段时间内，在“真正”Cat 6连接件和Cat 6现场测试方面取得了巨大的进步。随着符合Cat 6/Class E规范的产品广泛地被应用于众多大型项目中，Cat 6的优势已被很好地定义，因此“为什么使用Cat 6？”已不再是一个主要问题。

　　然而，有些问题仍然存在，并且随着更多Cat 6产品供应商的出现而变得越加的重要，随之的讨论也从“为什么？”转到了“如何才能？”。如何才能保证系统符合标准规范，无论现在或是将来？如何才能自信地测试系统？如何才能保证获得价值的体现？如何才能保证系统发挥它的潜力？

　　一 Cat 6或者Class E

　　在Cat 6的早期，更多的制造商们以整个“信道”的性能为目标，一个典型的信道结构包括从跳线盘到信息插座的部分以及两边的跳线、两个连接点信道。

　　为了防止这样对Cat 6的描述被误解为是所有部件都符合相应部件标准，基于信道的系统被定义为“Class E”。

　　“信道”描述和定义了端到端的传输路径，对于最终用户来说是至关重要的，对此不会有任何的怀疑。然而，并不应该就此认为它是唯一重要的因素。许多制造商们发现他们可以使用一些性能优异的部件来弥补另一些部件的性能不足，从而达到“Class E”系统性能。同时，也有一些厂商对安装结构进行限制，如链路最长、最短的距离，集合点的禁止使用等，这些因素的限制会在将来导致某些问题的发生。因此，最终用户应该询问各个相关部件(电缆、连接件)以及系统(链路、信道)是否均符合相关标准。

　　在最新的标准草案中已经定义了各个部件的性能要求来保证信道的性能，即便是在使用4个连接点的最复杂的情况下。在这个网络模型下，允许在跳线盘和信息插座之间使用一个集合点(Consolidation Point)，和在跳线盘和网络设备之间使用一个交叉连接(Cross Connect)，使网络具有更高的灵活性。

　　这样的情况极有可能会在将来出现。例如当要加入新的网络设备时，交叉连接的使用是非常有必要的。在开放式办公室环境中，可以将整个办公区域分割成为若干个独立的工作区组，在各个工作区组中设立一个集合点，并连接该工作区组的所有信息插座，这样可以在本工作区组内实现系统管理，从而体现完全的灵活性。如果安装的Class E系统并没有使用符合Cat 6标准的部件，虽然它可以满足信道的要求，但随后的改变可能会导致信道的性能失败。如果使用符合标准的部件产品，这样的改变仍然可以保证信道的性能。

　　二 相互匹配的部件

　　“匹配”通常是针对阻抗而言，减少信号的反射而获得最小的回波损耗，特别是在部件的接口处。那些设计和生产系统中所有部件的厂商可以保证各个部件之间获得最好的匹配性能，例如保证水平电缆与跳线电缆的匹配，甚至水平电缆蓝色线对与跳线电缆蓝色线对的匹配。

　　通过OEM其他厂商的电缆或某些部件来组成自己的“系统”，或者在系统中使用廉价或自制的跳线，通常是很难达到系统匹配的。为了解决此问题，厂商们会对所有系统部件之间匹配阻抗的公差作出严格要求，从而获得相“匹配”的系统。然而，所谓的“阻抗”可以表达不同的意义，以下是对其的描述：特性阻抗(Characteristic Impedance)、输入阻抗(Input Impedance)、耦合阻抗(Fitted Impedance)、名义阻抗(Mean Impedance)。

　　由于特性阻抗与回波损耗密切相关，因此有些标准化组织(如TIA)不再定义这个参数，而仅仅通过定义回波损耗来确定一致性。另外，如IEC，定义到了输入阻抗和耦合阻抗：“输入阻抗”类似于特性阻抗——Cat 6=100ohm±15ohm；“耦合阻抗” ——100ohm±5ohm。

　　不要混淆这些不同的参数，那些“阻抗”是±5ohm的产品感觉上会好于另外“特性阻抗”为±15ohm的产品，然而这并不是同一回事情。

　　测试对应不同频率上的特性阻抗，会得到一条点的轨迹。轨迹上的任意一点都不应超越±15ohm的界限，而超越边际的点表明失败。“名义阻抗”是使用测试的平均值来替代，即便是性能很差的产品，它仍然可以得到一个十分靠近100ohm的数值。同样，“耦合阻抗”是使用一个数学公式计算后得到的一条平滑的曲线。当特性阻抗失败时，相对应的耦合阻抗仍然十分靠近100ohm。

　　为了保证获得一套完全匹配的系统，选择一个真正的系统供应商是十分重要的，它可以生产和控制所有的系统部件，并且会测量特性阻抗以及回波损耗和名义或耦合阻抗。

　　三 跳线和插头

　　插头和插座通常在用户看来是两个独立的部件。插头是跳线的一端，而插座是隐藏在墙面里的连接件。实际上，这两个部分应当被看作一个连接件的两个部分，只有当两个部分组合在一起才是整个的连接件。正因为如此，我们不应该只专注于插座是否符合Cat 6性能，更重要的是考虑两个部分的相互作用。

　　我们已经讨论过使用相匹配的系统部件，而对于跳线的匹配问题有更为广泛的含义，可分为3个部分：向后兼容性——当在Cat 6插座上使用五类跳线；相互传输兼容性——一个厂商的Cat 6插座上使用另一个厂商的Cat 6跳线，它们之间的传输性能；物理兼容性——一个厂商的Cat 6插座上使用另一个厂商的Cat 6跳线，它们之间的机械性能。

　　向后兼容性是定义标准的基本原则之一。如果在系统中使用了不同性能等级的部件，系统的性能应该符合所使用的最差部件的性能等级。这也是为什么标准化组织选择可以向后兼容RJ45的Cat 7连接件的原因之一。

　　虽然Cat 6跳线的使用可以组成一个完整的Class E系统，并且获得所有的性能优势和完全的数据吞吐量，但必须承认并不是所有的用户愿意投资使用全部的Cat 6跳线，而使用Cat 5跳线满足目前的应用。另外，作为整个信道的一个部分，工作区跳线是最易于被损坏，并且需要频繁被更换的部件。

　　也有一种观点认为，Cat 6系统必须使用Cat 6跳线，否则甚至不能符合五类性能。此观点源于一些厂商使用性能非常好的插头来补偿性能较低的插座，结果是这个特殊的插头性能优异，但它的向后兼容性却很槽糕。现在，市场上的Cat 6解决方案大多已具备了向后兼容能力，在使用超五类跳线的情况下满足超五类性能。

　　Cat 6的性能需要良好的匹配来获得。但是，直到现在标准化组织还没有能够很好的解决插头和插座相匹配的问题。混合使用两个不同厂商连接件的组合，可能不能完全兼容。此外，作为具有长久生命周期的产品，我们也必须考虑布线接口的可靠性问题。几乎所有的厂商都会对插头和插座进行插拔疲劳试验，以确保接口在使用周期内不会有性能的降低。然而，这些试验只是基于厂商自己的接口产品。不同厂家的插头可能使用了不同的材料，拥有不同的机械特性，这就意味着不同的插头的使用可能导致接口的过早损坏。

　　正因为这些问题的存在，为了保证您的布线系统不仅得到最佳的性能，而且保证完全的向后兼容性，避免兼容问题和生命周期内的可靠性问题，使用厂商推荐的设备跳线是最佳的选择。

　　四 现场测试和认证

　　最后我们需要考虑的事情是现场测试。也有很多关于现场测试问题的反馈，尤其是现场手持测试仪在测试回波损耗时的精度和可靠性。这样可能无法对安装的系统进行准确的检验，甚至使最终用户对整个系统产生怀疑。其实，一些简单的指导就可以解决这些问题。大多数关于现场测试和现场测试仪的问题通常可以归结为两方面原因：测试插头不匹配、测试适配器性能下降。

　　我们已经讨论过插头/插座匹配问题，同样这个问题也发生在测试适配器插头与被测试系统之间。事实上，大多数厂商在测试自己的Cat 6系统时要求使用自己的测试适配器，以防止这类问题的发生。对于Cat 6系统的测试必须遵守这一要求。

　　第二个原因现在被认为是测试适配器跳线使用后的性能下降。由于五类系统的性能较低，并且有很高的性能空间，因此在测试时不会出现问题。众所周知，Cat 6系统拥有很高的性能等级，对参数要求极为严格，Cat 6电缆在多次的卷曲和放松之后会导致性能的下降。测试适配器跳线的频繁使用同样会使性能下降，并可能成为被测试系统的性能最薄弱的部分。针对这个问题，测试仪制造商研发了新型的、非基于双绞线技术的测试跳线，它较为结实且不易被损坏，但灵活性较差，使得现场测试操作较为困难。

　　最好的现场测试的方案是使用“信道测试适配器”，它不存在容易磨损的测试跳线，可以从测试仪制造商处获得。信道测试适配器配合使用高性能的跳线，可以很容易地得到准确的信道系统性能。

　　五 总结

　　尽管存在这样或那样的问题，但只要遵守一些简单的规范，就可以完全有信心地完成Cat 6系统的安装和测试。

　　(1)使用完全符合Cat 6规范的部件来组成Class E系统，不仅仅只是满足Class E信道，还可以保证将来系统改变后仍然符合相关标准。

　　(2)选择同一厂商生产的部件来组成系统，这样可以保证所有的部件按照设计要求匹配地工作在一起。

　　(3)使用厂商推荐的跳线，即便是降级使用下一等级的跳线。这样不仅可以保证完全的系统性能，而且减少机械损坏发生的可能性，从而在整个周期内体现系统的可靠性和运行效率。

　　(4)保证使用厂商推荐的测试适配器，并注意使用寿命，这样会减少现场测试问题的发生，并减少测试时间和测试成本。

(全文完)

来源：《世界电信网络》

出版日期：2002年8月