屏蔽布线系统的基础知识

1  屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的不同特点

屏蔽与非屏蔽布线系统孰优孰劣，一直是综合布线领域的热点话题。由于消费历史的不同，在10G应用出现之前，欧洲用户更多使用屏蔽布线系统，而北美用户更多使用非屏蔽布线系统。随着10G应用的出现，情况出现了很大的变化。根据BSRIA发布的新闻稿，"在所有的被访问者中，计划在数据中心采用6类、6A类、7类的比例差不多的，但在选择10G铜揽链路的用户中，有75%都计划采用屏蔽的布线解决方案。"下面让我们来分析一下屏蔽和非屏蔽的一些特点。

1.1  技术差别（如表1所示）

表1

由于不可能生产完全理想结构的UTP双绞线，并且UTP线缆的双绞结构在施工过程中经过拖拉拽放后，必然会发生微小的变化，这种变化带来的电磁干扰影响随着传输数率增加而越来越敏感。

虽然FTP屏蔽双绞线铝箔内的线对也是精密的双绞结构，但它们已经不承担抵抗干扰的主要作用，接地的铝箔对电磁信号具有非常优异反射、吸收、隔离的性能，它使传输数据的双绞导线与外界的电磁环境完全隔离。

1.2  性能特点

一般可以采用耦合衰减来衡量线缆抵抗干扰的能力。屏蔽系统一般比非屏蔽系统至少高20dB左右。

获得SNR（信噪比）的余量是依赖于线缆的平衡性以及屏蔽层的共模和差模抗干扰能力。网络应用需要大于零的SNR余量来保证正确的信号传输和最小的误码率。随着10GBASE-T的出现，由良好的线缆平衡性来保证的噪音隔离已经几乎不足以支持传输对象。而屏蔽系统与生俱来的抗外来串扰和噪音能力被证明能够将香农容量加倍，引起了系统和应用开发者的重视。实际上，现在的屏蔽系统综合了2代局域网布线的优点：其与非屏蔽一样的双绞结构带来的平衡性保证抵抗低频的干扰，在30MHz以上线缆的平衡性开始显著下降的情况下，其屏蔽结构足以抵御高频的干扰。

1.3  应用领域（如表2所示）

表2

非屏蔽系统可以在普通的商务楼宇环境下稳定的工作，但不适合在对信息安全有高度要求，或者有电磁干扰的环境中。不能满足特殊行业的要求：如政府、军队等行业用户。

屏蔽系统在干扰严重的环境下，不仅可以安全的运行各种高速网络，还可以安全地传输监控信号，以避免干扰带来的监控系统假信息、误动作等。比如当前正在蓬勃发展的中国电子政务建设，它包括内网和公网二方面。公网建设包括法律法规建设、政府网上办公等；内网建设则非常特殊，包括了政府办公自动化以及各级各地政府机构的信息共享、资源整合等涉及到国家安全的重要信息。屏蔽系统能防止电磁辐射泄露，保证机密信息的安全传输正好适用于内网建设。

1.4  万兆网络应用

6类布线系统实现万兆应用的主要因素包括：带宽频率范围延伸到500MHz、必须减少线缆与线缆之间的相互串扰，即ANEXT。

屏蔽系统具有比非屏蔽系统更大的可用带宽，一般传输万兆以太网的最低要求布线系统至少具有18G的物理层信道传输能力，非屏蔽的万兆布线系统物理层的传输能力为18~20GBps,刚刚达到底限，屏蔽的万兆布线系统则可以达到35GBps以上的传输能力。

非屏蔽的布线系统虽然可以抵御一定的外界干扰，但工程中同一线槽内的双绞线一般均为同厂家产品，这些线缆完全一样，在传输高速网络信号时，相邻的线缆间会产生信号的相互耦合，尤其是相同颜色的线对由于绞距与方向完全一样，耦合的干扰无法依靠平衡结构抵消。现在主要是依靠增加线缆外径扩大线与线之间的距离、减少绑扎、改变线缆的形状、限制不同类别的线缆在一个线槽等方法来弥补。但屏蔽布线的屏蔽结构使得它对降低线缆间的相互干扰有先天的优势。屏蔽系统不仅可以屏蔽外界的电磁信号，铝箔也同时阻断了线缆本身的电磁泄露，不会发射干扰信号影响其它线缆的工作。紧密线槽内部的各个线缆同时运行万兆以太网，相互间没有影响。

1.5  工程实施

非屏蔽布线系统由于在中国的工程项目中应用广泛，在10G应用出现以前，其施工工艺也相对简单。但同时需要特别注意绞距的保持，剥线的长度，弯曲半径，以及与干扰源的隔离距离。

屏蔽布线产品技术的发展，使系统施工也越来越简单，屏蔽效果越来越可靠。现在的屏蔽产品施工，不需要复杂的屏蔽层接地程序，模块、配线架端接也简单方便可靠。同时，由于近年国内政府、安全、军事部门广泛使用屏蔽布线系统，国内的中、大型布线系统集成公司均具有丰富的屏蔽布线施工经验。

在10G应用出现以后，由于10GBASE-T 应用对外来串扰很敏感。相关产品需要谨慎设计以应对复杂的外来串扰环境。10G的非屏蔽布线系统实施要求严格地执行特殊要求的安装工艺来帮助减少外来串扰，而屏蔽线缆结构有效抵御变形，对安装工艺要求相对较低。

1.6  关于标准

屏蔽布线标准已经非常完善成熟，2001年发布的TIA/EIA-568-B2的附录K详细的描述了对屏蔽布线系统的要求。并详细说明的线缆及连接硬件的阻抗转换的测量与计算方法。ISO11801标准中也同样描述关于屏蔽布线系统的具体要求。在现场测试方面，屏蔽布线系统都是等同于相同级别的非屏蔽布线系统。

1.7  关于测试

屏蔽布线系统的传输性能与非屏蔽布线系统一样依据国际标准进行测试。但屏蔽性能方面的技术参数除屏蔽层的连续性外，其它如耦合衰减等确实无法现场测试，这必须通过产品本来的质量来保障。

目前屏蔽布线产品技术经过10余年的发展，已经非常成熟，甚至市场系统已经有了7类屏蔽产品。屏蔽线缆与接触件产品的设计可以完全保障系统施工后屏蔽层的连续与360度的全程屏蔽。屏蔽布线系统按施工要求完好接地后，就可以实现预期的屏蔽效果。

事实上，包括非屏蔽系统，布线产品很多性能都是必须通过产品本身质量提供保证而在工程现场是无法验证的。比如非屏蔽线缆也无法测试双绞结构的精确度是否均匀来检验对电磁干扰信号的相互抵消情况。布线系统的兼容性能、防火性能、抗老化性能、对温度的敏感性、光纤系统的色散指标等等方面的保障，都是需要通过厂家的ISO质量保证体系、产品第三方测试等手段来实现。

屏蔽系统由于其与生俱来的屏蔽特性拥有得天独厚的抗外界干扰能力，使得外部ANEXT的串扰被消除，从而无需进行现场ANEXT测试。而对6A UTP系统来说，Alien外部串扰的现场测试却是不可缺少的。

2  屏蔽双绞线的分类

屏蔽双绞线按性能分类：FA级/7类、EA级/6A类、E级/6类、D级/5E类。

屏蔽双绞线按结构分类：平衡元素、每个单元线对的屏蔽层、总体的屏蔽层、非屏蔽、铝箔屏蔽、铝箔屏蔽、编织网屏蔽、编织网和铝箔双层屏蔽。

3  屏蔽布线产品的特点

3.1  标准中对屏蔽系统的描述

2001年公布的TIA/EIA-568-B标准增加了对屏蔽（ScTP）布线系统的支持，特别是TIA/EIA-568-B.2中新增的附录K用了12页的篇幅来描述屏蔽（ScTP）布线系统的要求，并详细说明了线缆和连接硬件转换阻抗的测量及计算方法。

"当屏蔽结构被采用时，可以改善对信号载体电磁辐射的控制以及对外界电磁干扰源的抗扰能力。"由此可见，相对UTP系统而言，ScTP系统的优势在于增加了对内对外的双重EMI保护。而目前国内屏蔽用户看重的主要还是对于外界电磁干扰的防护。

"然而，提供这些好处的屏蔽能力基于多种因素。包括布线系统部件（线缆和连接器）的特性，安装的方法和保护，以及相连有源设备的设计。"可见，光靠简单的选用屏蔽线缆和接插件，是不能够满足所希望的传输和屏蔽效果的。

"它（ScTP布线系统）包括屏蔽水平线缆，屏蔽主干线缆，屏蔽工作区连接硬件，屏蔽电信间连接硬件，屏蔽跳接线。"屏蔽跳线是整个系统中最容易被忽视的环节，所以说，跳线是应用的基础，需要采用工厂检验的屏蔽跳线把屏蔽链路真正地延伸到"端到端"的网络应用。

"它（标准）定义了屏蔽匹配性和屏蔽接地要求，使优化电磁兼容（EMC）性能。"匹配性是指模块化插头插座的性能匹配，关系到产品间的兼容性，而接地则是屏蔽布线系统的重要必备步骤。

转换阻抗："衡量屏蔽性能的参数，由被屏蔽层包围的导体上的电压与屏蔽层外表面电流之比来表示。"

"转换阻抗直接影响屏蔽线缆和屏蔽连接硬件的屏蔽功效（受电磁场影响的屏蔽质量）。"

"符合转换阻抗标准的线缆和连接硬件并不足以保证链路和信道的正确转换阻抗。线缆屏蔽层必须完全按照制造商操作手册端接到连接硬件的屏蔽层上。不同厂商的相关屏蔽层结构设计是相对独立的。"

作者：美国西蒙公司 许向红    来源：中国智能建筑资讯网