面對(duì)用戶對(duì)於網(wǎng)絡安全的日益重視,屏蔽系統(tǒng)發(fā)展到今天,已經(jīng)被越來越多的用戶所接受和採用,並日益彰顯其活力。屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)主要出現(xiàn)的場(chǎng)合:一是對(duì)安全和電磁幹擾考慮比較多的場(chǎng)合,另一個是對(duì)傳輸速率有更高要求的場(chǎng)合,例如萬兆。銅纜在傳輸速率更高的時(shí)候會(huì)存在線(xiàn)間幹擾的問(wèn)題,因此屏蔽的作用更加重要。現(xiàn)在我國(guó)市場(chǎng)上除了進(jìn)口的屏蔽布線(xiàn)產(chǎn)品之外,有越來越多的國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商也能提供自主產(chǎn)權的屏蔽布線(xiàn)產(chǎn)品。
今年,屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及施工方面也有了更多標準的支持。中國(guó)工程建設(shè)標準化協會(huì)信息通信專(zhuān)業(yè)委員會(huì)綜合布線(xiàn)工作組發(fā)布的《屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)白皮書(shū)》,是對(duì)標準條款的細化,使施工人員在做工程的時(shí)候能有更多的資料可做參考。本期“主流談應(yīng)用”欄目的討論主題就是屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用。我們邀請到美國(guó)西蒙市場(chǎng)部經(jīng)理許向紅和康寧通信(大中國(guó)區(qū))企業(yè)網(wǎng)技術(shù)部馬繼濤先生,請他們就屏蔽布線(xiàn)產(chǎn)品的特性、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)等來做一分享。
屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)源於歐洲,它是在普通非屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層,利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁幹擾及電磁輻射的功能。屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線(xiàn)的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用,因而具有非常好的電磁兼容(EMC)特性。為了對(duì)屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行更準確更權威的解釋,我們查找了相關(guān)的規(guī)範和標準。
2001年公布的TIA/EIA-568-B標準增加了對(duì)屏蔽(ScTP)布線(xiàn)系統(tǒng)的支持,特別是TIA/EIA-568-B.2中新增的附錄K用了12頁(guān)的篇幅來描述屏蔽(ScTP)布線(xiàn)系統(tǒng)的要求,並詳細說明了線(xiàn)纜和連接硬體轉換阻抗的測(cè)量及計(jì)算方法。
“當屏蔽結構被採用時(shí),可以改善對(duì)信號載體電磁輻射的控制以及對(duì)外界電磁幹擾源的抗擾能力。”——由此可見,相對(duì)UTP系統(tǒng)而言,ScTP系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在於增加了對(duì)內(nèi)對(duì)外的雙重EMI保護(hù)。而目前國(guó)內(nèi)屏蔽用戶看重的主要還是對(duì)於外界電磁幹擾的防護(hù)。
“然而,提供這些好處的屏蔽能力基於多種因素。包括布線(xiàn)系統(tǒng)部件(線(xiàn)纜和連接器)的特性,安裝的方法和保護(hù),以及相連有源設(shè)備的設(shè)計(jì)。”——可見,光靠簡(jiǎn)單的選用屏蔽線(xiàn)纜和接插件,是不能夠滿足所希望的傳輸和屏蔽效果的。
“…它(ScTP布線(xiàn)系統(tǒng))包括屏蔽水平線(xiàn)纜,屏蔽主幹線(xiàn)纜,屏蔽工作區(qū)連接硬體,屏蔽電信間連接硬體,屏蔽跳接線(xiàn)。”——屏蔽跳線(xiàn)是整個系統(tǒng)中最容易被忽視的環(huán)節(jié),所以說,跳線(xiàn)是應(yīng)用的基礎,需要採用工廠(chǎng)檢驗(yàn)的屏蔽跳線(xiàn)把屏蔽鏈路真正地延伸到“端到端”的網(wǎng)絡應(yīng)用。
“它(標準)定義了屏蔽匹配性和屏蔽接地要求,能優(yōu)化電磁兼容(EMC)性能。”——匹配性是指模塊化插頭插座的性能匹配,關(guān)係到產(chǎn)品間的兼容性,而接地則是屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)的重要必備步驟。
另外,針對(duì)轉換阻抗(Transfer Impedance),標準中的敘述有:“衡量屏蔽性能的參數,由被屏蔽層包圍的導(dǎo)體上的電壓與屏蔽層外表面電流之比來表示。”
“轉換阻抗直接影響屏蔽線(xiàn)纜和屏蔽連接硬體的屏蔽功效(受電磁場(chǎng)影響的屏蔽質(zhì)量)。“符合轉換阻抗標準的線(xiàn)纜和連接硬體並不足以保證鏈路和信道的正確轉換阻抗。線(xiàn)纜屏蔽層必須完全按照製造商操作手冊端接到連接硬體的屏蔽層上。不同網(wǎng)線(xiàn)廠(chǎng)家的相關(guān)屏蔽層結構設(shè)計(jì)是相對(duì)獨立的。”
屏蔽系統(tǒng)要求必須正確有效地接地。如果接地不良,屏蔽系統(tǒng)將有可能會(huì)比非屏蔽系統(tǒng)提供更差的性能水平;甚至在最壞的情況下,屏蔽本身可能會(huì)成為一個輻射源,生成電流接地環(huán)路,或接收周圍輻射。這樣的屏蔽將形同虛設(shè),毫無(wú)意義。所以說接地是屏蔽布線(xiàn)工程中的關(guān)鍵一環(huán)。關(guān)於屏蔽系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì),標準中有如下敘述:
“接地系統(tǒng)是電信布線(xiàn)系統(tǒng)的整體組成部分之一。除了保護(hù)個人和設(shè)備受電壓危害,一個正確的接地系統(tǒng)能減少對(duì)於和來自電信布線(xiàn)系統(tǒng)的電磁幹擾(EMI)。不恰當的接地系統(tǒng)會(huì)引入電壓幹擾電信線(xiàn)路。”
“端接ScTP線(xiàn)纜時(shí),接地漏極線(xiàn)必須按照製造商的要求連接至連接硬體。在跳接空間的連接硬體必須連接至ANSI/TIA/EIA-607接地系統(tǒng)。”
“ScTP線(xiàn)纜的屏蔽層必須在電信間用導(dǎo)線(xiàn)連接至電信接地總線(xiàn)。工作區(qū)的接地通過(guò)設(shè)備電源連接。工作區(qū)的屏蔽連接一般由ScTP跳線(xiàn)完成。在水平布線(xiàn)的工作區(qū)端,在屏蔽層和為設(shè)備供電的電插座接地線(xiàn)之間測(cè)得的電壓不能超過(guò)1.0Vrms。在使用這條線(xiàn)路前,任何造成高電壓的因素都要被排除。”
一般和其他系統(tǒng)聯(lián)合接地時(shí),接地電阻不得超過(guò)1Ω。如果單獨接地,接地電阻不得超過(guò)4Ω。
美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)範NEC條款250和EIA/TIA 607還指出,實(shí)心銅製接地母線(xiàn)孤立絕緣地安裝在入口設(shè)施處和設(shè)備間,每個電信間也如此。每根母線(xiàn)按照國(guó)家電氣製造協會(huì)NEMA標準鑽孔,經(jīng)常用以附接壓縮閂裝置、電信設(shè)備、機(jī)架、機(jī)櫃和電壓保護(hù)器等。所有房間的母線(xiàn)由主幹絕緣實(shí)心銅線(xiàn)連接。這個主幹連接電信入口處的主接地總線(xiàn),連至電氣入口處的大地接地,連至每層樓的鋼筋結構。接地導(dǎo)體布線(xiàn)必須用綠/黃色或正確標註。
如今大部分新大樓的建築部門(mén)已經(jīng)在弱電間或電信間、設(shè)備間、入口設(shè)施之間提供了低壓接地總線(xiàn)。安裝布線(xiàn)系統(tǒng)的安裝商,應(yīng)該在每個TR使用1根接地線(xiàn)連接機(jī)架/櫃至上述低壓接地總線(xiàn),這些接地線(xiàn)可以是AWG 6或更粗絕緣銅線(xiàn),顏色是綠/黃。
如果是沒有接地系統(tǒng)的舊樓,安裝商必須和建築部門(mén)協調,按照607或地方法規(guī)自行安裝主幹接地系統(tǒng)。不可以連接至水管。
對(duì)於UTP或ScTP,上述步驟和要求是一致的。對(duì)於ScTP布線(xiàn)系統(tǒng),安裝商需要在TR另外使用絕緣接地線(xiàn)連接ScTP配線(xiàn)架接地片和機(jī)架/櫃的接地片。
屏蔽雙絞線(xiàn)的分類
屏蔽雙絞線(xiàn)按性能分類:FA級(jí)/7類,EA級(jí)/6A類,E級(jí)/6類,D級(jí)/5E類。
屏蔽雙絞線(xiàn)按結構分類:
balanced element 平衡元素
element screen 每個單元線(xiàn)對(duì)的屏蔽層
overall screen 總體的屏蔽層
U = unscreened 非屏蔽
F = foil screened 鋁箔屏蔽
F = foil screened 鋁箔屏蔽
S = braid screen 編織網(wǎng)屏蔽
SF = braid and foil screen 編織網(wǎng)和鋁箔雙層屏蔽
屏蔽雙絞線(xiàn)和非屏蔽雙絞線(xiàn)的不同特點(diǎn)
屏蔽與非屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣,一直是綜合布線(xiàn)領域的熱點(diǎn)話(huà)題。由於消費歷史的不同,在10G應(yīng)用出現(xiàn)之前,歐洲用戶更多使用屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng),而北美用戶更多使用非屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)。隨著10G應(yīng)用的出現(xiàn),情況出現(xiàn)了很大的變化。根據 BSRIA 發(fā)布的新聞稿,在所有的被訪(fǎng)問(wèn)者中,計(jì)劃在數據中心採用6類,6A類,7類的比例彼此之間相差不多;但在選擇10G銅纜鏈路的用戶中,有75%的都計(jì)劃採用屏蔽的布線(xiàn)解決方案。下面讓我們來分析一下屏蔽和非屏蔽雙絞線(xiàn)的一些特點(diǎn)。
1、 技術(shù)差別
抵抗電磁幹擾的手段:
非屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)——採用雙絞的平衡結構來抵消外界電磁幹擾。
屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)—— 利用屏蔽鋁箔對(duì)電磁信號反射、吸收以及信號趨膚效應(yīng)來隔離外界幹擾。
由於不可能生產(chǎn)完全理想結構的UTP雙絞線(xiàn),並且UTP線(xiàn)纜的雙絞結構在施工過(guò)程中經(jīng)過(guò)拖拉拽放後,必然會(huì)發(fā)生微小的變化,這種變化帶來的電磁幹擾影響隨著傳輸數率增加而越來越敏感。
雖然FTP屏蔽雙絞線(xiàn)鋁箔內(nèi)的線(xiàn)對(duì)也是精密的雙絞結構,但它們已經(jīng)不承擔抵抗幹擾的主要作用,接地的鋁箔對(duì)電磁信號具有非常優(yōu)異的反射、吸收、隔離的性能,它使傳輸數據的雙絞導(dǎo)線(xiàn)與外界的電磁環(huán)境完全隔離。
2、 性能特點(diǎn)
一般可以採用耦合衰減來衡量線(xiàn)纜抵抗幹擾的能力。屏蔽系統(tǒng)一般比非屏蔽系統(tǒng)至少高20dB左右。
獲得SNR(信噪比)的餘量是依賴於線(xiàn)纜的平衡性以及屏蔽層的共模和差模抗幹擾能力。網(wǎng)絡應(yīng)用需要大於零的SNR餘量來保證正確的信號傳輸和最小的誤碼率。隨著10GBASE-T的出現(xiàn),由良好的線(xiàn)纜平衡性來保證的噪音隔離已經(jīng)幾乎不足以支持傳輸對(duì)象。而屏蔽系統(tǒng)與生俱來的抗外來串擾和噪音能力被證明能夠將香農容量(Shannon capacity)加倍,引起了系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)者的重視。實(shí)際上,現(xiàn)在的屏蔽系統(tǒng)綜合了2代區(qū)域網(wǎng)布線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn):其與非屏蔽一樣的雙絞結構帶來的平衡性保證抵抗低頻的幹擾,在30MHz以上線(xiàn)纜的平衡性開始顯著下降的情況下,其屏蔽結構足以抵禦高頻的幹擾。
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