數(shù)據(jù)電纜測試主要技術(shù)參數(shù)

摘 要：隨著智能建筑日益普及，綜合布線系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛，怎樣才能確定完成的布線系統(tǒng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)要求是一個(gè)難題。我們通過對(duì)布線系統(tǒng)檢測的主要參數(shù)做一些簡單描述，來解釋看似簡單實(shí)則相當(dāng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)物理層的問題。

關(guān)鍵詞：電纜;傳輸參數(shù);抗干擾參數(shù)

數(shù)據(jù)電纜通常有四對(duì)雙絞線，其影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的參數(shù)不僅有連接線序是否正確、長度是否超標(biāo)、有無開短路或接觸不良等問題，還有三個(gè)核心傳輸參數(shù)和四個(gè)核心抗干擾參數(shù)等方面。

一、鏈路長度

在測試數(shù)據(jù)電纜長度時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)四對(duì)雙絞線的長度是不一樣的，而提交的驗(yàn)收?qǐng)?bào)告所指的電纜長度是以最短一對(duì)雙絞線長度為標(biāo)準(zhǔn)。

（一）什么叫信道鏈路

一條鏈路通常由水平固定電纜和兩端的用戶跳線及設(shè)備跳線組成，這條完整的鏈路就被稱作信道。

（二）什么叫永久鏈路

在布線系統(tǒng)驗(yàn)收時(shí)沒有上設(shè)備，所以兩邊沒有設(shè)備跳線或用戶跳線存在，只有安裝在橋架管槽中的布線鏈路，布放好以后基本上（永久）不會(huì)再去更改的鏈路。

（三）信道鏈路和永久鏈路長度

根據(jù)GB 50311定義，信道鏈路規(guī)定為 100 米，永久鏈路長度為 90 米。

二、三個(gè)核心傳輸參數(shù)

電纜的三個(gè)核心傳輸參數(shù)分別是插入損耗 IL、線對(duì)間串?dāng)_（NEXT/FEXT）和回波損耗（RL）。

（一）插入損耗（IL）

1.什么叫插入損耗

插入損耗是電纜的線對(duì)在信號(hào)傳輸過程中的衰減，插入損耗過大，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不能傳得很遠(yuǎn)。

2.什么情況會(huì)影響插入損耗參數(shù)

數(shù)據(jù)電纜長度越長，線徑越細(xì)則衰減越大;電纜傳輸?shù)念l率越高，衰減越大;插入損耗也跟材質(zhì)有關(guān)，比如銅包鋁或銅包鐵電纜損耗就要大些。

（二）線對(duì)間串?dāng)_（NEXT/FEXT）

1.什么叫線對(duì)間串?dāng)_

數(shù)據(jù)電纜的每對(duì)雙絞線是由兩根互相扭絞起來的銅線組成，當(dāng)這對(duì)銅線傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，根據(jù)電磁輻射感應(yīng)原理，這對(duì)線的周圍也會(huì)有輻射出來的電磁波存在，這些電磁波與周圍的金屬物體遭遇會(huì)生成感應(yīng)信號(hào)。這些信號(hào)和線對(duì)中正在傳輸?shù)男盘?hào)疊加，改變了原來線對(duì)中傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)波形，網(wǎng)卡端口接收到這種信號(hào)后會(huì)因?yàn)闊o用信號(hào)過大而引起誤讀和誤判，造成誤碼率增高。

2.怎樣減少線對(duì)間串?dāng)_

（1）串?dāng)_強(qiáng)度跟雙絞線絞接率直接相關(guān)，絞接率越高，抵消干擾的能力就越強(qiáng)，因此在端接水晶頭、模塊和連接器盡量縮短平行的長度。

（2）全屏蔽線可以減小串?dāng)_，但屏蔽層須接地。

（3）錯(cuò)開不同線對(duì)的絞接率會(huì)改善串?dāng)_值，但不能過度錯(cuò)開。

（三）回波損耗（RL）

1.什么叫回波損耗

在高速網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，網(wǎng)線中的四對(duì)雙絞線既要向前傳輸數(shù)據(jù)又要接受從對(duì)端送過來的數(shù)據(jù)，收到的數(shù)據(jù)信號(hào)既有從對(duì)端發(fā)送過來的有用信號(hào)，也有因阻抗不連續(xù)反射回來的回波信號(hào)。所以，需要一個(gè)參數(shù)來衡量反射回來的信號(hào)大小，這個(gè)參數(shù)就是回波損耗。

2.什么叫電纜的特性阻抗

電纜的特性阻抗和歐姆定律中純電阻阻抗是兩個(gè)概念，它被用來衡量介質(zhì)的傳輸特性，它的值只與電纜中L0（微量電感）/C0（微量電容）比值平方根值和絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。所以，材料不變的情況下，只要傳輸線保持結(jié)構(gòu)均勻，鏈路每“一點(diǎn)”的特性阻抗也會(huì)保持不變。

3.回波損耗 RL 跟阻抗連續(xù)性關(guān)系

傳輸鏈路上發(fā)生幾何尺寸明顯變化（雙絞線和水晶頭之間的連接點(diǎn)）會(huì)導(dǎo)致特性阻抗突變，信號(hào)在阻抗突變點(diǎn)會(huì)發(fā)生反射，反射信號(hào)波越大，說明阻抗連續(xù)性越差，回波與阻抗不連續(xù)呈正相關(guān)關(guān)系。

4.怎樣減小回波損耗

水晶頭、插座、連接器、過度扭曲或受傷的電纜是常見的造成阻抗不連續(xù)的原因，而手工打接的跳線和連接器最容易改變電纜的阻抗連續(xù)性，在端接時(shí)應(yīng)盡量保持原來的線對(duì)形狀和線對(duì)間距，能不做改變則盡量不做改變。

三、四個(gè)核心抗干擾參數(shù)

布線系統(tǒng)中四個(gè)核心抗干擾參數(shù)分別是外部串?dāng)_ AxT、不平衡電阻、TCL、ELTCTL。

（一）外部串?dāng)_ AxT

1.什么叫外部串?dāng)_

多根網(wǎng)線捆扎在一起，網(wǎng)線線對(duì)輻射出的干擾會(huì)互相竄進(jìn)彼此的網(wǎng)線，此即“外部串?dāng)_”。

2.一般哪些系統(tǒng)需要測試外部串?dāng)_

網(wǎng)絡(luò)傳輸速率越高，這種干擾越嚴(yán)重，故萬兆鏈路需要測試?yán)|間干擾。

3.怎樣減少外部串?dāng)_

如果使用屏蔽線可以減少外部串?dāng)_，但屏蔽層必須接地;在布線時(shí)避免過大捆扎電纜，捆扎一束最好不要超過 24 根。

（二）不平衡電阻

1.什么叫不平衡電阻

低功率 PoE 將線對(duì)分成兩路向遠(yuǎn)端設(shè)備供電，理論上兩路電流大小相等，例如 36 線對(duì)的電流 I3 = I6，負(fù)責(zé)送出電流，45 線對(duì)的電流 I4 = I5，負(fù)責(zé)收回電流，從而構(gòu)成完整的電流回路。但實(shí)際工作中一對(duì)雙絞線每根線芯的電阻值可能因?yàn)橹圃炱疃煌犬a(chǎn)生電阻不平衡。

2.不平衡電阻會(huì)造成什么危害

如果不平衡電阻阻值差異過大，會(huì)導(dǎo)致支持 PoE 信號(hào)設(shè)備傳輸失敗。標(biāo)準(zhǔn)ISO11801：2010 規(guī)定線對(duì)兩根線芯的“阻值差”不應(yīng)超過 0.15 歐姆（永久鏈路），信道為 0.2歐姆。

（三）TCL

1.什么叫TCL

TCL屬于抗干擾核心參數(shù)，在高速網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，發(fā)送端口通常也同時(shí)是接收端口（雙工口），當(dāng)線對(duì)引入了共模干擾信號(hào)，如果數(shù)據(jù)鏈路中存在阻抗不連續(xù)點(diǎn)，則該干擾信號(hào)被反射回來，因此信號(hào)發(fā)送端也會(huì)收到這個(gè)“回波”干擾，這個(gè)干擾信號(hào)在向前傳輸一段距離后會(huì)因?yàn)殡娎|本身不平衡（例如一根線芯粗，而另一根線芯細(xì)）而衍生出差信號(hào)，也就是兩根線芯上的“回波信號(hào)”強(qiáng)度不一樣了。測量 TCL 目的就是測量這種線對(duì)的“不平衡性”程度。

2.TCL參數(shù)不合格會(huì)造成什么危害

TCL不合格會(huì)令雙絞線平衡性下降，造成抵抗外來輻射（共模）干擾和接地（共模）干擾的能力下降。

（四）ELTCTL

1.什么叫ELTCTL

為了考察“雙絞線對(duì)”本身的平衡性，不考慮線對(duì)長度的影響，將 TCTL 除以電纜損耗值（IL）后再考察，這就是 ELTCTL= TCTL/IL。這是一個(gè)相對(duì)值，可以近似地認(rèn)為與線對(duì)長度無關(guān)。

2.測量ELTCTL參數(shù)有什么意義

測量ELTCTL參數(shù)可以對(duì)不同品牌電纜抗干擾的參數(shù)進(jìn)行比較。

3.什么情況需要測試TCL和ELTCTL參數(shù)

在強(qiáng)用電設(shè)備密集（如高功耗機(jī)架/大型變頻電機(jī)）、空間輻射干擾過多（如強(qiáng)功率基站/電弧爐等）的場合，需要關(guān)注雙絞線的平衡參數(shù);對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線應(yīng)用，平衡參數(shù)也非常重要。

銅纜鏈路數(shù)據(jù)通信現(xiàn)場測試可采用美國的FLUCK公司或其它廠商提供的電纜分析儀對(duì)布線質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的分析和故障定位，要完成整個(gè)驗(yàn)收測試工作則需要學(xué)習(xí)更多的專業(yè)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]刑軍.綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)修訂[J].河南科技，2018/12：134-136.

作者簡介：

劉建國（1979-），漢族，男，湖南衡陽人，衡陽農(nóng)工貿(mào)職業(yè)學(xué)校副教授，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。