6类布线系统的规划与设计
(2020-04-07 11:30:09)
1. 6类系统与超5类布线系统的不同
无论在物理属性还是性能特点上，6类系统都与超5类系统有许多不同。
1.1物理属性
6类系统产品的双绞4线对电缆和RJ45连接器等都没有变化。布线系统体系结构和定义也没有变化。而其他几乎所有的方面都有改变。整个符合目前草案的6类系统要求所有的厂家真正重新设计他们的产品。新的电缆构造形式是，在电缆中建一个十字交叉中心，把4个线对分成分别的信号区。这样可以提高电缆的NEXT(近端串扰)性能，还可以减少在安装过程中由于电缆连结和弯曲引起的电缆物理上的失真。许多厂家都增加了电线的交叉部分区域，从24AWG改为23AWG，以尽力把衰减损耗减至最小。
很多厂家顺着线对增加了每米长度内的纽绞数，电缆中4线对的各个线对之间纽绞数的差别又提高了NEXT性能。在这些情况下，要注意确定：传播延迟和延迟偏差是否没有反过来受到影响，布线系统这两个重要参数是否合格。
在跳线插头上也有很大的衰减。所有的厂家都在为他们的6类系统插座设计特殊的插头，以提供额外的频率补偿，使配对的线对符合规范。有些厂家通过在插头里插入塑胶来把电线分隔开，另一些则在插头中插入印刷电路板(PCB)。
1.2传输性能
除了超5类系统规范中的参数外，6类系统规范中又增加了一些性能参数。它们是插入损耗(替代衰减)、插入损耗偏差、纵向转化损耗(LCL)和纵向转化传输损耗(LCTL)。
6类和超5类系统中的参数的性能标准都得到了增加，一般超过频带3～10dB。超5类系统的0dB PSACR点规定为大约130MHz，而6类系统则规定为大约202MHz。
6类系统规范已经提出有几年的时间了，在这段时间里也有显著的改变。有些厂家声称他们的电缆和/或连接器“符合6类系统规范”，但不说明到底符合哪个版本的草案。要知道，有些产品符合1998年6类系统草案也符合TIA 568草案2或草案3，但可能不符合现在的规范草案6a或最后定版发行的版本。如果您现在或不久的将来要指定选用的6类系统，它必须符合下述文档的规定：TIA/EIA 568A+PN-3727草案6a(2000年5月1日发布)或ISO/IEC 11801 WG3n598(2000年5月8日发布)
6类布线系统
2. 6类系统适于什么样的应用
在进行6类布线系统规划设计前，应首先掌握6类布线系统适用于什么样的应用。而直到目前，还没有公布出来需要6类布线系统支持的应用。6类布线系统具有卓越的性能，对所有超5类或更低类别布线系统所支持的应用当然也会支持。IEEE(电气和电子工程师协会)正在开发一种新版的半双工千兆位以太网，它就需要6类布线系统。
据报告中说，这些半双工网络接口卡(NIC)的成本，大约比超5类布线系统里采用的全双工NIC低30%。无疑，随着6类系统装置不断增多，6类系统标准成为最普遍的布线标准，将会开发出越来越多采用6类布线系统的网络应用，它能提供更快的数据率，或是在数据率相同时成本更低。
2.1在规划六类布线系统之前，要注意以下问题：
2.1.1系统是否满足六类标准要求的在最坏情况下4连接头、100米信道模式的信道性能?
2.1.2是否每个器件都能满足六类连接硬件的信道性能?
2.1.3是否所有器件两方向用差模、共模方式测试，性能都可达到250MHz?
2.1.4是否六类插座和模块化跳线可向后兼容3、4、5(5e)类布线系统?
2.1.5布线厂家是否可以提供独立的实验室数据满足六类布线的信道测试参数?
2.1.6是否厂家可提供满足各种线缆(UTP、SCTP、光纤、同轴等)应用的、高密度的、表面安装的以及适配模块化家居的工作区插座?
2.1.7是否厂家可提供电信间内、工厂或现场终接的快跳线或高密度模块化跳接板。
2.1.8是否模块化的六类连接硬件具有线缆管理及在30秒内完成压接4对线缆的功能?只有认真分析这些问题，才能为6类布线系统的规划奠定技术基础。
3.设计要素及标准
3.1设计要素
3.1.1适配器安装在电信出口的外面。
3.1.2配线子系统线缆及相应插孔：4对100Ω非屏蔽双绞线(UTP)接入8芯信息插孔;2对150Ω屏蔽双绞线(STP)接入屏蔽信息插孔;62.5/125μm光纤线缆接入光纤标准接口;双介质混合型线缆接入双介质混合型信息插座。
综合布线系统的计算机管理系统应能随时记录各种硬件设施的工作状态信息。能显示：楼层平面图、所有硬件、设备间的位置、配线子系统和干线子系统的元件位置。
在出现同频干扰的情况下宜采用屏蔽布线系统。非屏蔽布线与电视电缆靠近会产生同频干扰。
3.2设计标准
一级标准能满足高质量的高频宽带，综合业务数字通信的要求。
3.2.1每个工作区(5～10m2)至少有一个双孔或多孔8芯的信息插座。特殊工作区可采用多插孔的双介质混合型信息插孔。
3.2.2采用压接式跳线或插接式快速跳线的交叉连接硬件。
3.2.3配线子系统采用6类非屏蔽双绞线、6类屏蔽双绞线、光纤或混合组网。
3.2.5每个工作区对应信息插孔均有独立的水平布线电缆引至楼层配线架。
3.3保证网络的性能
网络对于任何一个企业来说都是至关重要的，在构建综合布线系统的时候，虽然它只占网络系统投资的20%左右，但对于整个网络来说，它却占有80%的功效。网络是复杂的，需要许多产品：综合布线系统、交换机、路由器、连接器和各种终端设备。如果综合布线系统很强壮，可以提供很高的可用性，并为将来的整个综合布线系统做了深远的规划的话，整个网络将具有很高的传输效率，管理员将很自如的管理整个网络，并且可以自由添加各种设备。一个可用性很高的综合布线系统将为整个网络提供更好的链路支持。
假如综合布线系统可用性很低，那么将影响整个网络的吞吐量和工作效率。当整个综合布线系统中需要添加新一代网络设备的时候，就会造成整个综合布线系统需要从结构上进行返工。
准中最小的性能需求，并不是追求的目标，许多公司和各种新科技产品的介入使IEEE在制定各种标准的同时为每一个级别的产品考虑最低的性能要求来符合网络性能的需求，同时TIA也专门负责综合布线系统标准的制定。基于标准的系统可以为终端用户带来很多好处，这些包括：
3.3.1可以不用屈从于任何一个综合布线产品制造商，可以根据符合综合布线标准产品搭配使用，不用去管这些厂商之间的产品竞争。
3.3.2兼容性可以使用户灵活选择组件：任何一个顺应标准的综合布线系统都可以支持这个基于标准的网络应用。
3.3.3清晰的综合布线系统性能报告：用户可以很清楚的知道他们正在使用什么系统，并可以轻松的使用它。
一个“满足标准的系统”是有局限性的。标准需要落后于科技发展的脚步，标准代表着业界大多数厂商以及用户的意见，并满足对系统设备最低的性能要求。然而，许多主要的综合布线生产厂家提供的综合布线解决方案所能提供的系统性能都超过了标准，超过标准的性能意味着这些解决方案可以提供更佳的系统性能。
丽特(NORDX/CDT)公司的4800LX综合布线系统以300MHz的带宽超过了6类系统标准200MHz的性能要求。标准需要最小的性能级别需求，但是接口技术需求确需要超过标准。高性能综合布线系统可以提供比低性能系统更多的冗余，任何一个来自于安装、设计或环境上带来的影响都不会对网络性能产生影响。此外，今天安装的综合布线系统的系统性能必须可以适应明天网络设备的需求。
只有相信性能级别才是系统保证的依据，最终用户需要知道他们的系统性能并不是在实验室中得出的数据，因为那些数据是没有考虑用户实际使用环境下的实验室数据。是有在现场环境安装测试以后得出的系统性能参数可以作为系统性能的保证证书。
4.相互匹配的部件
相匹配的部件并不是一个新的概念。“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。然而，所谓的“阻抗”可以表达不同的意义，以下是对不同意义的描述：
特性阻抗(Characteristic Impedance)：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+/-15 ohms的界限，而超越边际的点表明失败。
输入阻抗(Input Impedance)：类似于特性阻抗：Cat 6 = 100 ohm+/-15 ohms;
耦合阻抗(Fitted Impedance)：100 ohm+/-5 ohms
名义阻抗(Mean Impedance)：“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100 ohm的数值。
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。
4.1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。这也是真正的连接部件测试的方法，插座和插头组合在一起的性能。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。
前面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着更为广泛的含义，大体分为3个部分：
4.1.1向后兼容性：当在Cat 6插座上使用5类跳线;
4.1.2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;
4.1.3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。
也有一个观点认为，Cat 6系统必须使用Cat 6跳线，否则甚至不能符合5类性能。这一观点起源于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5类跳线的情况下满足超5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，已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，使用同一厂商产品是最佳的选择。
4.2部件标准
就布线系统而言，同样具有非常先进和完善的部件标准。基于目前的布线标准或是标准草案，电缆的部件标准已被制定和通过，如IEC 61156和EN 50288。电缆制造商们也可依据这些电缆标准生产制造cat.5、cat.6或者cat.7电缆。连接件的标准同样存在，但并未被完全发布。由耐克森提交的cat.7连接件组合(GG45-GP45)标准已在2002年3月22日被一致通过(IEC 60603-7-7)，成为7类标准连接件，并可完全兼容目前的RJ45。然而由于在性能兼容性上的难以保证，导致cat.6连接件的标准发布被推迟，这主要是由于各个连接件制造商的cat.6连接件之间的相互不兼容而引起的。
5.布线介质选择
据IDG公布的数据，以太网占所有局域网连接的80%以上，是居绝对主导地位的网络协议。以太网有很多种类，并不限于被广泛使用的10 Mbps一种。IEEE 802.3标准委员会已经制订出了一套网络转型战略，它的基本理念就是一个企业可以在布线系统上部署许多不同版本的以太网协议。所有协议都采用相同的设计原则和管理系统，只是速度有所不同。因此，Molex企业布线网络部建议用户采用以太网转型战略，确定不同部门的实际数据吞吐量，从而选择最适合的布线介质，实现最佳布线速度，即“为需求提高速度”。
Molex企业布线网络部认为，在为一个机构确定最适合的布线基础设施时，有两个最重要的原则：一是为支持网络转型计划提供所需的性能标准，二是提供最经济高效的解决方案。现在，让我们运用这些原则进行介质选择，把网络转型与水平电缆(即从配线间到工作站)中的布线基础设施联系起来。我们知道，除无线技术外，所有介质类型都支持转向千兆以太网的网络转型计划。千兆以太网是工作站上部署要求最高的以太网系统，它仍可在所有铜缆和光纤介质上运行。尽管目前几乎没有企业在工作站上使用千兆以太网，但随着用户对数据吞吐量需求不断提高，以及有源设备的成本下降，千兆以太网将会越来越流行。
在办公室中目前普遍采用的是以太网，有些企业在未来可预见的时间内也不会使用千兆以太网。对这些用户，6类布线是其最佳选择。而那些考虑将来转向千兆以太网的用户则可以考虑安装其他介质，以获得资金优势。这就涉及到第二个因素：经济高效性。在大多数网络中，最昂贵的部分是有源硬件：交换机和网络界面卡(NIC)。这在千兆以太网中最为明显，随着选择的介质不同，有源设备的每端口成本最高可以是布线成本的十倍。研究表明，以6类布线为传输介质的千兆以太网(1000Base-T)是所有介质类型中成本最高的。这是因为有源设备极其复杂，其成本相对高于其他型号。研究表明，以多模光纤为传输介质的千兆以太网(1000Base-SX)成本相对比较低; 而成本最低的是1000Base-TX，这是一种较新的千兆以太网版本，它最低要在六类UTP布线上运行。美国的TIA标准委员会TR-41.5正在开发这种新型千兆以太网1000Base-TX，它的技术不如1000Base-T先进，但仍可支持1000Mbps的带宽。Molex建议企业在构建千兆以太网之前，应该充分了解相关的整体成本，包括布线和有源设备成本，以便获得最佳投资回报。
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