综合布线系统中UTP Cat6双绞线测试技术分析

摘要：随着科技的不断进步，综合布线产业得到了长足的进步，产品迅速换代升级，从Cat3、Cat5到Cat5e，没几年功夫，Cat6双绞线已在行业内成为主流，为通信技术的进一步发展提供了技术保障。但是，Cat6双绞线的产品性能还不是特别稳定，要达到理想的技术效果，采购、施工过程中需要注意很多事项，本文将就Cat6双绞线测试中常见的问题作详细的探讨。

关键词：Cat6双绞线测试故障解决措施

一、Cat6双绞线的性能特点

2002年6月，国际标准化组织和国际电工委颁布了Cat6双绞线标准ISO/IEC 11801-2002 ，致使其成为了布线市场上的“主角”，得到了越来越多的客户和系统集成商的推崇。众所周知，Cat6双绞线在传输速率上可提供高于超五类2.5倍的高速带宽，其性能的测试频率为 1MHz～250MHz，在200MHz时综合衰减串扰比(PSACR)应该有较大的余量，它提供2倍于超5类的带宽，在100MHz时高于超五类300%的ACR值。因为越是高级的铜缆对外界的异常就越敏感，随着传输速率的上升，安装施工的正确与否对系统性能的影响就越大。6类与5类的一个重要的不同点在于前者改善了在串扰和回波损耗方面的性能，这对于新型的高速网络应用是非常重要的

二、Cat6双绞线系统的现场测试模型

对于水平系统的测试方法，在TSB67《非屏蔽双绞线传输性能现场测试标准》中提出了两种测试模型：基本链路模型和信道模型，2002年3月的TIA/EIA568B用永久链路测试模型代替了基本链路测试模型。

1.永久链路模型（Permanent Link）

永久链路工作区是通信插座到配线间配线架之间的部分，之所以称之为永久链路是因为这部分“永远”安装在墙里，天花板和地板里，在布线系统的生命周期内（通常是十年）这般不会改动。永久链路包括工作区插座（Work Area outlet）、水平布线（Horizontal Cabling）、配线间的连接硬件（如配线架Patch Panel）及一个可选的集合点（Consolidation Point）。系统集成商在布线系统安装完毕之后，提供给用户的一般是永久链路测试，它反映了系统集成商施工的“永久链路”部分的性能。

永久链路模型与基本链路模型（Basic Link）的不同之处在于：永久链路可以包含转接点（Transition Point）/合并点（Consolidation Point），而基本链路不包含转接点/合并点。永久链路则不允许使用任何长度的测试跳线。理论上，测试结果是从配线架到信息插座的性能参数；实际上，永久链路的测试结果包括永久链路测试适配器及测试跳线、个性化测试插头的性能参数，在现场测试中，通常将这部分性能参数从测试结果中减去。

2.信道模型（Channel）

信道（又称为通道）定义为从网卡（NIC）到局域网（LIN）集线器或交换器之间的所有设备。信道中各组件定义如下：一个信息插座/插头；一个可选的合并点；90米均衡非屏蔽双绞线（UTP）电缆；两个连接块或接线面板组成的配线架；两端总长度不超过10米的跳线（Pach Cord）。

信道模型测试包括系统集成商安装的“永久链路”和其两端的跳线，能够比较客观地反映出用户实际应用时的完整链路的性能；信道测试采用原装的跳线，测试时整个系统可以达到最好的性能匹配。

三、Cat6双绞线系统的现场测试常见故障

1. 回波损耗（Return Loss）

回波损耗是衡量线缆及信息插座特性阻抗（lmpedance）一致性的标准，阻抗的变化引起回波反射。当信号在一对线上传输的时候，由于阻抗的变化，一部分信号的能量被反射到传送端，从而影响信号的正常接收，造成网络误码率过高。回波损耗参数对于使用4对线全双工传输的1000Base-T来的说尤其重要。回波损耗的单位是dB分贝，值越大说明反射的能量越少，意味着信号更完整和噪声更小。

回波损耗是六类测试最为棘手的问题，回波损耗性能取决于插座的回波损耗性能以及系统集成商施工质量，如拉线质量及插座的安装质量。拉力和弯曲可造成回波损耗的性能测试失败。

采用高精度时域反射HDTDR技术可以在不打开线槽的情况下快速诊断和定位回波损耗故障，其原理是在测试仪器主机上发送信号，根据远端测试仪返回来的信号强度来判断故障发生的准确位置。在理想的安装情况下，水平链路双绞线的信号反射近似为零，水平链路两端的配线架和信息插座（Outlet）位置因为安装工艺的原因，阻抗会有稍微的变化，信号反射也最为明显。

如果在施工时拉线及放线不够规范，比如拉力太大或拐弯位置弯曲过大，双绞线捆扎太紧或受到外界严重挤压，双绞线的物理结构变化就会导致特性阻坑抗发生变化，信号反射相对也较为强烈，反映在图形上会有一些不规则的起伏。导致回波损耗主要有以下原因：

（1）由于不规范的施工（拉线时用力过大、弯曲过大、严重外力挤压）使线缆结构变形而导致特性阻抗变化；双绞线长度太短，长度越短信号反射越强，影响回波损耗的结果；

（2）双绞线盘绕圈数太多，实验证明，90米的双绞线盘绕100圈与盘绕200圈相比，回波损耗高达约6dB的裕量；安装时施工不规范，信息插座压接不良也会导致线缆结构发生变化，随之带来阻抗变化，发生回波损耗；采用不同厂家或不同等级的部件，特性阻抗不匹配；

（3）测试仪所使用测试跳线的精度影响。测试时使用的测试跳线是测试过中最重要也是最容易被忽视的环节，测试跳线处于信号发射最强和最弱的位置，测试跳线使用时间较长，经常卷曲弯折，跳线的阻抗发生细微变化，都会影响回波损耗性能（其它参数也有影响但相对小得多），进而影响整条链路的RL性能。此外，永久链路采用不易弯曲的扁平测试跳线，克服了因基本链路测试跳线由于现场恶劣环境造成的误差，测试适配器的跳线与RJ45接头连接处采用一体固化设计，形状和各导线之间的相对关系不易改变，使得该点的NEXT性能补偿。

2. 近端串绕（NEXT）

在六类系统测试过程中，系统集成商在现场测试的时候经常会遇到一个严峻的挑战，即近端串绕。

近端串绕是对六类性能评估的重要标准之一。NEXT是当信号通过连接器和电缆传输时，会在电缆周围上产生电磁场，如果这个噪声过大，会影响相邻电缆上信号的传输。这种情况发生在同一网络设备的同一端，所以称为“近端串扰”。NEXT用单位dB分贝来表示，数值越大越好。串扰测试需要在每一对线之间进行，即对于4对线的UTP要测试6次。

线对间的串扰综合串扰NEXT的性能与双绞线的纽绞密度有关，单位长度纽绞密度越大，NEXT性能越好；决定NEXT的重要的因素在于，两端信息插座与线缆的相互匹配性能。采用高精度时域串扰分析HDTDX（High Density Time Domain Cross Talk Analyze）技术可以在不打开线槽的情况下快速诊断和定位NEXT故障，其原理是用测试仪器主机，一对双绞线上发身信号，根据远端测试仪在另外一对线上检测到的串扰信号强度来判断故障发生的准确位置。

导致NEXT测试失败的原因主要有：安装信息插座时揭开纽绞的长度过长；拉线时用力过猛或外界严重的挤压破坏了线缆原来的物理结构，单位长度的纽绞密度发生变化；安装时施工不规范，信息插座与双绞线接触不良；采用了不同厂家或不同等级的部件，系统不匹配。

3．测试仪器精度影响

测试仪器虽然在出厂时忆经进行过精度校准（Calibration），但是在使用半年之后，其精度会有偏差和漂移。一般测试仪器的工厂校准（Factory Calibration）周期为一年两闪，每次工厂校准之后都要使用校准模块（Calibration Artifact）进行现场校准。测试仪器厂商一般建议每30天进行一次现场校准。

四、解决措施和建议

基于以上分析，建议系统集成商在六类布线施工及测试中遵循以下原则：

1．要购置完整的6类产品，真正的6类系统应该在接插件、线缆到链路和信道等方面全部满足6类的性能要求，其中包括模块、配线架、跳线和线缆等组成部分。另外最好选择同一厂家生产的六类布线产品，因为各厂家接插件结构不同，跳接线高低触点各异，连接匹配性也随之不同。这就要求厂商能提供成熟的全线6类产品供用户选择，能够适合用户任何安装方法和配置要求。

2．要专业的人员，由于六类综合布线系统的测试余量小于超五类，6类系统的安装比5类复杂一些，因此对施工工艺要求高，安装设计时要特别注意，水平子系统安装时，铺设线缆要注意线缆的拉力，安装质量的高低对性能的影响又很大，所以用户最好要求经过专门针对6类布线系统安装培训的工程实施技术人员来安装，这一点在项目中最好应该明确提出。

3．用户在综合布线测试验收时，不仅要考虑永久链路的性能，更重要的是要考虑用户实际使用的整个信道的性能。六类测试建议优先采用信道测试模型，测试仪器厂商提供的信道测试适配器能够提供最好的回波损耗性能，可以避免测试跳线或测试头性能补偿精度不同带来的误差。采用永久链路模型测试时，需要使用正确的永久链路适配器个性化测试插头，配合新的测试数据库。尽管六类标准允许不同厂家产品之间的互用性，但不同厂商的连接器件特性阻抗不尽相同，不同的个性化测试插头对不同厂家的NEXT、RL性能补偿也不同。

4．为了保证测试的客观，准确性，建议在每次永久链路测试之前都对测试仪器进行现场校准（Calibration）。将测试佼主机通过串行电缆（Serial Cable）连接到电脑，使用测试仪软件（如Fluke Linkware, Cable Manager）将测试仪器中存储的测试报告备分到电脑，根据提示依次将永久链路个性化测试模块（Personality Module）接到永久链路校准模块（Cclibration Artifact）的“开路”（Open）、“短路”（Short）、“负载”（Load）接口上。按照同样方法对远端进行校准。

结束语：Cat6双绞线的技术性虽然能得到了提高，越是高级的铜缆对外界的异常就越敏感，这就要求系统集成商在材料采购、施工过程、成品保护等各个环节加强质量控制意识，做出理性的六类布线系统，为整个智能系统建立物理层面的技术保障。

参考文献：

1.黎连年，网络工程和综合布线系统【M】.北京：清华大学出版社，1999。

2.国家标准GB 50312-2007《综合布线系统工程验收规范》

3.《布线系统的测试与维护仪器》--美国福禄克有限公司