超五類、六類非屏蔽對絞線電纜系統的測試問題

      最近一個時期，很多綜合布線的供應
商都相繼推出一些新的電纜系統，比如美國安
普公司的超五類電纜系統，美國朗訊公司的千
兆比電纜系統以及其他公司后來陸續推出的類
似的電纜系統等。面對這些新的電纜系統，那
些剛剛安裝完五類系統的用戶感覺好象已經落
伍了，而正在準備安裝電纜系統的用戶為究竟
選擇哪種電纜系統而猶豫不決。本文不想就有
關的詳細測試參數和技術進行討論，只想根據
目前掌握的資料介紹一下目前電纜測試標準的
概況供大家參考。希望對用戶在選擇安裝什么
樣的電纜系統有所幫助。
　　首先有一個概念要明確，這就是帶寬(用MHz來表示)和數據傳輸速率(用Mbps
表示)，這個概念搞不清就很難作出正確的選擇。關于二者的定義和具體含義可
以參考有關技術文章。其基本的結論是二者有關系，這種關系與編碼方式等有
關。但不一定是一比一的關系：例如ATM155，其155是指數據傳輸的速率，即155
Mbps。而實際的帶寬只有80MHz。又如：1000Mbps以太網，由于采用4對線全雙工
的工作方式，其傳輸的帶寬的要求只有100MHz。在計算機網絡行業，廣泛使用數
據傳輸速率。而在電纜的行業使用的是帶寬，所以不要將二者混淆。
　　一、目前新的電纜系統
　　1. 超五類電纜系統(Enhanced Cat 5)
　　它是將現在的五類非屏蔽雙絞線的性能加以改善，不少參數的性能，例如近
端串擾 (NEXT)，衰減串擾比(ACR)等都有提高，但其帶寬仍然確定為100MHz。
　　2. 六類電纜系統(Cat 6)
　　它是一個新級別的電纜，除了各項性能參數有較大提高之外，其帶寬會擴展
至200MHz以上。
不論是超五類還是六類電纜系統，其連接的結構仍和現在廣泛使用的插接模塊(R
J45)相兼容。
　　3. 7類電纜系統
　　7類電纜系統是歐洲提出的一種電纜標準。其計劃的帶寬為600MHz，但是其
連接的結構和目前的RJ45形式完全不兼容，它是一種屏蔽的電纜系統。
　　目前關于這三種電纜系統的現場測試標準進展情況是：今年年底或明年年
初，現行的五類現場測試標準會更新；超五類電纜系統的現場測試標準預計今年
年底或明年年初也會制定出來；關于六類的測試標準計劃到2000年底之前才能制
定出來；而關于七類的標準，在歐洲正在進行研究和討論，在美國沒有被標準委
員會列入議程。
　　這些標準的意義在哪里呢？因為電纜系統存在二次施工的問題。當從電纜系
統供應商那里購買了質量完全合格的產品之后，施工人員需要將它們組裝在一起
構成電纜系統。而由于施工的工藝和質量都嚴重影響到電纜系統的最終質量，所
以安裝完的電纜系統未必都能夠達到其規定的指標。于是當安裝了某種電纜系統
以后，您(通常是網絡的最終用戶)希望知道所安裝的電纜系統是否達到了它應該
達到的指標，您所付出的費用和實際所得到的質量是否相符。這就是現場測試標
準的意義所在。當安裝的電纜系統通過了相應標準的測試之后就可以保證其施工
的質量，從而確保投資的回報。
　　二、目前網絡技術對傳輸媒介的需求
安裝電纜系統是為了滿足網絡應用的需求，那么目前的網絡速度要求有哪些呢？
目前主要的計算機網絡有4M和16M令牌環、10M以太網、100M以太網（包括100BAS
E-T和 100BASE-T4）、ATM155（基于雙絞線）。這些網絡都可在目前的五類雙絞
線上 運行。
　　而當前可以看到的唯一沒有確定的是1000Mbps以太網。也就是千兆以太網需
要在什么樣的銅介質上運行。目前千兆以太網的最終標準還沒有全部完成，但一
些基本指標已經確定。例如它對非屏蔽雙絞線的要求是使用全部四對線(100BASE
-T只用兩對)，全雙工運行，傳輸的帶寬在100MHz之內。
　　根據上述的基本要求，用戶自然會關心，既然千兆以太網的帶寬仍在100MHz
之內，那么它是否可以在目前的五類雙絞線上運行呢？從目前的標準草案來看，
由于千兆以太網要全雙工地運行于四對線上，雖然帶寬仍是100MHz，但它對雙絞
線電線系統的一些其他性能有了新的更加嚴格的要求。比如傳輸時延(Propagati
on delay)，時延差(Delay skew)， 遠端串擾(FEXT)等。關于這些指標以及其他
技術細節可參考福祿克公司或其他公司的技術文章。在這些新的參數中最重要的
是等效遠端串擾(ELFEXT)。因為它對千兆以太網運行的影響是最大的。回到用戶
關心的五類電纜系統是否可以運行千兆以太網的問題。只要五類雙絞線系統能夠
滿足年底制定出來的新的標準，包括最重要的ELFEXT指標，那么它就可以運行千
兆以太網。
　　目前標準及其內容的草案大概是什么呢？一是對現行五類雙絞線標準(TSB6
7)進行修訂，增加一些新的參數。例如傳輸時延，時延差，遠端串擾等。二是超
五類的標準，既Cat5E，它沒有增加新的參數，帶寬仍然限定在100MHz之內。但
不少參數的指標比五類系統的都更加嚴格。三是六類電纜系統的標準，它計劃在
2000年底之前才能夠完成，目前還在討論之中。但有一點是非常重要也是確定
的，那就是其帶寬肯定要擴展到200MHz或更高。
　　下表是測試標準的概況。
　　參數 Cat-5 Cat-5E Cat-6
　　頻率 100MHz 100MHz 200MHz
　　接線圖 不變 不變 不變
　　長度 不變 不變 不變
　　衰減 不變 不變 更嚴格
　　近端串擾(NEXT) 不變 更嚴格 更嚴格
　　傳輸時延(Prop.delay) 新參數 不變 不變
　　時延差(Delay skew) 新參數 不變 不變
　　綜合近端串擾(PS NEXT) 不要求 新參數 更嚴格
　　回波損耗(Return Loss) 新參數 不變 更嚴格
　　等效遠端串擾(ELFEXT) 新參數 更嚴格 更嚴格
　　綜合遠端串擾(PS ELFEXT) 新參數 更嚴格 更嚴格
　　說明：以上標準只是草案，一切都要以最終的標準為準。
　　三、用戶的選擇
　　面對這些不同類別的電纜系統，用戶將如何選擇安裝哪一類的電纜系統呢？
我們的建議是：從實際應用出發，適當考慮未來的發展，權衡投資費用和效益，
確保安裝質量。
　　從實際出發是考慮目前對網絡應用的要求有多大，10M以太網可以支持多長
時間，100M以太網是否夠用。是否需要千兆網到每個桌面。因為網絡的布線系統
是一次性長期投資，通常考慮在10至15年之間。所以要考慮網絡的應用是否會在
10年左右會有高速網絡的需求，例如千兆以太網或未來更高速的網絡的需求。
　　作出完全正確的決定是很困難的。特別是判斷該決定是否正確要到幾年或十
幾年以后才能知道。例如安裝了三類系統，在10年之內都能滿足公司對網絡的要
求，那么就可以認為安裝三類電纜系統的決定是正確的。而如果安裝的三類系統
在三年后就發現不能滿足網絡的應用而需要更新，那么當時的決定可能有問題。
反之，如果安裝了非常高類別的電纜系統而在10年之內網絡的應用仍然是10M或1
00M以太網，那么當初的投資可能過大。因為10年后的電纜系統可能是另一個世
界了。
　　其實，真正最重要的是如何保證所安裝的電纜系統的質量，而不論它是三
類，四類，五類還是六類。因為電纜系統的質量除了產品本身的質量以外（通常
是由廠家來保證，而且通常不是問題的主要原因），它們都必須經過精心的施工
安裝才能完成。而施工的過程對電纜系統的影響很大。即使選擇了高性能的電纜
系統，例如超五類或六類，如果施工粗制濫造，其性能可能還達不到五類的性
能。所以不論選擇安裝什么級別的電纜系統，最后的結果一定要達到與之相應的
性能，也就是對安裝的電纜系統進行相關標準的認證測試以保證投資的可靠。
　　根據目前所得到的信息，可以得出以下幾點結論。
　　1. 目前對五類雙絞線系統有現場認證標準可依。它們是TIA568-TSB67和ISO
11801。
　　2. 超五類電纜系統的測試標準可能會在今年年底或明年年初出臺。
　　3. 而對六類電纜系統的標準可能在2000年底之前才能完成。
　　4. 五類電纜系統可以支持10M和100M以太網以及ATM155。
　　5. 千兆以太網對銅介質雙絞線電纜系統的要求是：現行的五類電纜系統在
通過了新版本的五類測試標準的測試以后就可以支持千兆以太網。但是不能確保
的是現行的五類電纜系統是否都可以通過該測試標準。根據目前的一些實驗和評
估，其中大部分現行的性能優良的，只有兩個轉接器的五類電纜系統應該可以通
過該標準的測試，對超五類電纜系統只要測試符合不久就要頒布的新的超五類標
準就應該肯定可以支持千兆以太網；而對六類電纜系統，由于近期不會有最終的
標準出現，只能根據和原有的標準進行對比或根據草案標準來進行測試。它不僅
應該完全可以支持千兆以太網，而實際上是為更高速的網絡準備的。因為其帶寬
可以達到 200MHz以上。
　　就在本文剛剛完成時得到了最新的消息，TAI關于Cat5E的標準至少會延遲三
至四個月。
　　四、福祿克公司的方案
　　美國福祿克公司是電纜系統現場測試儀的最大生產廠商。其享有專利的數字
測試技術的測試儀DSP系列已經被用戶所廣泛使用。為了滿足用戶對更新型和更
高級別的電纜系統的現場測試需求，福祿克公司不久前推出了新型的電纜測試分
析儀DSP4000。
　　DSP4000仍然采用先進的數字測試技術，其測試的帶寬可以達到350MHz。所
以它不僅可以支持新的五類和超五類電纜系統標準，在將來肯定可以支持六類的
測試標準。DSP4000仍然保持了測試速度快，精度高等優點以外，它的故障診斷
能力是非常獨特，而又是用戶真正需求的功能。它可以對有故障的電纜進行定
位，迅速查明故障的位置所在，縮短故障診斷的時間。此外，所有DSP系列電纜
測試儀都可以支持中文的軟件，打印出中文的認證測試報告。而且可以支持當前
的國內的郵電標準和上海地方標準。
　　最后有一點要說明的是，由于千兆以太網對雙絞線電纜系統的要求，新增加
的參數，主要是遠端串擾(FEXT)和等效遠端串擾(ELFEXT)的測試是非常具有挑戰
性的。它要求測試儀器的測量動態范圍很大而且又要有很高的精度和分辨率。這
好比用萬用表測量一個很大的電壓，比如100V，而同時有要求萬用表可以精確地
測量或分辨出1mV以下的電壓。這就是挑戰性所在。正是由于這一點，目前市場
上原來的各類電纜測試儀器是不可能只通過軟件升級來達到支持新的測試標準。
因為測試儀的測試電路不經過精心的重新設計和制造是不可能達到如此高的要求
的。