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- 屏蔽 vs 非屏蔽
- 在铜缆结构化布线系统的各个级别中，有两种主要技术型式：屏蔽以及非屏蔽布线系统。自最早的布线标准布立以来，这两种技术型式就都广泛存在于市场中。德国，澳大利亚，瑞士以及法国在最初就比较偏好屏蔽布线系统，而在世界上的其他地区，非屏蔽布线系统较为流行并很快被采用。屏蔽和非屏蔽都可以满足千兆传输的速率要求，但当传输速率上升到万兆甚至更高时，屏蔽系统支持高频传输的稳定性优势则变得非常明显。
屏蔽的作用是什么？F/UTPF/UTP线缆的屏蔽结构是在数据线缆的四对线外总包一层铝箔屏蔽，这层总包的屏蔽会最大程度的降低：1.这根线缆在信号传输过程中向外散发的干扰信号对相邻数据线缆的影响(例如：同一捆线缆中相邻的数据线缆)2.来自其他数据线缆或其他干扰源的干扰信号对这根线缆的影响。对于一个高质量的数据传输系统，这两种影响都不可小视。如果外部干扰信号足够强则会与正常的传输信号发生叠一加，导致传输性能降低甚至整个系统不能正常工作。S/FTPS/FTP结构除了有一层总包的编织铝箔屏蔽以外，在每一对双绞线外都分别有一层铝箔屏蔽以保护传输信号不受到互相干扰，因此近端串音衰减(NEXT)性能大幅提升。更好的NEXT性能意味着更高的信噪比以及更好的传输质量和更快的系统输出。S/FTP屏蔽线缆优异的NEXT性能是其他结构的线缆(例如非屏蔽U/UTP)所不能比拟的，因此，ISO11801中对Cat.7类(600MHz)以及Cat.7A类(1000MHz)只规定了S/FTP结构的线缆，U/UTP无法满足。10GBase-T 使数据线缆面临的新问题： 外部串扰(Alien Crosstalk)1000BASE-T要求布线铜缆参数(衰减Attenuation，近端串音衰减NEXT，回波损耗 Return Loss等)频宽要求达到1~100MHz，用超五类Cat.5e(Class D)布线系统即可满足要求。10GBASE-T要求布线信道中所有元件参数均要达到500MHz的频宽，这要求铜缆至少要达到Cat.6A(Class Ea)或者更高的级别。伴随着10GBASE-T 的发展，外部噪音问题变的愈发明显，因此产生了对于外部噪音的规范，以用来评估在同一捆线缆中，不同线缆之间的相互影响。这就是我们所说的外部串扰(Alien Crosstalk)。外部串扰会随着频率的增加而加重。糟糕的是，10GBASE-T遭遇外部噪音的干扰时，将无法“自适应”到较低的速率，网络可能随之面临瘫痪。因此，对于支持10GBASE-T应用的布线系统而言，抵抗外部串扰的能力致关重要。•由于10GBASE-T 的高传输频率和复杂的编码方法使其对外部噪音非常敏感。•屏蔽系统优异的耦合衰减（1）性能使其天生就具备抵抗外部串扰(Alien Crosstalk)的能力。•非屏蔽系统在抵抗外部串扰这项性能上通常只有0 dB。•屏蔽系统在设计上就完全满足10G的应用。10GBase-T 的安装: 非屏蔽(U/UTP) vs. 屏蔽( FTP)非屏蔽系统•安装时要尽可能远离电力电缆•不同的应用 (1 Gb/s and 10 Gb/s)在同一管道中传输会引起外部串扰。屏蔽系统•可减少与电力电缆的分隔距离•允许不同应用 (1 Gb/s and 10 Gb/s) 在同一管道中传输•不需要额外的现场外部串扰测试“非屏蔽(U/UTP)安装简便而且便宜….” ––果真如此么？事实上不然，安装屏蔽系统所获得的益处远胜于我们假设的因安装非屏蔽系统所获得的便捷和较低的花费。数据线缆与电力电缆之间的分隔距离在EN50174标准中定义了满足的不同耦合衰减值的数据线缆的线缆级别，分别从A(低耦合衰减，较差)到D(高耦合衰减，很好)4个级别。摘自EN50174-2表三
安装商需要知道所用线缆的分隔等级，以确定所选用的数据线缆在标准要求中与电力电缆之间的最小分隔距离。数据线缆的耦合衰减值越高，与电力电缆之间的最小分隔距离就越小。请参照下面的三个例子(截图自Nexans工具包。这个工具包可从Nexans网站免费下载)。例1: 非屏蔽U/UTP: (B级线缆 – 耦合衰减 >/= 40dB) -> 225mm
例2: 屏蔽F/UTP (C级线缆 – 耦合衰减 >/= 55dB) -> 114 mm
例3: 屏蔽S/FTP (D级 – 耦合衰减 >/= 80dB) -> 24mm
相对于屏蔽线缆，非屏蔽(U/UTP)线缆与电力电缆之间的分隔距离要更远些。在项目实施中，若是需要将数据线缆与电力电缆隔离较远的距离，我们就需要尺寸更大的管道/桥架，甚至增加额外的桥架，这样做无疑会产生较高的成本费用，有时甚至受到桥架安装空间的限制。更糟糕的是，这些附加的要求往往会被忽视或忽略，从而导致网络系统运行的关键点受到干扰。这些计算是依照EN50174标准中的计算方法进行的。从结果中可看出线缆屏蔽效果明显。外部串扰理论和比较测试也证明了屏蔽线缆有较高的抗高频EMI干扰性能。接地对于屏蔽，非屏蔽系统以及光缆，均需要实施保护接地。由于需要考虑人身与设备安全，因此不论采用了上述哪种布线系统，该系统中的金属部分都要接地。对于屏蔽系统，还需要实施功能接地。屏蔽系统功能接地的实施相对于非屏蔽系统唯一的区别是，在安装模块时将连接器的屏蔽区域与线缆的屏蔽区域连接起来。耐克森布线系统对屏蔽接地进行了优化设计，模块与配线架的屏蔽连接以及配线架与机柜的屏蔽连接在正常安装后都是自动完成的，不需要额外的步骤。综述屏蔽系统相对于非屏蔽系统EMC性能有了很大改进对于万兆以太网应用来说，针对外部干扰的屏蔽效果至关重要，而屏蔽布线系统在设计上就已满足标准中抗外部串扰(A-XT)的要求，可有效防御来自相邻线缆间的外部串扰。屏蔽布线系统，两端正常接地的情况下，在抵抗外部干扰的特性上优于非屏蔽系统40dB。测试设备供应商的观点Ideal Industries:“对于目前的线缆而言，在传输速率1GB/s时，外部串扰(AXT)是可以忽略不计的。但当速率上升到10GB/s或更高时，外部串扰将成为一个问题。当布线系统满足ISO11801 Class EA或Cat. 6A的现场测试要求时， 外部串扰(AXT)要求一定满足。而屏蔽的效果的优劣可以间接通过测试耦合衰减得到证明。在实验室里，耦合衰减这项指标反映了布线系统抵抗电磁干扰(EMI)的能力。制造商仅需证明某个布线系统的设计满足耦合衰减要求即可，而不需要针对不同的项目反复进行现场测试。一旦在实验室中某个布线系统的耦合衰减测试通过了，制造商就可以提供外部串扰(AXT)的符合证明，而不需要进行现场外部串扰测试。对于安装商来说，这是最安全，最简便也是最快捷的选择。如果制造商不能提供证明，根据ISO11801 Class EA的标准，安装商就必须进行现场测试。由于理论上一定数量的测试可以证明系统符合性，因此标准中仅要求进行样本测试。安装商需先选择一定数量的短的，长的，以及中等长度的受干扰线缆进行测试。在选中受害线缆后，还需要针对每根受害线缆选择一定数量的，影响受害线缆的干扰线缆。认证外部串扰测试最大的难点就在于样本的选择。由于只是选择整个系统的一部分进行测试，所以样本的选择较为主观，因此外部串扰测试的结果往往因不同的样本而不同。”传输速率高于10G的情况IEEE，ISO以及TIA正在对40GBaseT进行讨论，因此目前仍没有明确的定义……40G传输对于布线系统来说难度要远高于10G传输。参数的比较
编码的复杂程度和带宽相关-采用较高的频宽传输将会降低编码的复杂程度，由此降低芯片成本。但是较高的频率也会带来较高的衰减，从另一方面讲衰减与长度也相关。当衰减变大时，为了补偿衰减，链路的长度就需要相应缩短，或者提升信号传输的强度。这意味着链路的长度直接与能量损耗相关，长度越长，损耗越大。大多数的数据中心链路是远低于100米的，新的40G标准将会相应地降低这个最长链路长度。一些相关机构正在研究长度与性能之间的关系，不过可以肯定的是屏蔽系统一定是会被40G应用采纳的。结束语采用屏蔽系统可以比非屏蔽系统(U/UTP)带来更多的益处。线缆的屏蔽层不仅增强了线缆机械性能的稳定性，还提供了可靠的抗EMC性能。毋庸置疑屏蔽系统是万兆传输时避免外部干扰最好的选择。此外，在高于10G传输时，屏蔽Cat 7A类解决方案。