10G网络的线缆测试

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。近年来，在综合布线领域出现了一些新的网络应用类型，比特流10倍于现有网络，这就是10G以太网（俗称万兆网）。早些时候以IEEE 802.3ae作为主干传输的运用已经非常成熟，所以现在我们准备将这类传输提高到一个新的高度。
今天，我们讨论的是一种全新的网络类型。这就意味着要介绍一下新的传输带宽标准。今年夏天，IEEE 802.3an 传输标准将支持通过铜缆传输10G网络的数据流。很明显，这意味着1G（千兆网络）数据将能被传输到个人工作点。这将是一个划时代的传输技术和标准。
然而从理论上而言，当我们介绍一个新标准的时候，它是否可以应用于现有的布线系统中就显得非常重要了。现在可以看到，在E级/ 6类250MHz的系统中不一定支持传输10GbaseT的数据流。对于10GbaseT的标准而言将超越老标准1000BaseT的很多测试项目。所以这些布线系统的有些标准将要被重新定义。当前的建议做法是：在欧洲重新制定新的ISO EA 级和 ISO FA 级标准。北美国家则争论最多的是新的 TIA/EIA 6a(增强6类)标准。现有的ISO E级和TIA/EIA 6类标准已经运用执行四年多了。新的标准出台将大大减少这两类标准的生命周期。现场测试产品自然也由于这些新变化而受到影响，下面就是需要注意的一些问题。
全新的挑战
最显而易见的改变就是：新标准需要提升测试频率。经过仔细的理论分析可知，250MHz的频率就已经不能支持传输10GbaseT的速率。最初估算的625MHz的极限频率已被目前的500MHz所取代，例如：可通过内插值替换，只需作微小调整就可扩展E级/6类极限值曲线，以适应新的指标。作为连接部件，RJ45升级到500MHz时也能保持它的原有功能。新的FA级标准以F级为范本，频率范围将从原有的600MHz提升到现在1000MHz 。而从现有的TERA的标准和GG45连接器来看，这些都已经具备了上述频率范围内的更高传输需要。但这只是高带宽屏蔽系统的应用，这里我们重点讨论非屏蔽E级/6类标准的变化。
新的测试参数
上面已经描述了新的标准，也提出了现场测试技术所面临的挑战。所有拥有线缆测试仪的朋友都不得不面对一个问题，那就是对于这些新问题是否需要花费额外的投资呢？答案是：“不一定” 。但我们必须明确一个事实：三级精度的6类通道测试设备将不再适合这场角逐。
已经说过，更大的挑战来自于不断增加的现场测试频率范围。6a类和EA级的频率范围从250MHz提高到了500MHz 。而FA 级的测试范围由600MHz增加到了前所未有的1000MHz 。频率范围增加了，如果仍用以前的测试精度来衡量，显然是不合适的。因为三级精度的测试标准是针对以往定义的测试带宽到现有的250MHz频率之间的。而新的6a类 /EA 级测试要求一种更新的精度类别来区分，那就是：增强三级精度（Level IIIa）。当然，对于ISO Class FA 相应的有增强型四级精度（Level IVa）与之对应。目前现有的四级精度的类别则是对600MHz以下而言。而目前讨论的四级精度和增强四级精度从性能对比中已经涵盖了增强型三级精度。事实上，这就意味着，当前每个拥有四级精度的测试设备已经拥有了测试6a 类和 EA.级的能力。
有没有不利于现场测试仪的消息呢？目前回答十分简单：没有！但是对于以后针对10 G网络而修定的一些测试项目，会让你感到一点点麻烦。不过也是仅仅反映在软件编程，绘制极限曲线上。测试仪的生产厂家会根据新的情况制定相应的极限值曲线图来附和新的标准。现场测试设备生产商们也会根据标准的变化及时地更新他们测试仪的固件版本。
不必担心来自外部的干扰
对于现场测试设备而言，很难预测到6a 类和EA 级信道测试标准将会出现哪些新的测试参数。在美国，目前这是个非常热门的讨论课题，甚至有些比较激烈的争执。而追根溯源则是关于一些非屏蔽系统的具体问题。这些问题集中在300MHz范围附近的敏感地带。我们知道，单个的传输通道会干扰其他相邻的传输通道。这个效应被称为“外部串扰”（AXT），这种串扰不仅干扰相邻线对，同样也会干扰线缆外部传送的信号。串扰信号与线缆几何结构相关（线对的扭绞率）。另外，各种类型的数据帧、比特流以及路由环回信号都在线缆上运行。这些新的参数起源于外部近端串扰音（Alien-NEXT）和外部远端串扰音(Alien-FEXT)，缩写为ANEXT和AFEXT 。同样也存在综合ANEXT及综合AFEXT (Power Sum ANEXT & Power Sum ANEXT) 。这些参数定义来自相邻数据线缆中串扰分贝数，对于10G速率的非屏蔽线缆而言，有非常重大的意义。简单起见，下面将对ANEXT这一术语本身，以及为何将其作为其他“外部干扰”参数的参考加以描述。
正如我们所知，干扰源的来源非常复杂，要想在现场测试中有效地测试这些参数，即使通过合理的努力，仍然不大可能。问题必须通过其他途径解决。先前我们描述的一些参数及评判数据是从实验室得来的。关于这个问题，有计划建立一种标准的测试模式，即被称为“6包1”测试方法，包括建立含有6套接口的测试链路。换而言之，共有7条等长链路在规定的距离同时连通。每条线路都要相对其他线缆进行测试，总共进行96个独立测试。

文章插图
(图1: 6包1串扰测试方法——屏蔽与非屏蔽线缆链路的不同效果)
这种测试方法实际是仿真一种可重复实验的最差情况。在这里，关键字是“可重复试验”、因为ANEXT只是在极端情况下，很短暂的出现。测试时线缆几何结构的微小变化都会影响ANEXT值。例如：线缆、连接器、跳线等位置的微小改变，都能在测试结果中引起一些变化。以上测试方法是确定最差情况下参数值的极好手段，它可以精确反映链路、线缆相互之间出现干扰的最大值。实际应用中所能发生的任何影响，都要比这来得轻微得多。
由于实际中永久安装的布线系统不可能符合“6包1”原则，对于现场测试而言，上述测试方法实际上是没用的。
上述测试方法，我们只考虑了链路之间的相互干扰。实际应用中，我们总能发现还有其它不利因素的影响，如：外界的电磁波。建筑物中干扰源不止限于数据线缆，还有建筑内外数以百计的电磁波，从各个不同方向干扰着线缆中其他线对。这其中包括大气电离层、电机、电缆、天馈线、微波、电话、微机等等。甚至雷雨天气也会有影响。因此，现场测试也非常依赖现场及周边的环境。很难断定在一个时间段内有多少负面效果在影响最终的测试结果。例如：如果分别在周末和在工作日对同一个办公室测试的话，会得到不同的结果。这是为什么呢？因为大多数办公室的主要用电器在节假日和周末被关闭了，甚至空调也关闭或者低速运行了。
如果在现场测试时，考虑所有线缆的相互影响，则意味着使用一系列相当复杂和耗时的测试。针对ANEXT的一系列测试的复杂程度几倍于使用手持仪表对单一E级/6类或F级线缆的测试。施工方在过多的成本压力之下，无法接受附加的时间与资金的投入。

文章插图
(图2：对现场已安装布线系统进行可靠的“线外串扰”测试的配置要求)
现场如何处理“线外串扰”？
对如何处理线外串扰，标准组织为技术人员提供了一些支持。譬如为如何解决ANEXT问题而适当的定义了一些针对6a类布线产品的“额外”提议，至少在ANEXT和相关问题上作出规定，以便保证10 G 网络可以运行顺畅。当线缆、配线架、跳线以及跳线都是针对防止ANEXT而设计生产后，在现场也就没必要验证这些影响了。
对于已有的非屏蔽系统，标准将以特例予以定义。对于已有的6类非屏蔽系统，当前有2个标准用以评判在其上运行10G应用的效果。美国TIA/EIA组织制定的技术公告TSB155 (Technical Service Bulletin)，定义了如何测试已安装的6类线缆的10G应用性能。与之非常类似的是ISO/IEC的技术报告TR24750（Technical Report），针对已安装的E级线缆测试10G性能。此外，特别规定了：由于线缆长度原因，不再测试涉及线外串扰（A-XT）参数。不过，规定中也说明了，理论上的特殊情况在实际中仍然有意义。在颁布的标准中，到目前为止还没有针对可能存在的现场测试设置的规定。
同样应得到重视的是，在当前的状态下，线缆制造厂商只能在整个信道上保证10 G网络性能。一个简单的理由就是，针对元件、永久链路的标准制定仍然在发展阶段。依据6类标准的组合与匹配方法还不能胜任。我们将密切关注厂商提供的单个元件的指标。屏蔽系统在这种情况下是更便于使用的，因为它具备了足够抵抗ANEXT的能力。正由于非屏蔽系统也能有效防止线外串扰，有些制造商己将其非屏蔽系统加入10G网络应用的竞争之中，尤其在那些只希望使用非屏蔽解决方案的国家更是如此。
结论：
【10G网络的线缆测试】6a类、EA 级、FA 级标准已经建立并正在发展中。随着这些标准的提升，至少在现场测试标准方面，很快就会有一套关于“什么该测”、“什么不该测”的明确规定。有一点是显而易见的，即：满足IV级精度指标、达到500MHz甚至更高的频率测试仪表将会是一大热点。

（责任编辑: 9PC TEL：010-68476606)