屏蔽布線的必備知識(shí)

1? 屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線的不同特點(diǎn)

　　屏蔽與非屏蔽布線系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣，一直是綜合布線領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題。由于消費(fèi)歷史的不同，在10G應(yīng)用出現(xiàn)之前，歐洲用戶更多使用屏蔽布線系統(tǒng)，而北美用戶更多使用非屏蔽布線系統(tǒng)。隨著10G應(yīng)用的出現(xiàn)，情況出現(xiàn)了很大的變化。根據(jù)BSRIA發(fā)布的新聞稿，“在所有的被訪問(wèn)者中，計(jì)劃在數(shù)據(jù)中心采用6類、6A類、7類的比例差不多的，但在選擇10G銅攬鏈路的用戶中，有75%都計(jì)劃采用屏蔽的布線解決方案?！毕旅孀屛覀儊?lái)分析一下屏蔽和非屏蔽的一些特點(diǎn)。

1.1? 技術(shù)差別（如表1所示）
表1

　　由于不可能生產(chǎn)完全理想結(jié)構(gòu)的UTP雙絞線，并且UTP線纜的雙絞結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中經(jīng)過(guò)拖拉拽放后，必然會(huì)發(fā)生微小的變化，這種變化帶來(lái)的電磁干擾影響隨著傳輸數(shù)率增加而越來(lái)越敏感。

　　雖然FTP屏蔽雙絞線鋁箔內(nèi)的線對(duì)也是精密的雙絞結(jié)構(gòu)，但它們已經(jīng)不承擔(dān)抵抗干擾的主要作用，接地的鋁箔對(duì)電磁信號(hào)具有非常優(yōu)異反射、吸收、隔離的性能，它使傳輸數(shù)據(jù)的雙絞導(dǎo)線與外界的電磁環(huán)境完全隔離。

1.2? 性能特點(diǎn)

　　一般可以采用耦合衰減來(lái)衡量線纜抵抗干擾的能力。屏蔽系統(tǒng)一般比非屏蔽系統(tǒng)至少高20dB左右。

　　獲得SNR（信噪比）的余量是依賴于線纜的平衡性以及屏蔽層的共模和差?？垢蓴_能力。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要大于零的SNR余量來(lái)保證正確的信號(hào)傳輸和最小的誤碼率。隨著10GBASE-T的出現(xiàn)，由良好的線纜平衡性來(lái)保證的噪音隔離已經(jīng)幾乎不足以支持傳輸對(duì)象。而屏蔽系統(tǒng)與生俱來(lái)的抗外來(lái)串?dāng)_和噪音能力被證明能夠?qū)⑾戕r(nóng)容量加倍，引起了系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)者的重視。實(shí)際上，現(xiàn)在的屏蔽系統(tǒng)綜合了2代局域網(wǎng)布線的優(yōu)點(diǎn)：其與非屏蔽一樣的雙絞結(jié)構(gòu)帶來(lái)的平衡性保證抵抗低頻的干擾，在30MHz以上線纜的平衡性開始顯著下降的情況下，其屏蔽結(jié)構(gòu)足以抵御高頻的干擾。

1.3? 應(yīng)用領(lǐng)域（如表2所示）

表2

　　非屏蔽系統(tǒng)可以在普通的商務(wù)樓宇環(huán)境下穩(wěn)定的工作，但不適合在對(duì)信息安全有高度要求，或者有電磁干擾的環(huán)境中。不能滿足特殊行業(yè)的要求：如政府、軍隊(duì)等行業(yè)用戶。

　　屏蔽系統(tǒng)在干擾嚴(yán)重的環(huán)境下，不僅可以安全的運(yùn)行各種高速網(wǎng)絡(luò)，還可以安全地傳輸監(jiān)控信號(hào)，以避免干擾帶來(lái)的監(jiān)控系統(tǒng)假信息、誤動(dòng)作等。比如當(dāng)前正在蓬勃發(fā)展的中國(guó)電子政務(wù)建設(shè)，它包括內(nèi)網(wǎng)和公網(wǎng)二方面。公網(wǎng)建設(shè)包括法律法規(guī)建設(shè)、政府網(wǎng)上辦公等；內(nèi)網(wǎng)建設(shè)則非常特殊，包括了政府辦公自動(dòng)化以及各級(jí)各地政府機(jī)構(gòu)的信息共享、資源整合等涉及到國(guó)家安全的重要信息。屏蔽系統(tǒng)能防止電磁輻射泄露，保證機(jī)密信息的安全傳輸正好適用于內(nèi)網(wǎng)建設(shè)。

1.4? 萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　6類布線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆應(yīng)用的主要因素包括：帶寬頻率范圍延伸到500MHz、必須減少線纜與線纜之間的相互串?dāng)_，即ANEXT。

　　屏蔽系統(tǒng)具有比非屏蔽系統(tǒng)更大的可用帶寬，一般傳輸萬(wàn)兆以太網(wǎng)的最低要求布線系統(tǒng)至少具有18G的物理層信道傳輸能力，非屏蔽的萬(wàn)兆布線系統(tǒng)物理層的傳輸能力為18~20GBps,剛剛達(dá)到底限，屏蔽的萬(wàn)兆布線系統(tǒng)則可以達(dá)到35GBps以上的傳輸能力。

　　非屏蔽的布線系統(tǒng)雖然可以抵御一定的外界干擾，但工程中同一線槽內(nèi)的雙絞線一般均為同廠家產(chǎn)品，這些線纜完全一樣，在傳輸高速網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，相鄰的線纜間會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的相互耦合，尤其是相同顏色的線對(duì)由于絞距與方向完全一樣，耦合的干擾無(wú)法依靠平衡結(jié)構(gòu)抵消?，F(xiàn)在主要是依靠增加線纜外徑擴(kuò)大線與線之間的距離、減少綁扎、改變線纜的形狀、限制不同類別的線纜在一個(gè)線槽等方法來(lái)彌補(bǔ)。但屏蔽布線的屏蔽結(jié)構(gòu)使得它對(duì)降低線纜間的相互干擾有先天的優(yōu)勢(shì)。屏蔽系統(tǒng)不僅可以屏蔽外界的電磁信號(hào)，鋁箔也同時(shí)阻斷了線纜本身的電磁泄露，不會(huì)發(fā)射干擾信號(hào)影響其它線纜的工作。緊密線槽內(nèi)部的各個(gè)線纜同時(shí)運(yùn)行萬(wàn)兆以太網(wǎng)，相互間沒(méi)有影響。

1.5? 工程實(shí)施

　　非屏蔽布線系統(tǒng)由于在中國(guó)的工程項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，在10G應(yīng)用出現(xiàn)以前，其施工工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單。但同時(shí)需要特別注意絞距的保持，剝線的長(zhǎng)度，彎曲半徑，以及與干擾源的隔離距離。

　　屏蔽布線產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展，使系統(tǒng)施工也越來(lái)越簡(jiǎn)單，屏蔽效果越來(lái)越可靠?，F(xiàn)在的屏蔽產(chǎn)品施工，不需要復(fù)雜的屏蔽層接地程序，模塊、配線架端接也簡(jiǎn)單方便可靠。同時(shí)，由于近年國(guó)內(nèi)政府、安全、軍事部門廣泛使用屏蔽布線系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)的中、大型布線系統(tǒng)集成公司均具有豐富的屏蔽布線施工經(jīng)驗(yàn)。

　　在10G應(yīng)用出現(xiàn)以后，由于10GBASE-T 應(yīng)用對(duì)外來(lái)串?dāng)_很敏感。相關(guān)產(chǎn)品需要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的外來(lái)串?dāng)_環(huán)境。10G的非屏蔽布線系統(tǒng)實(shí)施要求嚴(yán)格地執(zhí)行特殊要求的安裝工藝來(lái)幫助減少外來(lái)串?dāng)_，而屏蔽線纜結(jié)構(gòu)有效抵御變形，對(duì)安裝工藝要求相對(duì)較低。

1.6? 關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)

　　屏蔽布線標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)非常完善成熟，2001年發(fā)布的TIA/EIA-568-B2的附錄K詳細(xì)的描述了對(duì)屏蔽布線系統(tǒng)的要求。并詳細(xì)說(shuō)明的線纜及連接硬件的阻抗轉(zhuǎn)換的測(cè)量與計(jì)算方法。ISO11801標(biāo)準(zhǔn)中也同樣描述關(guān)于屏蔽布線系統(tǒng)的具體要求。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方面，屏蔽布線系統(tǒng)都是等同于相同級(jí)別的非屏蔽布線系統(tǒng)。

1.7? 關(guān)于測(cè)試

　　屏蔽布線系統(tǒng)的傳輸性能與非屏蔽布線系統(tǒng)一樣依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。但屏蔽性能方面的技術(shù)參數(shù)除屏蔽層的連續(xù)性外，其它如耦合衰減等確實(shí)無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，這必須通過(guò)產(chǎn)品本來(lái)的質(zhì)量來(lái)保障。

　　目前屏蔽布線產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，已經(jīng)非常成熟，甚至市場(chǎng)系統(tǒng)已經(jīng)有了7類屏蔽產(chǎn)品。屏蔽線纜與接觸件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可以完全保障系統(tǒng)施工后屏蔽層的連續(xù)與360度的全程屏蔽。屏蔽布線系統(tǒng)按施工要求完好接地后，就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的屏蔽效果。

　　事實(shí)上，包括非屏蔽系統(tǒng)，布線產(chǎn)品很多性能都是必須通過(guò)產(chǎn)品本身質(zhì)量提供保證而在工程現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法驗(yàn)證的。比如非屏蔽線纜也無(wú)法測(cè)試雙絞結(jié)構(gòu)的精確度是否均勻來(lái)檢驗(yàn)對(duì)電磁干擾信號(hào)的相互抵消情況。布線系統(tǒng)的兼容性能、防火性能、抗老化性能、對(duì)溫度的敏感性、光纖系統(tǒng)的色散指標(biāo)等等方面的保障，都是需要通過(guò)廠家的ISO質(zhì)量保證體系、產(chǎn)品第三方測(cè)試等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　屏蔽系統(tǒng)由于其與生俱來(lái)的屏蔽特性擁有得天獨(dú)厚的抗外界干擾能力，使得外部ANEXT的串?dāng)_被消除，從而無(wú)需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)ANEXT測(cè)試。而對(duì)6A UTP系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Alien外部串?dāng)_的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試卻是不可缺少的。

2? 屏蔽雙絞線的分類

　　屏蔽雙絞線按性能分類：FA級(jí)/7類、EA級(jí)/6A類、E級(jí)/6類、D級(jí)/5E類。

　　屏蔽雙絞線按結(jié)構(gòu)分類：平衡元素、每個(gè)單元線對(duì)的屏蔽層、總體的屏蔽層、非屏蔽、鋁箔屏蔽、鋁箔屏蔽、編織網(wǎng)屏蔽、編織網(wǎng)和鋁箔雙層屏蔽。

3? 屏蔽布線產(chǎn)品的特點(diǎn)

3.1? 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)屏蔽系統(tǒng)的描述

　　2001年公布的TIA/EIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)增加了對(duì)屏蔽（ScTP）布線系統(tǒng)的支持，特別是TIA/EIA-568-B.2中新增的附錄K用了12頁(yè)的篇幅來(lái)描述屏蔽（ScTP）布線系統(tǒng)的要求，并詳細(xì)說(shuō)明了線纜和連接硬件轉(zhuǎn)換阻抗的測(cè)量及計(jì)算方法。

　　“當(dāng)屏蔽結(jié)構(gòu)被采用時(shí)，可以改善對(duì)信號(hào)載體電磁輻射的控制以及對(duì)外界電磁干擾源的抗擾能力。”由此可見(jiàn)，相對(duì)UTP系統(tǒng)而言，ScTP系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于增加了對(duì)內(nèi)對(duì)外的雙重EMI保護(hù)。而目前國(guó)內(nèi)屏蔽用戶看重的主要還是對(duì)于外界電磁干擾的防護(hù)。

　　“然而，提供這些好處的屏蔽能力基于多種因素。包括布線系統(tǒng)部件（線纜和連接器）的特性，安裝的方法和保護(hù)，以及相連有源設(shè)備的設(shè)計(jì)?！笨梢?jiàn)，光靠簡(jiǎn)單的選用屏蔽線纜和接插件，是不能夠滿足所希望的傳輸和屏蔽效果的。

　　“它（ScTP布線系統(tǒng)）包括屏蔽水平線纜，屏蔽主干線纜，屏蔽工作區(qū)連接硬件，屏蔽電信間連接硬件，屏蔽跳接線?！逼帘翁€是整個(gè)系統(tǒng)中最容易被忽視的環(huán)節(jié)，所以說(shuō)，跳線是應(yīng)用的基礎(chǔ)，需要采用工廠檢驗(yàn)的屏蔽跳線把屏蔽鏈路真正地延伸到“端到端”的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　“它（標(biāo)準(zhǔn)）定義了屏蔽匹配性和屏蔽接地要求，使優(yōu)化電磁兼容（EMC）性能?！逼ヅ湫允侵改K化插頭插座的性能匹配，關(guān)系到產(chǎn)品間的兼容性，而接地則是屏蔽布線系統(tǒng)的重要必備步驟。

　　轉(zhuǎn)換阻抗：“衡量屏蔽性能的參數(shù)，由被屏蔽層包圍的導(dǎo)體上的電壓與屏蔽層外表面電流之比來(lái)表示?！?/P>

　　“轉(zhuǎn)換阻抗直接影響屏蔽線纜和屏蔽連接硬件的屏蔽功效（受電磁場(chǎng)影響的屏蔽質(zhì)量）?！?/P>

　　“符合轉(zhuǎn)換阻抗標(biāo)準(zhǔn)的線纜和連接硬件并不足以保證鏈路和信道的正確轉(zhuǎn)換阻抗。線纜屏蔽層必須完全按照制造商操作手冊(cè)端接到連接硬件的屏蔽層上。不同廠商的相關(guān)屏蔽層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是相對(duì)獨(dú)立的?！?/P>

3.2? 屏蔽布線產(chǎn)品的特點(diǎn)

　　使用屏蔽布線系統(tǒng)，尤其是屏蔽6A系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)很多，包括：

　　（1）更好的性能

　　◆相對(duì)于UTP只能提供18Gbps的香農(nóng)信道容量而言，F(xiàn)TP可以提供超過(guò)23Gbps；
　　◆更好的10G性能余量意味著支持更多未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)的全壽命周期費(fèi)用；
　　◆優(yōu)異的外部串?dāng)_性能，比UTP的串?dāng)_性能好上20dB；
　　◆屏蔽的天然特性使得外部ANEXT的串?dāng)_被消除，從而無(wú)需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，而對(duì)6A UTP系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Alien外部串?dāng)_的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試卻是不可缺少的。

（2）更好的安全性

　　◆在外界噪聲干擾嚴(yán)重的環(huán)境中，屏蔽系統(tǒng)對(duì)噪聲的免疫性可以為高速率信號(hào)傳輸提供更好的保證，更能勝任噪音環(huán)境下的無(wú)故障運(yùn)行；
　　◆屏蔽系統(tǒng)可以排除外界輻射，從而提高信號(hào)的安全性。

（3）更好的空間利用率和易安裝性

　　◆ 比6A UTP更細(xì)的線纜可以提高管槽的容積利用率；
　　◆ 6A UTP有諸多的嚴(yán)格安裝限制如彎曲半徑，不可過(guò)緊的線纜綁扎帶，因?yàn)椴煌俾实男盘?hào)傳輸將產(chǎn)生ANEXT并干擾到6A UTP性能，所以6A UTP不可與5e類或6類混合在一個(gè)線槽或橋架里等，而屏蔽系統(tǒng)無(wú)此限制；
　　◆ 新的產(chǎn)品端接設(shè)計(jì)使得接地更加簡(jiǎn)單，而且步驟清晰明了。

（4）更好的散熱功能，更節(jié)能

　　◆ 屏蔽系統(tǒng)擁有更好的散熱功能。根據(jù)最近來(lái)自TIA和ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：在同樣的直流電穿過(guò)線對(duì)時(shí)，UTP非屏蔽系統(tǒng)會(huì)比F/UTP屏蔽系統(tǒng)升高兩倍的溫度。原因是因?yàn)榻饘俚钠帘螌拥膶?dǎo)電性和散熱能力比起護(hù)套材料高很多；

　　◆ 比6A UTP更細(xì)的外徑提高了空氣流通性和制冷效果，更加節(jié)能。

　　基于10G 6A F/UTP的綠色節(jié)能的屏蔽數(shù)據(jù)中心解決方案

　　針對(duì)數(shù)據(jù)中心，用戶最關(guān)心的，或者說(shuō)布線系統(tǒng)最該考慮的可以歸納為以下幾點(diǎn)：外來(lái)串?dāng)_最小化、防止線纜外皮變形、優(yōu)化線槽/管道填充率、支持高密度安裝的能力、便于安裝。

（5）屏蔽的誤區(qū)一

　　誤解：屏蔽層是一長(zhǎng)段金屬,就象天線一樣。

　　擔(dān)心：屏蔽會(huì)從外界吸收信號(hào),并向外界輻射雙絞線對(duì)上傳輸?shù)男盘?hào)。

　　事實(shí)：從某種意義上講，屏蔽層和雙絞平衡銅纜都像天線一樣，由于平衡傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)，低于30MHz的信號(hào)不會(huì)影響非屏蔽/屏蔽布線，高于30MHz的信號(hào)無(wú)法穿透屏蔽層。

測(cè)試模型的驗(yàn)證數(shù)據(jù)（如圖1所示）

圖1

　　 F/UTP布線比UTP系統(tǒng)提供40dB的抗噪音余量空間，40dB等效于耦合信號(hào)強(qiáng)度降低100倍。

（6）屏蔽的誤區(qū)二

　　誤解：出現(xiàn)在屏蔽層上的噪音信號(hào)只能經(jīng)由接地連接消除。

　　擔(dān)心：未接地的屏蔽層會(huì)輻射和放大吸收信號(hào)。

　　事實(shí)：盡管未接地, 屏蔽層仍能因其電阻、分布電抗和串聯(lián)電感而形成的低通過(guò)濾作用，極大地衰減高頻信號(hào)。

　　測(cè)試模型的驗(yàn)證數(shù)據(jù)（如圖2所示）。

圖2

　　未接地的F/UTP布線比UTP系統(tǒng)提供20dB的抗噪音余量空間，20dB等效于耦合信號(hào)強(qiáng)度降低10倍。

4? 接地設(shè)計(jì)

　　“接地系統(tǒng)是電信布線系統(tǒng)的整體組成部分之一。除了保護(hù)個(gè)人和設(shè)備受電壓危害，一個(gè)正確的接地系統(tǒng)能減少對(duì)于和來(lái)自電信布線系統(tǒng)的電磁干擾（EMI）。不恰當(dāng)?shù)慕拥叵到y(tǒng)會(huì)引入電壓干擾電信線路?！?/P>

　　“端接ScTP線纜時(shí)，接地漏極線必須按照制造商的要求連接至連接硬件。在跳接空間的連接硬件必須連接至ANSI/TIA/EIA-607接地系統(tǒng)?！?/P>

　　“ScTP線纜的屏蔽層必須在電信間用導(dǎo)線連接至電信接地總線。工作區(qū)的接地通過(guò)設(shè)備電源連接。工作區(qū)的屏蔽連接一般由ScTP跳線完成。在水平布線的工作區(qū)端，在屏蔽層和為設(shè)備供電的電插座接地線之間測(cè)得的電壓不能超過(guò)1.0Vrms。在使用這條線路前，任何造成高電壓的因素都要被排除?！?/P>

　　一般和其他系統(tǒng)聯(lián)合接地時(shí)，接地電阻不得超過(guò)1? 。如果單獨(dú)接地，接地電阻不得超過(guò)4。

　　美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范NEC條款250和EIA/TIA 607還指出，實(shí)心銅制接地母線孤立絕緣地安裝在入口設(shè)施處和設(shè)備間，每個(gè)電信間也如此。每根母線按照國(guó)家電氣制造協(xié)會(huì)NEMA標(biāo)準(zhǔn)鉆孔，經(jīng)常用以附接壓縮閂裝置、電信設(shè)備、機(jī)架、機(jī)柜和電壓保護(hù)器等。所有房間的母線由主干絕緣實(shí)心銅線連接。這個(gè)主干連接電信入口處的主接地總線，連至電氣入口處的大地接地，連至每層樓的鋼筋結(jié)構(gòu)。接地導(dǎo)體布線必須用綠/黃色或正確標(biāo)注。

　　如今大部分新大樓的建筑部門已經(jīng)在弱電間或電信間、設(shè)備間、入口設(shè)施之間提供了低壓接地總線。

　　安裝布線系統(tǒng)的安裝商，應(yīng)該在每個(gè)TR使用1根接地線連接機(jī)架/柜至上述低壓接地總線，這些接地線可以是AWG 6或更粗絕緣銅線，顏色是綠/黃。

　　如果是沒(méi)有接地系統(tǒng)的舊樓，安裝商必須和建筑部門協(xié)調(diào)，按照607或地方法規(guī)自行安裝主干接地系統(tǒng)。不可以連接至水管。

　　對(duì)于UTP或ScTP，上述步驟和要求是一致的。

　　對(duì)于ScTP布線系統(tǒng)，安裝商需要在TR另外使用絕緣接地線連接ScTP配線架接地片和機(jī)架/柜的接地片。

　　西蒙的HD-S或TERA系列屏蔽配線架在左右兩側(cè)都有接地片。可以使用AWG6（4.115mm）或更粗接地線把多個(gè)快接配線架連在一起連接接地系統(tǒng)。

　　如果使用CT屏蔽配線架，需要使用接地背架連接每個(gè)CT屏蔽模塊至機(jī)架屏蔽系統(tǒng)。工作區(qū)不需要接地，只要求插座、線纜和配線架的屏蔽層端接連通。