4551778_浅谈万兆铜缆布线系统

108
浅谈万兆铜缆布线系统
【摘要】
【关键词】
一、概述
通过分析数据的相关性来对各类事件进行预测。

要在全球庞大的数据体系内发现某些数据的内在相关性，这就要求服务器具有更强大的处理能力，同时需要更高的网络带宽来支持。

因此充分利用云计算技术的大数据时代对于网络带宽提出更高要求：接入将以万兆为主、主干也将更多采用40G/100G，服务器将进入万兆时代。

二、Cat6A 铜缆布线系统2.1 性能特征
采用Cat6A 铜缆布线系统作为传输介质的10GBase-T 以太网，因其在技术方面承袭了以往的各类以太网，具有向下兼容1000Base-Tx、100Base-T 等以太网的特点，用户在升级网络时无需担心既有的程序或者服务是否会收到影响，极大的保护了用户的前提投资，同时其设备端口仍然采用RJ45连接器进行系统的连接，在安装和维护方面具有非常明显的优势，因而被认为将是主要的万兆以太网传输方式。

2.2 Cat6A 跳线的作用
作为10GBase-T 主要传输介质的万兆铜缆（以下称Cat6A）布线系统，组成整个传输通道的所有组件性能都将对传输质量带来极大的影响，比如：水平线缆、模块、配线架以及跳线等。

作为综合布线系统直接连接终端设备与交换机的跳线，对整个万兆传输链路具有极大的影响。

与水平线缆需要预先敷设与线槽、管道、桥架等区域不同，跳线一般情况下只在同一机柜内或墙面与桌面之间进行跳接，安装、维护相对要简单的多。

因此在千兆及以下以太网的综合布线系统中，跳线常被置于次要的位置。

水平链路采用永久链路“Perm. Link”测试模型外，用户跳线应采用跳线单体“Patch cord”模型测试并满足标准的要求。

Perm. Link 永久链路测试模型
Channel 信道测试模型
在实际项目的验收测试中，以选择FLUKE DTX1800测试仪为例，不同测试模型对应FLUKE 的测试适配器如表。

表 FLUKE 不同测试模型适配器（Cat6A）
跳线性能的好坏除将影响综合布线整条链路的传输性能外，不合格的跳线在使用中还可能对设备端口造成极大的损害。

如接口类型为RJ45的以太网NIC（即服务器和PC 机上的以太网适配器），当用于连接的跳线RJ45水晶头在物理尺寸上存在缺陷时，一方面可能损坏服务器/PC 机等设备的NIC 网卡，另一方面也会损坏水平链路上的RJ45模块。

2.3 Cat6A 跳线的特点
除传输性能必须符合标准规定的“Patch Cord”性能外，跳线同时要求具有更好的柔软性，要获得更好的传输性能需要考虑增加导体的线径，线径越大线缆的柔软性将会越差。

因此跳线线缆的导体一般采用比对应类别水平线缆线径更小、多股绞合的铜丝，根据TIA-568-C.2的相关规定，环境温度在20度的情况下，水平线缆部分要求直流电阻不得大于93.8Ω/km、而跳线线缆的直流电阻值则为不大于140Ω/km，这也就从标准方面为跳线采用更细的导体提供了依据。

根据对称电缆特性阻抗ZC 的计算公式：（此公式适用于非屏蔽）或（此公式适用于屏蔽）
ZC—特性阻抗
α—对绞芯线两导体中心间距d —导体外径DS—屏蔽层内径
要使跳线线缆的特性阻抗保持不变，在导体线径更小的情况下，可以通过降低电缆的等效介电常数来获得这一目标。

而降低等效介电常数最常用的方法之一就是采用绝缘发泡技术。

εe —等效介电常数
109
ε—材料介电常数
P —发泡度%，它表示泡沫介质内所有小气泡的体积与绝缘总体积之比
由于Cat6A 跳线的工作频率要达到500MHz，用于制作跳线的线缆衰减值相比较六类在相同频率（100~250MHz）下要求降低4~5%，绝缘发泡技术恰恰是降低线缆衰减常数的理想手段之一。

外部串扰问题不仅仅存在于水平线缆部分，跳线同样也需要考虑来自相邻跳线的外部串扰。

跳线线缆设计时除应考虑衰减常数更低外，同时还应采用合适的方案来消除相邻跳线引起的外部串扰。

由于要确保成品跳线的柔软性，因此屏蔽和非屏蔽Cat6A 跳线线缆都应尽量不采用增加线缆硬度的填充骨架，如通过采用线对屏蔽的方式来消除相邻跳线的影
响等，见图。

跳线线缆结构图
三、Cat6A 铜缆布线系统应用
随着信息技术的爆炸式的发展，人们对信息传输的要求也越来越高，承载数据传输的载体的带宽也同样在短期内呈十倍级的增长。

各种大型数据中心，尤其是云计算中心的建立。

各种视频会议、高清电视、流媒体传播，以及全国各地盛行的“智慧城市”、“平安城市”、“物联网”等网络基础设施的建设，对综合布线系统提出了新的要求与挑战。

原来的10Mbps、100Mbps、1000Mbps 的传输速率，已经不能满足目前的应用需求。

所以，除了万兆高速光纤传输系统外，万兆铜缆布线系统也渐渐展露锋芒。

目前万兆铜缆布线系统主要分为万兆屏蔽布线系统与万兆非屏蔽布线系统。

顾名思义，万兆传输系统就是可以支持万兆速率传输的布线系统。

其综合布线部分参与数据传输的产品从工作区开始分别包括有跳线--模块--水平双绞线--模块--跳线--交换设备(属有源设备)--跳线—模块--主干线缆--模块--跳线，必须每一部分都符合万兆传输的要求，缺一不可。

其次，万兆铜缆布线系统依《万兆铜缆系统工程设计、施工与检测技术白皮书》要求，还必须满足如下特征：
●保证信道性能达到或超过布线标准，能够支持500MHz 的带宽;
●信道长度最长可达100米，能够支持有4个连接的应用;
●能够支持10GBASE-T 应用;
●优异的外部串扰抑制性能，相关产品能够提供外部串扰测试报告。

案例：有一个高档酒店或五星级宾馆，它在设计之初就规划了要有大型会议室，多功能播放厅。

并要求网络传输能支持要能支持流畅的多媒体播放，要能同时支持多个高清视频会议，要能同时支持多个高清电视等。

在看到这样的需求时，首先想到就应该是必须采用高带宽的网络布线产品。

但是酒店内部客户大部分是基于桌面的应用，所以万兆铜缆布线应该是最佳的选择。

因为万兆铜缆布线不仅可以满足各种信息传输的要求，而且相对于万兆光缆布线来说，不仅投资成本较相对低，而且在施工、维护，端口兼容性等方面都具有优点。

从这个需求来分析，我们除了为各个主干线路架设单模光纤或者万兆多模光缆外，在各个水平线路，包括各个终端，都必须采用万兆级的铜缆布线系统。

总之，满足现状及未来几年内网络媒体发展的需求，才能算是一个比较合理的规划与设计。

四、Cat6A 铜缆布线系统应用思考
万兆铜缆布线分为万兆屏蔽布线系统和万兆非屏蔽布线系统。

在具体项目实施布线时，究竟采用哪种系统呢?探讨屏蔽与非屏蔽的优劣是我们后期的重重之点。

赞成采用万兆非屏蔽布线系统的认为，在基于降低资金投入的前提下，只要基本能满足系统传输的要求即可，能用就行，没必要花大投资使用万兆屏蔽系统。

而赞成采用万兆屏蔽布线系统的人则认为，万兆屏蔽布线系统在目前的投入并没有比非屏蔽系统高出多少，而且它能更加可靠，更加安全的进行数据传输，是万兆传输的保障，并能在测试上节省大量的时间。

五、网络架构
随着云计算、虚拟化等新技术的应用逐渐商业化，网络应用对于数据流量的速度要求越来越高，下一代数据中心的布线系统将主要围绕40G/100G 展开，目前正式发布的标准IEEE802.3ba 中规定了几种不同的接口模式，但基于多模光纤的方式在局域网与数据中心中将逐步成为主流，万兆铜缆目前还没有标准可以支持40G/100G 的应用。

虽然ISO 11801的一个工作组正在讨论利用铜缆支持40G/100G 网络的可行性。

六、结束语
随着TIA568B.2-10和ISO/IEC11801等万兆铜缆（Cat6A、Class EA）标准的颁布，万兆铜缆已经越来越多的被应用于各类数据中心的布线系统中。

然而，随着网络应用对带宽需求的进一步提高，数据中心布线TOR 架构和集装箱数据中心的大量被采用，万兆铜缆将面临严峻的挑战。

总而言之，万兆铜缆的机会和挑战并存，相信当其他技术在发展的时候，以万兆铜缆作为传输介质的10GBase-T 相关技术也会不断地得到发展，其应用前景的机会将大于挑战。

参考文献
[1] 陈凤霞. 谈铜缆布线系统万兆应用机会与挑战[J].智能建筑与城市信息，2012.03
[2] 综合布线工作组.万兆铜缆系统工程设计、施工与检测技术白皮书[M]，2011.11[3] 孙慧永.新一代数据中心光纤布线技术发展趋势[J].智能建筑与城市信息，2011.03 [4] 万兆铜缆系统工程的设计与施工检测技术白皮书[M].清华大学出版社，2011。