网络线测试重要知识

双绞铜线（网络线）测试项目！

2008-08-19 00:18

一，測試項目–WIRE MAP：

纜線分析儀會檢查線對的正確性，也就是這裡說的WIRE MAP，一個正常的WIRE MAP應該長成這樣子

下面是一些常發生的錯誤

OPEN

REVERSED PAIR

TRANSPOSED PAIRS

這種最常發生在 T568A 和 T568B 兩種任意混用的環境

SPLIT PAIRS

纜線分析儀只要偵測到線對有錯誤，就會立刻停止測試，並把結果顯示出來。

以之前執行哈克的公司總部共1200多點佈線的案例，工人必須組裝將近2500顆JACK，在測試過程中就發現了4個點 WIRE MAP 錯誤，這也是當時時間太短熬夜急促趕工的結果，人終究不是機器難免出錯，重點是不要讓這種錯誤在員工進駐上班後才發現。

二，測試項目–LENGTH (長度)：

每一個人大概都知道網路線不能超過100米這個限制，對佈線系統的測試而言，長度不一定是100米這樣的數字

之前的文章我們談過了銅纜測試架構，如果你有認真看我的文章學習的話，這時候你應該會發現不同的測試架構，所要求的長度是不一樣的

BASIC LINK <= 94米

(94是90加上2條2米的纜線分析儀提供的線)

CHANNEL LINK <=100米

PERMANENT LINK <= 90米

如果你看不懂這三行的意義，那你必須先回那一篇複習，接下來我們來看纜線分析儀如何測長度，口語化說就是這一端送一個訊號過去，記錄訊號到那一端再反射回來的時間，接下來根據測試前輸入的纜線NVP值，時間、速度，兩個數值都有了，纜線分析儀就可以自動計算出纜線的長度。

我知道你要問啥是NVP啊，NVP = Nominal Velocity of Propagation，我們翻譯作額定傳輸速度，NVP通常用光速的百分比來表示，例如 NVP 72% 就代表這條銅纜的特性是光速的72%，這樣的NVP必須由製造廠商提供。

纜線分析儀在進行測試前，除了校對機器是必須的工作之外，NVP是必須先

手動輸入的，不然測試出來的數據都會不準確。

三，測試項目–衰減 Insertion Loss (Attenuation)：

這個項目之前叫做Attenuation，在新的 EIA/TIA-568-B 標準改成Insertion Loss，簡單的說就是在傳輸過程信號的損失

下面我們介紹一些會影響衰減的因素：

傳輸距離愈長，信號損失愈多，信號工作頻率愈高，信號損失愈多，環境溫度愈高，信號損失愈多，線材本身的電阻互偶電容阻抗..等等都會影響，另外外界的干擾源也是影響衰減的重要因素，像是變電廠引擎馬達冷氣機醫療器材…等等

在標準裡面如何規範這個部份呢？請看以下幾張圖即可，這些數值是定義在溫度攝氏20度時的規範

[聲明]這四張圖引用自ANIXTER公司網站公開發布的568-B.pdf

四，測試項目–傳輸延遲(Propagation Delay)：

假設酷學園舉辦一百公尺賽跑，日京三子跑14秒，鳥哥跑15秒，NETMAN 跑16秒，ZMAN爬到終點花了25秒，把跑道幻想成網路線，把人幻想成電子，

這邊的秒數就是所謂的傳輸延遲

下面這張圖的數字就是傳輸延遲

ns = nanosecond = 奈秒 = 10的-9次方秒 = 十億分之一秒

在前面的文章曾經提過NVP，也就是電子在這條網路線上傳輸的理論速度，因為每一家廠商的NVP值不同，所以每一個廠牌的網路線測出來的數值不會一樣，而這四對線因為双絞(TWISTED)密度不同的原因，本身的長度當然也不一樣，所以四對線測出來的數值也不會一樣，當然佈線的品質和外界的干擾都會影響這個數值，因為這些電子最終都要被組合還原成真正的信號，像ZMAN跑那麼慢會造成信號無法判讀而發生錯誤，所以標準裡面定義了傳輸延遲的規範，對應我們之前談的銅纜測試架構，可以找到你需要的數據

Category 5e Permanent Link

Maximum propagation delay: 518 ns at 10 MHz

Category 5e Channel Link

Maximum propagation delay: 555 ns at 10 MHz

Category 6 Permanent Link

Maximum propagation delay: less than 498 ns at 10 MHz

Category 6 Channel Link

Maximum propagation delay: less than 555 ns at 10 MHz

五，測試項目–延遲差異 (Delay Skew)：

談完了傳輸延遲(Propagation Delay)，當然就要馬上介紹延遲差異 (Delay Skew)，因為是一樣的東西一起談才能一氣呵成

前面提到雙絞線四對線的雙絞密度是不同的，所以這四對線的實際長度是不一樣的，也都會比整段網路線來的長，距離不同當然花的時間就不同

上圖中最快的是 470ns 最慢的是 490ns，最快和最慢的差距就是延遲差異(Delay Skew)，也就是 490ns - 470ns = 20ns

為什麼要測試這個延遲差異(Delay Skew)呢？如果發送端送出的同一組資料因為延遲差異太大，會造成接收端無法正確接收，輕則經常性的重傳重則線路整個斷掉，所以測試標準當然也提供這個規範

Category 5e Permanent Link

Maximum delay skew: 45 ns at 100 MHz

Category 5e Channel Link

Maximum delay skew: 50 ns at 100 MHz

Category 6 Permanent Link

Maximum delay skew: less than 44 ns/100 m at 10 MHz

Category 6 Channel Link

Maximum delay skew: less than 50 ns/100m at 10 MHz

六，測試項目–回流損失 (Return Loss)：

話說有一天酷學園要聚會，約在長安西路的快炒店集合，我和日京三子照約

定時間到了現場，沒半個人來，打電話給梁楓他說要下交流道了，後來人陸陸續續到了，等了許久還是不見梁楓和車上的黑貓等人蹤影，再打電話去他又說要下交流道了，等了一個小時後再打電話去，他依然說要下交流道了，我和日京三子不約而同說出了”鬼打牆”三個字，是的鬼打牆就是RETURN LOSS的耍寶說法

當電子在線對上努力的跑啊跑(想像精子在…..)，因為阻抗不匹配會讓電子像撞到隱形牆壁”倒彈”回來，這種情形我們就叫做回流損失 (Return Loss)，連接器是最常發生阻抗不匹配的地方，連接器本身的品質或機構設計，甚至是施工時的”手路”不好，都是發生Return Loss的原因，當然線材本身的品質瑕疵或是施工時綁束帶綁太緊等等，都有機會造成回流損失，對於全雙工運作來說，回流損失 (Return Loss)會造成接收訊號的錯誤，像是對1000Base-T這種四對線同時全雙工的模式影響會很大，至於標準所規範的數據，請回到前幾篇談衰減的文章那邊，那四張圖上面都有，我就不重複貼圖了。

回波损耗（RETURN LOSS）

回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。不匹配主要发生在连接器的地方，但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方，所以施工的质量是减少回波损耗的关键。回波损耗将引入信号的波动，返回的信号将被双工的千兆网误认为是收到的信号而产生混乱。

七，測試項目–近端串音 , 遠端串音 ( NEXT , FEXT)：

首先我們必須先了解什麼是串音 (Crosstalk)，一看到這個名詞大家腦海中會浮現一個印象，跟女朋友講電話吵架時卻聽到別人在打情罵俏的聲音，這種現象就是串音，簡單的說就是信號在線對跑啊跑啊，一個不小心就跑到別的線對去了

A-ROD是因為想要試探更高的薪資才從洋基”脫逃”，那這些信號為何也這麼不乖亂跑呢，原來是因為導線在傳輸信號時會產生電場，進而在相鄰的導線產生感應電壓，也提供了信號”落跑”的管道，當兩根導線處於平行狀態時，沿路

幾乎都是可以脫逃的誘惑，很容易犯下全天下男人都會犯的錯誤，所以根據專家的說法，把兩根導線相互纏繞在一起，可以減少這種現象的發生，這也是現在網路線都是雙絞線 TWISTED PAIR 的原因。

正因為串音是一個很容易發生的干擾因素，所以標準裡面規範了雙絞被打開的長度限制，在CAT.5/CAT.5e不得超過0.5英吋，在CAT.6不得超過0.375英吋，一但雙絞線對被打開超過這個距離，幾乎都無法通過纜線分析儀的測試

近端串音 ( Near End Crosstalk , NEXT)

當信號從一對線發送出去，我們在另一對線跟發送端同一邊測量到的”落跑”信號

[聲明]本圖擷取自浩網科技的網路故障除錯實務探討簡報檔

近端串音的單位是dB，實際上有一個公式可以描述，NEXT(dB) = 10 Log (測量到的落跑信號強度 / 原先發送信號強度)，ZMAN數學不太好，只能乖乖看纜線分析儀計算完的值跟標準是否過關

要測量近端串音總共會有六種組合：

線對1 和線對2 線對1 和線對3 線對1 和線對4

線對2 和線對3 線對2 和線對4 線對3 和線對4

同樣地要看標準對近端串音的規範數據，請回到前面談衰減那一篇文章去查那四張圖

遠端串音 ( Far End Crosstalk , FEXT)

當信號從一對線發送出去，我們在另一對線跟發送端不同邊的接送端測量到的”落跑”信號

[聲明]本圖擷取自浩網科技的網路故障除錯實務探討簡報檔

實際上遠端串音的影響並不大，因為脫逃的訊號本身能量就不會很大，再很努力跑到另外那一端時，一路衰減下去就足以讓影響變的很小。

在測試標準裡面，遠端串音的數值不會被單獨拿出來驗證，而是會被用來計算後面我們會繼續談到的其他項目，所以你不會在那四張圖中找到跟遠端串音相關的數據。

八，測試項目–總和近端串音 (PSNEXT)：

總和近端串音 = Powersum Near-End Crosstalk (PSNEXT)

A computation of the unwanted signal coupling from multiple transmitters at the near-end into a neighboring(non-energized) pair measured at the near-end.

在介紹這個項目之前，我們先來看過去的100Base-TX的傳輸模式，整條線纜只用到 2 對線來傳輸，一對負責送 (Tx)，一對負責收 (Rx)。

接著來看1000Base-T的傳輸模式，四對線同時以全雙工模式都在傳輸，每對線同時是 Tx 也是 Rx，各跑250Mbps的狀況下，加起來就是1000Mbps。

這邊我們可以很清楚了解，新一代的高速傳輸會直接使用4對線來傳輸，也就代表在纜線的測試上面，必需配合新一代的傳輸模式作適當的調整，看完這些再回頭來看Powersum，你在邏輯上會比較清楚

接著我們來看總和 (Powersum) 是啥概念，簡單的說就是計算其他 3對線對於 1對線的影響總和

下面這張圖可以表示總和串音

[聲明]本圖截取自浩網科技網路故障除錯實務探討簡報檔非本人製作

看到這邊應該有個基本概念，前面的文章我們已經介紹過近端串音，配合這邊的總和觀念，就可以完整了解總和近端串音的意義

這樣的測試會針對4對線各做一次，第一對線的總和近端串音，就是第二對第三對第四對對於第一對發生的近端串音套進公式計算出來，因為一邊做完4對線測試後，接著還要再測試另一邊4對線的測試，以此類推會得到八個測試數據

老話一句，標準的規範數據請去衰減那一篇看那四張圖。

九，ISO 和 TIA測試項目的差異 (有關ACR):

有一些人寫信來問我，為什麼沒看到ACR..之類的項目，是不是忘了還是後

面會寫到，我要強調的是ZMAN是根據TIA的標準來寫文章，在TIA的規範裡面並沒有ACR這個項目，我把ISO 和 TIA 最新的測試項目，作成一張很簡單的比較表供大家參考

(本表來自CCTT認證課程的整理)

M=Mandatory C=Calculated I=Information only Y=Test

其中關於電阻的部份，ISO認為這個項目需要現場實際測試，TIA認為這個項目應該是生產廠商的測試項目而不該是現場測試的項目

那麼 ACR 和 PSACR 呢?

ACR = Attenuation to Crosstalk Ratio，我們一般叫做衰減串音比，從下面這張圖我們看到衰減和串音之間的差就是ACR,

ACR是一個計算出來的數值，透過這個數值可以表示同一對導線真正接受到的信號比串音大多少，PSACR也就是三對線對於一對線的 ACR 總和。

有一個類似 ACR 的名詞叫做 SNR，SNR = Signal to Noise Ratio，我們一般叫做信號雜訊比，SNR 比 ACR 多了測量來自外部的干擾雜訊，除非測試現場是一個外部干擾極為嚴重的環境，否則我們一般將 ACR 和 SNR 視為相同意義的功能。

TIA為何不將ACR納入測試的項目之一呢，因為會影響 ACR (SNR) 的因素都已經測試了，例如串音衰減 ELFEXT Return Loss..等等，如果你夠認真你

會發現其實，ELFEXT 就是 SNR 的表現，Return Loss 也是 SNR 的一種表現.

十，測試項目– ELFEXT 和 PSELFEXT：

前面我們在介紹遠端串音 (FEXT) 時，指出因為脫逃的信號本身能量就不大，再加上長度的影響導致能量的衰減，實際上在遠端測得的數據會很微弱，所以FEXT本身並不是標準中的測試項目。

在標準中是採用 ELFEXT 來當做遠端串音的測試項目，

ELFEXT = Equal Level Far-End Crosstalk

A measure of the unwanted signal coupling from a transmitter at the near-end into a neighboring pair measured at the far-end, relative to the received signal level measured on that same pair. ELFEXT is FEXT adjusted to discount insertion loss.

簡單的說 ELFEXT 就是遠端串音扣除衰減這個因素後的數據

ELFEXT = FEXT - Insertion Loss(Attenuation)

那 PSELFEXT 呢

PSELFEXT = PowerSum Equal Level Far-End Crosstalk

我們前面談過 PowerSum 的概念，所以各位很容易可以理解

PSELFEXT 就是三對線對於一對線造成的 ELFEXT 的總和，這部分在談過近端串音後，大家大概可以直覺理解遠端串音，所以沒花太多圖片或文字來說明，ZMAN要補充的是一些你沒想到的觀念。

舉個例子來說

如果你的應用是100Base-TX，下圖告訴我們兩對線傳輸一對送一對收

所以當我們在另一對線偵測到遠端串音發生時，因為這對線這一端本身是Tx，所以這些遠端串音並不會影響任何傳輸接收的正確性，最多是造成信號間彼此的碰撞但能量低所以影響不大(啥聽不懂它就只有送不收這些遠端串音不會收所以對它是無意義的)，但是如果是近端串音呢? 那影響就大了，因為偵測到近端串音的地方剛好是Rx，所以這些不該出現的信號都會被收進去，進而讓傳輸接收到的信號發生誤判。

接著在腦海思考一下，如果測試數據是沒有傳輸的那一對，不管是近端或遠端，對100Base-TX也沒啥特殊意義

再把應用推到最新的1000Base-T

這時候你就會理解，不管近端或遠端，都會造成影響，我們之所以談這麼多新的測試項目，其實都是因應未來的高速傳輸都要靠 4 對線同時收送，標準已經把 4 對線同時收送的因素都考量進來，定義出完整的測試項目，前面提到佈線系統只是提供高品質的傳輸道路，至於道路上你要從事啥應用那是你家的事，只要按照標準來測試，你的合乎類型的應用都會是正常運作的，但是拿10G 到CAT.5 跑那就不合理了，因為 10G 在銅纜上的定義並沒有使用 CAT.5 這個類別。