10GBase-T系統(tǒng)測試
10GBase-T相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布，為雙絞線布線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)萬兆傳輸提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。而后各大布線產(chǎn)品廠商紛紛也推出了支持萬兆應(yīng)用的新產(chǎn)品，如增強(qiáng)6類、7類線纜等。就目前雙絞線布線系統(tǒng)的萬兆應(yīng)用來看，主要針對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心主干鏈路大量高速數(shù)據(jù)的傳輸。 然而，確保實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)姆€(wěn)定和可靠，需要具備三個(gè)重要條件，首先，發(fā)送器需要對數(shù)字信息進(jìn)行編碼并生成可以傳輸?shù)碾娮有盘枺缓笸ㄟ^布線鏈路將這些信號發(fā)送出去。其次，物理鏈路（傳輸介質(zhì)）必須能夠跨越所需的距離將發(fā)送器的信號傳輸給接收器，并保證接收器輸入端的信號質(zhì)量。最后，接收器也必須滿足一組性能參數(shù)，確保通過鏈路到達(dá)的信號符合技術(shù)要求，從而保證成功實(shí)現(xiàn)自己的功能。因此必須要認(rèn)真了解發(fā)送器的要求、信號編碼方式、接收器的能力以及鏈路的傳輸特性，并將它們作為一個(gè)整體來考慮。本文僅對如何保障傳輸介質(zhì)質(zhì)量，通過現(xiàn)場測試以確保其傳輸特性進(jìn)行詳細(xì)闡述。
1 外部串?dāng)_的概念
我們都知道，高帶寬是實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)闹匾Ｕ?，雙絞線萬兆應(yīng)用需要500MHz帶寬。這明顯比千兆以太網(wǎng)100 MHz 帶寬的要求高了很多。由于傳輸信號的頻率大幅提高，因此必須為布線測試指標(biāo)增加一組重要的干擾測定參數(shù)，這組新的測試參數(shù)被稱為外部串?dāng)_。
通俗的講，串?dāng)_是指雙絞線布線鏈路中一對線（如橙色線）對另一對線（如綠色線）的干擾，串?dāng)_程度隨著信號發(fā)送頻率的提高而加深，而衰減隨頻率變化，信號頻率越高衰減也越嚴(yán)重（信號在沿著鏈路傳輸時(shí)變得越來越弱）。因此，雙絞線線纜線對絞結(jié)率各不相同，用以降低線對之間的干擾。然而，在萬以太網(wǎng)的高帶寬條件下的傳輸中，各條線纜中相同顏色線對絞結(jié)率是完全相同的，這就加大了線外干擾可能（如圖所示），即我們所說的“外部串?dāng)_”。然而，外部串?dāng)_對鄰近布線鏈路影響最大，設(shè)想在設(shè)備間和辦公區(qū)，數(shù)量不等的線纜通常會(huì)被捆扎在一起放在管道或是線槽中，這樣，外部串?dāng)_在相鄰線纜中產(chǎn)生相互影響加大。因此，我們可以總結(jié)影響外部串?dāng)_的普遍規(guī)律：影響隨著所傳輸信號的頻率增加而增加；鏈路間距離越近影響越大；絞結(jié)率相同的線對影響更大；絞結(jié)率越低影響越大；鏈路間并行的距離越長的影響越大。
（圖一）
根據(jù)以規(guī)律，我們來看這樣的一個(gè)外部串?dāng)_模型（如圖2、圖3所示）：
（圖二）
（圖三）
由圖2、3可以看出，外部串?dāng)_的測量將包括不同線纜中線對之間的外部近端串?dāng)_（ANEXT）和外部遠(yuǎn)端串?dāng)_（AFEXT或AACR）。由于必須評估線束中不同線纜線對之間（通常稱為受害線對）所造成外部串?dāng)_的總體影響，因此測量結(jié)果應(yīng)為線束中線纜外部串?dāng)_綜合計(jì)算值，通過綜合外部近端串?dāng)_（PSANEXT）及綜合外部遠(yuǎn)端串?dāng)_（PSAFEXT或PSACR）兩個(gè)指進(jìn)行評估。其中，兩條同方向線纜中，較短線纜，對長線纜的外部串?dāng)_影響是最為嚴(yán)重的。了解外部串?dāng)_影響的規(guī)律后，這對我們?nèi)绾芜M(jìn)行測試量以及如何選擇測量線纜提供了有效的幫助。
2 雙絞線萬兆測試標(biāo)準(zhǔn)
說到測試我們不得不先要了解一下目前雙絞線萬兆應(yīng)用所涉及的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。主要有兩類標(biāo)準(zhǔn)，一種是與應(yīng)用無關(guān)的布線標(biāo)準(zhǔn)（由TIA、ISO制定），另一種是與應(yīng)用有關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（由IEEEE制定）。布線標(biāo)準(zhǔn)包括TIA/EIA-TSB155、CAT6A或是ISO CLASS EA、CLASS F等，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)則是10GBASE-T、TIA/EIA-TSB155適用于6類布線系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)萬兆傳輸?shù)牟季€標(biāo)準(zhǔn)。但無論選擇哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，都必須先通過在500MHz帶寬下的線纜認(rèn)證測試，然后再進(jìn)行有關(guān)外部串?dāng)_測試。也就是說，無論選擇布線還是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，都先要對現(xiàn)有或是新安裝布線系統(tǒng)進(jìn)行全面的認(rèn)證測試，只有測試結(jié)果全部通過，方可進(jìn)行外部串?dāng)_的測試（注：兩次測試所選標(biāo)準(zhǔn)須一致）。通過筆者對同一測試記錄結(jié)果采用“再認(rèn)證”（軟件支持）的方法進(jìn)行比對發(fā)現(xiàn)，不同標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格程度不同（指“標(biāo)準(zhǔn)極限”）如表1所示。
表1
由此可見，建議對新安裝布線系統(tǒng)，可根據(jù)布線產(chǎn)品認(rèn)證級別對其按相應(yīng)布線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證測試；而對原6類布線系統(tǒng)建議采用TSB-155或是10GBASE-T的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，以確保滿足目前萬兆應(yīng)用需要。
3 外部串?dāng)_的抽樣測試
明確了測量標(biāo)準(zhǔn)，接下來我們說說外部串?dāng)_測試采樣指導(dǎo)準(zhǔn)則。在所有被測鏈路全部通過500MHz帶寬的測試后，就需要對其進(jìn)行外部串?dāng)_測試。然而，外部串?dāng)_測試是一個(gè)較復(fù)雜的過程，如果我們有N條被測鏈路，就需要進(jìn)行N×（N-1）次測試。這樣我們就需要確定一個(gè)合理的抽樣測試條件，測試有代表性的線纜，從而判定整個(gè)綜合布線系統(tǒng)萬兆應(yīng)用的好壞。
將“被干擾”鏈路所在一捆線纜中的所有其他鏈路都作為干擾源鏈路，如果鏈路在同一捆線纜中，將一捆線中的10%作為被干擾源鏈路。如12根線一捆則選擇最長的一條作為被干擾源鏈路進(jìn)行測試，24根則選擇兩根進(jìn)行測試（24口配線架作為一個(gè)測試單元）。
此外，選擇首次測試（500MHz帶寬）結(jié)果中串?dāng)_余量較小的鏈路作為被干擾鏈路進(jìn)行外部串?dāng)_測試。
根據(jù)上述規(guī)則，我們舉例來看，如圖4所示：
圖4中，紅色線纜的附近一般沒有鄰近的鏈路，因此不被選入為“被干擾鏈路”.
圖5中，綠線色線纜周圍存在干擾的可能最大，應(yīng)首選為“被干擾鏈路”。
圖6選擇在同一束里的線纜作為“干擾鏈路”。
由此可見，只有同一個(gè)線束中的布線鏈路才會(huì)對綜合外部串?dāng)_（PSAXtalk）的測量產(chǎn)生影響。一個(gè)線束中的布線鏈路越少，PSAXtalk（綜合外部串?dāng)_）就越小。當(dāng)每個(gè)線束中的鏈路數(shù)量較少時(shí)，我們前面討論的測試策略會(huì)更有效。每個(gè)線束中最理想的鏈路數(shù)量（尤其對于Cat.6布線通道而言）是12條，一般最好不要超過24條。此外，不要將線束中的電纜捆得太緊；每隔2英尺（1500px左右）或更長間距扎一條綁帶。
大部分外部近端串?dāng)_都發(fā)生在鏈路起始端前20m內(nèi)。除非每條電纜都并行貫穿整個(gè)線束，否則，從測試端算起的20m之后的電纜所產(chǎn)生的外部近端串?dāng)_實(shí)際上不會(huì)對總體PSANEXT產(chǎn)生任何影響。因此，鏈路的跳線和配線架布置方式以及由此產(chǎn)生的機(jī)架線纜管理都會(huì)對鏈路之間的外部串?dāng)_程度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。相距越近，外部串?dāng)_程度就越高。
采樣建議明顯表明，當(dāng)測試配線架的外部串?dāng)_性能時(shí)，適當(dāng)了解布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)讓您受益匪淺，它可以幫助您分辨出同一線束中捆綁了哪些電纜，從而更有效的抽樣選擇被測鏈路。
4 外部串?dāng)_的現(xiàn)場測試
外部串?dāng)_測試主要測試兩個(gè)指標(biāo)，我們前文也介紹過了，就是綜合近端外部串?dāng)_（PS-ANEXT）和綜合遠(yuǎn)端外部串?dāng)_（PS-AACR又稱為綜合外部衰減串?dāng)_比）。
在儀器方面，我們采用DTX-1800電纜分析儀以滿足測試外部串?dāng)_參數(shù)所需的帶寬要求，同時(shí)配合外部串?dāng)_模塊進(jìn)行同步測試。為使主設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備能夠同步執(zhí)行測量過程，需要在這兩個(gè)設(shè)備之間建立一條連接。將特殊的外部串?dāng)_模塊插到DTX-1800設(shè)備的背面，插入位置與DTX-MFM等光纖損耗測試模塊的插入位置相同。在為這兩個(gè)設(shè)備都裝上外部串?dāng)_模塊之后，可使用標(biāo)準(zhǔn)跳線連接這兩個(gè)模塊并建立同步所需的鏈路。此時(shí)，接受測試的布線鏈路遠(yuǎn)端還未連接到測試儀設(shè)備。鏈路末端的開路將會(huì)對測試信號產(chǎn)生明顯的反射。為避免遠(yuǎn)端產(chǎn)生發(fā)射，對測量過程和測量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾，必須要在這兩個(gè)鏈路的末端安裝一個(gè)特殊的端接插頭。圖7顯示為外部串?dāng)_的測試模型，兩條線纜鏈路之間的所有外部近端串?dāng)_線對組合共有16種。按圖所示的方式配置之后，DTX-1800會(huì)在大約30s內(nèi)用1～500MHz之間的頻率測量這16種線對到線對組合的外部近端串?dāng)_。
圖8顯示了用來測量一個(gè)線束中兩條電纜之間線對到線對外部遠(yuǎn)端串?dāng)_的DTX測試模型。這兩個(gè)測試儀設(shè)備現(xiàn)在連接到了此線束的不同末端。測試儀設(shè)備必須要配備我們在前面提到的用來測量外部近端串?dāng)_的外部串?dāng)_模塊。使用測量時(shí)不用的備用布線鏈路或鏈路在DTX-1800主設(shè)備和DTX-1800遠(yuǎn)端設(shè)備之間建立同步路徑。對于測試中涉及到的鏈路，開路端必須使用測試外部近端串?dāng)_時(shí)所用的插頭進(jìn)行端接。
此外，測試同時(shí)還需要測試儀的主端與PC相連（如圖9所示）。
5 測試結(jié)果判定
根據(jù)不同的測試標(biāo)準(zhǔn)，其判定測試結(jié)果也不太相同，讓我們舉例來說明。
（1）TIA Cat.6A和ISO Class EA要求（布線標(biāo)準(zhǔn)）
◆ 每對線的PS ANEXT和PS AACR-F都必須通過測試；
◆ 4個(gè)線對的平均PS ANEXT必須通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均線對值；
◆ 4個(gè)線對的平均PS AACR-F必須通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平均線對值。
如圖10所示：
（2）10GBase-T
◆ 疊加PS ANEXT和PS AFEXT；
◆ 只需察看10MHz～400MHz的測試結(jié)果；
◆ 所有平均余量必須大于0即為通過。
如圖11所示：
由此可見，TIA CAT 6A和ISO CLASS EA中并沒采用10GBASE判定方法，因此它們更為嚴(yán)格。
6 結(jié)束語
以上我們詳細(xì)闡述了雙絞線萬兆現(xiàn)場測試方法，以及所涉及的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)內(nèi)容，便于大家有更進(jìn)一步的理解。目前以我們安恒網(wǎng)絡(luò)測試服務(wù)中心所測試的現(xiàn)場案例中可以看到，大部用戶的雙絞線萬兆應(yīng)用主要為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心等依賴于高速傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。而解決線纜外部串?dāng)_對萬兆應(yīng)用的影響，除了需要采用現(xiàn)場抽樣測試方法以外，還要在建設(shè)階段選擇更高質(zhì)量的布線產(chǎn)品和安裝隊(duì)伍，在安裝過程中應(yīng)盡量減小捆扎線束中的線纜數(shù)量，因?yàn)檩^小線束間的線對外部串?dāng)_通?？梢院雎裕瑫r(shí)意味著所需測試外部串?dāng)_影響的鏈路數(shù)量也少，另外捆扎帶的間距0.5～0.7m為宜。
總之，實(shí)現(xiàn)10Gbps以太網(wǎng)絡(luò)在雙絞線布線系統(tǒng)中的應(yīng)用是一項(xiàng)要求非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它需要一個(gè)非常好的布線系統(tǒng)，同時(shí)采取了有效措施來降低外部串?dāng)_干擾的影響。此外，它還需要嶄露頭角的布線測試設(shè)備，為其進(jìn)行抽樣檢測，確保滿足應(yīng)用需要。無論對于哪種情況，在確保布線系統(tǒng)完美支持這種超高速新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上，安裝工藝都將發(fā)揮舉足輕重的作用?，F(xiàn)場測試外部串?dāng)_要求是確保布線系統(tǒng)支持10Gbps以太網(wǎng)的不二法門。