屏蔽布线系统

2 屏蔽电缆的抗干扰能力

从布线系统耦合衰减的指标分析, 对绞电缆与各种电缆屏蔽方式的抗电磁干扰的能力大约以20～30d B的量增递。其中铝箔屏蔽对绞电缆 (F/UTP) 为85d B, 丝网/铝箔双重屏蔽对绞电缆 (SF/UTP) 为90d B, 丝网总屏蔽/铝箔线对屏蔽对绞电缆 (S/FTP) 为95d B。

3 屏蔽电缆的误码率信息

根据相关资料, 国外曾经做过铝箔屏蔽对绞电缆 (F/UTP) 的误码率测试。如果屏蔽层不接地或没有做到良好的接地时, 在一定的条件下会增加网络传输的信息产生误码率的概率, 其结果将会达到约30%。

4 当布线系统采用的是屏蔽6A类系统时, 现场不需要测试线外串扰

屏蔽系统采用金属屏蔽层能够完全消除线外串扰 (AXT) , 即提供足够高的线外串扰 (AXT) 余量, 如果采用屏蔽6A类 (Cat.6A) 布线系统, 现场施工不需要测试线外串扰 (AXT) , 仅需要测试信道内的电气性能参数。

由于测试过程复杂、测试时间长、仪表昂贵, 建议只在排查疑难故障或十分必要时测试。

5 非屏蔽对绞电缆采用的制造工艺已可实现平衡传输, 但不足以抑制外界干扰

对绞电缆的线对传输带宽超过30MHz时, 非屏蔽对绞电缆易受到外部电磁干扰的影响和产生信息的泄露。如果电缆在安装过程中施工操作不规范, 电缆线对物理结构发生变化, 例如被拉长或压扁, 上述现象将更加严重。

6 商业建筑中仍需考虑信息泄密

综合布线系统用于高速率传输。由于对绞电缆的平衡度公差等硬件原因, 也可能造成传输信号向空间辐射, 也就存在着信息在无意识中泄密的可能。在同一大厦内, 很可能存在不同的单位或部门。因此, 在设计时应根据用户要求, 除了考虑电磁干扰外, 还应该考虑防电磁辐射的要求。这是一个问题的两个方面, 采取屏蔽措施后, 两者都能得以解决。

7 屏蔽布线系统接地仅需在配线架端接地

应在电信间对配线箱或配线柜作等电位联结, 工作区屏蔽信息插座本身则不作接地。但是为了实现屏蔽两端接地, 在工作区通过屏蔽信息插座和屏蔽跳线, 使屏蔽层与网络设备的屏蔽层互通。当设备将电源线插入电源插座时, 自然而然地通过保护导体 (PE) 实现接地。

8 屏蔽布线系统如果没有接地, 抗干扰能力仍优于非屏蔽布线系统

根据第三方测试实验室的测试数据表明:在正常良好接地情况下, 屏蔽系统抵制外界耦合噪音的能力是非屏蔽系统的100～1000倍, 即使在屏蔽层没有接地或接地不良的情况下, 屏蔽布线系统抵御能力仍然可为非屏蔽布线系统的10倍以上。

9 当布线系统已经接地时, 仍需要达到等电位联结要求

只有接地, 没有做到等电位联结是不安全的, 接地系统必须具有等电位联结。等电位联结是为了减少不同接地系统之间的电压差。尤其对于电子信息网络, 它能够改善电磁兼容性性能。等电位联结适用于各类布线系统。

1 0 屏蔽布线工程中的“接地”并非特指将干扰信号泄放到“地球”

屏蔽布线工程中的“接地”, 如果目的在于提高电磁兼容性, 应理解为将屏蔽层纳入等电位联结系统中;如果涉及防雷保护, 则应理解为接入地球本身。试想, 飞行中的飞机、火箭、卫星、空间站等, 其内部的布线系统是无法接入大地的, 但都能有很好的电磁兼容性, 就是因为其内部有可靠的等电位联结。

1 1 屏蔽布线系统信道测试通过连通性检查, 并不意味着屏蔽层没有故障

配线架端口屏蔽层通过机架连通后, “信道”的屏蔽层连通性测试无法发现工程中使用了UTP跳线或跳线屏蔽层受损或开路。所以, 屏蔽布线系统更加强调的测试为“永久链路”连接模型的测试。工程中应选用合格的屏蔽跳线, 如果对屏蔽跳线有疑问, 可以单独对屏蔽跳线进行验证。

检查有两个方法:其一是购买合格的跳线, 产品质量由厂商保证, 这是工程中最常用的方法;其二是在工程中对每根跳线进行屏蔽层测试, 这将大大增加施工队的工作量和工程费用。从工程角度看, 前者有合同保证, 后者只有在对跳线产生怀疑时才会使用。因此在产品品质有保障时, 没有必要再对信道作屏蔽层的导通测试。

(注:本文摘自《屏蔽布线系统的设计与施工检测技术》白皮书)

布线系统屏蔽层与接地的检测篇2

本文通过对目前布线工程中常用仪表功能的分析，提出几种“定量测试”布线系统屏蔽层连通性的方法，希望能对提高屏蔽布线系统工程质量有所帮助。

1 万用表与钳形地阻仪

1.1 万用表

常规(模拟或数字)万用表电阻档即可测量布线系统屏蔽层直流电阻。确认配线架一侧的线缆屏蔽层已可靠端接后，在工作区用表笔分别接触2个RJ45插口的屏蔽罩，仪表读数即两条电缆屏蔽层直流电阻之和。如果两个信息插座间距超出万用表测试线长度，则需延长测试线，操作不便;电阻过大时无法确认高阻点具体位置。

1.2 钳形地阻仪

虽然仪表被称为“地阻仪”，但对于任何形成闭合回路的导体，都能对其阻抗(采用交流信号进行测试，“导体阻抗”较“导体电阻”更准确)进行测量，其测试方法又称为“电压注入，电流检出法”。仪表外观内部结构如图1所示。仪表钳口由2个线圈构成，电压线圈(CT1)采用电磁感应方式向回路注入交变电压V (61-920输出电压频率约2400Hz)。回路中即相应地产生交变电流I，钳口另一个线圈(CT2)能测量到此电流，通过计算即可确定回路阻抗Rx。

由于被测导体必须是闭合回路，所以测试布线系统屏蔽层阻抗前，需用屏蔽跳线将工作区两插座屏蔽罩短接(如图2所示)，使两条水平布线屏蔽层连通。

屏蔽层构成闭合回路后，将仪表套接在可触及到的线缆或短接跳线上，即可测出阻抗值。如果忽略跳线屏蔽层阻抗及接口处接触电阻，则测量读数近似两条水平布线屏蔽层阻抗之和。与使用万用表测试类似，信息插座间距会影响测试的可操作性。

2 时域反射

2.1 工作原理

综合布线认证测试仪都有“时域反射(TDR)”功能，能协助定位线路中故障点位置。其工作原理如图3所示，在成对导体中传输的单个电脉冲信号，遇到阻抗波动点就会产生回波反射。计算回波信号出现的时间，即可定位开路、短路或阻抗异常点的位置，其原理类似雷达找飞机，只不过仪表在导体中注入和接收的是电脉冲而不是超声波。

2.2 测试屏蔽电缆传输阻抗

时域反射测试必须在一对有阻抗关系的导体中进行，因此必须将屏蔽双绞线全部线芯或其中之一当作一根导体，屏蔽层作为另一根导体进行测试，实际测试的是屏蔽电缆的传输阻抗。图4是时域反射测试的典型结果，代表屏蔽层与线芯间的阻抗特性的变化，虽然不能得到屏蔽层阻值，但能看出屏蔽层的均匀性。图线的凸起与陷落都反映出屏蔽层状态，理论上，屏蔽层部分破损、受外应力过大等“软故障”都能从图线上看到。

3 估测屏蔽隔离度

屏蔽隔离度(或称耦合衰减)是描述屏蔽层性能较准确的指标，只有在实验室条件下才能进行此类测试。没有适合工程安装现场使用的仪表，并不意味着施工现场没有“估测”屏蔽隔离度的办法。

相关标准在6A类布线中增加了“线外串扰”测试，虽然从布线认证测试角度讲，屏蔽布线系统不需要测试“线外串扰”，但如果将此测试方法用于屏蔽布线，尽管不是严格意义上的，而其测试结果实际反映的是“屏蔽隔离度”指标，因此可用于估测屏蔽层性能。

以IDEAL公司LANTEK测试仪为例，测试“线外串扰”有三种方式(如图5所示)，可得到表1中所列电气指标。

4 屏蔽与接地阻抗联合测试

4.1 屏蔽布线系统接地方式

想发挥屏蔽布线抗干扰优势，除保证屏蔽层连续性外还要保证屏蔽层良好接地。屏蔽布线中，线缆屏蔽层一端在配线间通过配线设备接地，另一端在工作区通过终端设备与电源保护地相连，构成完整接地。

《综合布线系统工程设计规范(GB50311-2007)》对涉及接地做法的7.0.6条文说明中规定：“为了保证全程屏蔽效果，终端设备的屏蔽金属罩可通过相应的方式与TN-S系统的PE线接地。”相应地，6.1.2中规定：“每一个工作区至少应配置一个220V交流电源插座;工作区的电源插座应选用带保护接地的单相电源插座，保护地与零线应严格分开。”

4.2 TN-S配电系统与电源插座接线

所谓TN-S系统，是低压配电的一种形式(如图6所示)，系统的中性线(零线N)与保护地线(PE线)只有一个公共点，其他部分是严格分开的。中性线承载用电设备功率电流保护地线作等电位连接，是故障电流或干扰电流的泄放通路，正常情况下不带电。

工作区电源插座接线应满足《GB 50303-2002建筑电气工程施工质量验收规范》强制条款，此标准22.1.2中规定：“......单相三孔插座的右孔与相线连接，左孔与零线连接;......接地(PE)线接在上孔”(如图7所示)。

4.3 电源保护地的测试

由于工作区接地涉及强电，在进行屏蔽与接地阻抗联合测试前，有必要先对电源插座接线进行测试，排除地线带电、地线开路、零/地反接、地线接触不良等故障，确保人员和设备安全，同时为后续测试做好准备。

特别对保护地线，如果能对其阻抗进行定量测试，则对屏蔽布线系统的接地效果评判有重要意义。图8所示仪表，能完成对电源插座内导体阻抗的测试(如图9所示)。需要说明一点，61-164CN在测量保护地(PE)线阻抗时，需在地线上施加测试电流。如果被测线路中装有漏电保护器，则有可能触发其动作，因此测量前需暂时将保护装置断开或旁路，否则无法得到准确阻抗数据。

4.4 屏蔽层与接地联合测试

4.4.1 安装终端设备前现场测试屏蔽与接地

确认电源插座接线无误后，用万用表电阻挡直接测试信息插座屏蔽罩和电源插座保护地线(PE线)间电阻(如图10所示)。

4.4.2 安装终端设备后测试屏蔽与接地

装有屏蔽网卡的终端设备，需通过屏蔽跳线接入屏蔽布线系统，并通过3芯电源线与TN-S供电系统相连。如图11所示，使用钳形地阻仪在跳线或设备电源线上进行测试。

5 测试方法比较

此测试方法能较准确地得到屏蔽系统接地电阻(阻抗)数值，当测试结果不合格时，需采用相应手段进行故障定位，并加以排除。

通过表2对比可知：没有单一仪表或单一方法，能完全解决屏蔽布线工程中屏蔽层量化测试与故障定位问题。兼顾可操作性、便捷性、测试成本、测试时间等因素，推荐使用“屏蔽层——接地联合测试”法进行工程质量检查，当发现电阻(阻抗)异常时，对弱电系统采用“时域反射”进行故障定位，对强电系统采用电路分析仪排查故障点，从而最大程度地确保屏蔽布线网络的工程质量。

参考文献

[1]GB50311-2007综合布线系统工程设计规范

[2]GB50312-2007综合布线系统工程验收规范

[3]GB/T16895.17-2002建筑物电气装置.第5部分:电气设备的选择和安装第548节:信息技术装置的接地配置和等电位联结

[4]GB/T16895.16-2002建筑物电气装置.第4部分:安全防护第44章:过电压保护.第444节:建筑物电气装置电磁干扰 (EMI) 防护

[5]JGJ16-2008民用建筑电气设计标准

[6]DB11/146.8-2002建筑及住宅小区智能化工程检测验收规范.第8部分.电源与接地

屏蔽布线锋芒展现篇3

如今, 屏蔽布线系统已经越来越多的被用户所认知、接受, 根据我刊数据调查问卷显示, 有63%的受调查者表示做过屏蔽布线系统的设计和施工。同时用户在选择屏蔽布线时也不会因为其价格而顾虑, 针对此项数据显示, 只有4%的人会考虑价格因素。因此从简单的数据统计来看, 屏蔽布线系统的应用越来越得到用户的支持。

对此我刊以“屏蔽布线锋芒展现”为主题, 以中国工程建设标准化协会信息通信专业委员会综合布线工作组专项调查数据为依据整理成文, 力图通过数据说明一切。本刊还引用《屏蔽布线系统的设计与施工检测技术白皮书》的热点问题与屏蔽系统的故障定位, 通过白皮书对一些问题的权威解释, 排除读者心中疑虑。与此同

时, 屏蔽的主流厂家也纷纷参与提供屏蔽技术文

走近屏蔽布线篇4

德特威勒技术部经理曾松鸣先生曾提出将三次设计理论应用于综合布线系统工程。这套理论在20世纪80年代起源于日本, 后被广泛应用于电子产品和光学产品设计, 它包括原理设计、参数设计、工艺设计。我个人非常认同这个理念。这不是子虚乌有, 更不是夸大其词, 把问题复杂化。任何工程设计都是第一步, 所谓“差之毫厘, 失之千里”就是强调了设计的重要性。比如原理设计指设计人员不管设计后的产品是否能够实施, 仅考虑系统的组建和满足应用需求, 即实现原理上不出现遗漏和故障。在综合布线工程理论设计阶段很多设计者受惯性的影响, 几乎没有考虑过采用光系统、非屏蔽系统还是屏蔽系统。

光系统整体成本偏高。光进铜退的说法盛行一时, 但是在局端即建筑物布线, 由于有源设备光转电 (包括光交换机、光接口服务器等) 成本在短时间不会有很大降幅, 加之PC终端尤其是移动PC光端口的清洁问题是一个棘手的问题, 光系统的整体投入还需要很长一段时间。其常见的应用是大楼数据主干和数据中心布线。

非屏蔽布线和屏蔽布线之争已有多年历史。随着通信系统的需求, 尤其是综合布线系统理论的成熟, 对于这个问题行业内已经逐渐形成共识:非屏蔽系统和屏蔽系统各有所长, 都有其更适合的场所。

在集成商领域很大范围内对屏蔽布线系统工程最易听到的有以下几个观点:

◆屏蔽布线系统没有必要;

◆屏蔽布线系统工程实施几乎不能合格;

◆屏蔽布线系统工程施工不合格比非屏蔽系统更糟糕;

◆屏蔽布线系统工程必须采用屏蔽机房、屏蔽机柜, 工作区的人员也得在屏蔽的环境中工作。

事实是不是如此?《屏蔽布线系统设计与施工检测技术白皮书》不仅对屏蔽布线系统的技术要求、安装设计和施工要点、屏蔽布线工程的测试和验收做了全面的归纳, 最可贵的是依据国际标准和国家标准延伸出屏蔽布线系统的10个应用场合, 基于理论分享和实验数据总结分析了11个热点问题。

这10个应用场合分别是:半工业环境和工业环境;工矿企业;带宽需求大于500MHz时;涉及视频源、音源传输;涉密信息传输;环境干扰源情况复杂时;弱电专网中部分子系统;数据中心水平子系统;医疗建筑关键部位;其他行业规范相应规定时。

GB 50311-2007对屏蔽布线系统的采用提出三种推荐, 分别是电磁干扰强度大于3V/m时, 更高的防电磁干扰和防信息泄露要求时, 缆间敷设无法满足最小间距要求时, 而白皮书在此基础上结合了电气行业更多标准的要求和行业应用提出上述屏蔽布线系统10大应用场合。

笔者对几个应用场合尤其赞同, 在此提出自己的理解:

(1) 半工业环境和工业环境应采用屏蔽布线系统

GB 50311发展到2007版本, 为追求简单明了的指导效果, 去除实验环境中得到各种应用带宽下对电磁干扰强度的要求, 包括10MBase-T、100Base-T、RF环境等, 仅保留了3V/m这个参考指标。而很多设计人员并不了解3V/m所指的环境, 依然无法明确是否选择屏蔽布线系统。白皮书结合了EN 50173-2007这一欧洲标准中对电磁环境等级划分, 并将A/m换算为V/m, 明确提出了三种等级所对应的环境及场强范围如表1所示。

(2) 数据中心水平子系统

思科2008年在加利福尼亚Datacenter3.0战略会议中, 提出对高带宽的需求将驱使企业数据中心10G以太网替代目前的1G以太网, 采用40G和100G的数据中心已经开始运行。的确, 多线程虚拟机上配置多核CPU的同时需要增加更多网络的输入输出通路。网络是实现其他形式虚拟化技术的核心。因为企业虚拟化不仅仅是IT基础设施的虚拟化, 同时也应该改进整体的服务虚拟化水平, 也就是说将资源池中的所有资源, 从网络、存储器到服务器, 实现协调运转。另外, IEEE已经决定以太网的下一代速度将是40GB和100GB。刚刚开始实施的GB50174-2008对数据中心布线的水平子系统推荐为50m以内。在IEEE 802.3 an标准中, 综合布线6类布线系统在10G以太网中所支持的长度应不大于55m, 但6A类和7类布线系统支持长度仍可达到100m。综合布线系统要比实际所需高一个等级, 才能充分保证传输性能, 加之6A类屏蔽解决方案要远胜于6A类非屏蔽, 所以在数据中心屏蔽布线系统则成为节省总体投资最有效的方案。

加之, 数据中心布线推荐开放式桥架, 屏蔽布线系统穿线可以避免非屏蔽布线系统散放现象, 不用考虑缆间干扰问题, 可以在桥架内、机柜内平行绑扎, 做到所有双绞线横平竖直。

(3) 医疗建筑关键部位

医院PACS系统是存储和流量最庞大的系统, 一个拍摄图像可以达到几百兆。目前医院综合布线系统设计一般将这一部分单独考虑, 采用光纤直接连至数据中心。这就意味着PACS还仅仅处于存储阶段, 并没有真正融合HIS及RIS, 让医生在PC终端查看图片。

若要实现这一点, 水平布线需要支持万兆传输, 且对电磁干扰要求较高, 所以屏蔽布线系统是这一领域的理想选择。

数据中心万兆屏蔽布线分析篇5

为了面向未来的网络应用,数据中心内部的网络传输速率需求增长迅速。随着10GBASE-T标准的正式颁布,万兆铜缆成为数据中心的热门首选。而处理芯片技术的发展也使服务器设备变得更小更强大,相当于同样的安装环境里可以容纳更多的设备,需要更高的线缆密度。从而也对高密度环境下如何控制线路间的干扰提出了新的挑战。

万兆应用除了原来六类标准定义的一些性能参数外,还多了一个非常关键的性能参数,即线间串扰,也称外部串扰ANEXT。而且该指标不能通过增加设备的信号处理器等技术来消除,必须在物理层的布线系统上解决。

1 数据中心万兆屏蔽布线和非屏蔽布线方案比较

1.1抗串扰性能比较分析

万兆屏蔽的屏蔽层与身俱来的特点解决了相邻线缆间的外来串扰影响,其优异的外部串扰性能,比非屏蔽的串扰性能要好上20d B,从而无需进行该指标的现场测试,而对万兆非屏蔽来说,外部串扰A N E X T的现场测试却是不可缺少的。由于外部串扰需要考虑6包1的测试环境。在实际布线工程中,要求对每条非屏蔽链路都进行100%外部串扰测试是不切实际的。在大多数情况下,测试所有可能的线对组合的外部串扰从经济角度讲并不可行或者难以承受。即使是抽样测试,也需要大量的人力和时间投入,这对用户来说难以得到足够的保障。万兆屏蔽除了更卓越的ANEXT指标使其免于现场测试外,其屏蔽层对噪声的免疫性可以为高速率信号传输提供更好的保证,更能胜任噪音环境下的无故障运行,另外屏蔽系统可以排除外界辐射,从而提高信号的安全性。

从目前市场上发布的万兆非屏蔽来看,为了达到ANEXT的指标,一般通过增加线缆外径来加大线缆之间的实际距离来实现,但过粗的外径使得万兆非屏蔽需要更多更大的管槽,同时需要更大的弯曲半径,受限制的线缆绑扎带,而且万兆非屏蔽不可与5e类或6类混合在一个线槽或桥架里,以免因为不同速率的信号传输影响ANEXT指标。而万兆屏蔽系统则没有这些捆绑或共享的安装限制,其比万兆非屏蔽更细的线缆外径可以提高管槽的容积利用率,降低对弯曲半径的要求,高于非屏蔽20d B的A N E X T性能余量不仅提高了线路和端口的使用密度,同时保证了信号传输的稳定高效。

1.2散热及节能效果比较

由于数据中心的高密度,还需要考虑非常重要的散热和节能。万兆屏蔽系统拥有更好的散热功能。根据最近来自TIA和ISO/IEC标准委员会的理论和实验数据显示:在同样的直流电穿过线对时,UTP非屏蔽系统会比F/UTP屏蔽系统升高两倍的温度。原因是因为金属的屏蔽层的导电性和散热能力比起护套材料高很多。另外,万兆屏蔽更细的外径也使得线缆占用空间大大减小,增强了空气的流通性,利于数据中心的散热和节能。

总而言之,进入万兆应用领域以后,屏蔽系统得益于更适合数据中心结构的较小的外径,灵活的安装方式,超越的ANEXT指标,将逐渐成为铜缆的主流产品。

2 接地对万兆屏蔽布线的影响

通常认为,屏蔽层是很长的金属,所以可以看作是天线。因此有人担心的是屏蔽层会吸收环境中的信号或双绞线上的辐射信号.事实上,在某种程度上看,屏蔽层以及在UTP线缆上的铜平衡双绞线都可作为天线。不同的是,从简易环形天线上表现出的结果来看,在同样环境下,耦合在屏蔽层上的噪声强度要比非屏蔽双绞线小100到1000倍,这是由于内部良好的设计以及屏蔽装置能将共模阻抗接地。以下是对两种不同类型的信号干扰的分析,它们可以作用于平衡双绞线布线的抗噪声干扰性能:低于30MHz及高于30MHz。

在频率低于30 MHz的情况下,环境中的噪声电流可以穿透屏蔽层,作用于双绞线。然而,简化的环形天线显示,这些信号的强度是比较小的(大部分衰减是由于铝箔的吸收损失),即同样环境下,非屏蔽双绞线受到的电场强度更高。

庆幸的是,线缆本身的平衡性能足以达到30MHz,以确保无论是否整体屏蔽,都能从干扰源得到最小的感应。因为趋肤作用,以及内部绞对结构是完全抗干扰的,在频率超过30MHz时,环境噪声电流无法穿透屏蔽层。但对于UTP系统,在频率较高时,平衡性能已不足以确保足够的抗噪性能。这会对布线系统中DSP技术要求的信噪比水平的保持产生负面影响。

线缆成为天线的可能性可以通过实验验证,安排两个平衡线缆线路,将一个信号输入线缆,对传输天线的扫频范围进行仿真,并测量相邻线缆的干扰。作为一个经验法则:噪声源频率越高,干扰的电势也就越高。如图1所示,两个UTP线缆之间的耦合(用黑色表示)比两个正确接地的F/UTP线缆(用兰色表示)要差最少40d B。应当指出,40d B的幅度相当于100倍的电压耦合,从而确定了模拟预测结果。显然,UTP线缆的辐射和接收(作为天线)比F/UTP线缆大得多!

第二个误区是关于屏蔽层中的共模信号只能通过一个低阻抗接地路径耗散的错误观念。有人担心一个不接地的屏蔽装置将辐射信号,这些信号在屏蔽层中“前后反射”和“增大”。事实是,即使没有接地,一个屏蔽装置还将使高频率的信号大幅衰减,这是因为由电阻、分布式并联电容和电感组成的低通滤波器。双绞线线缆两端不接地的结果,也可以用以前的实验方法验证。如图2所示,两个UTP线缆之间的耦合(用黑色表示)比两个未接地的F/UTP线缆(用兰色表示)要差最少20d B。应当指出的是,20d B的幅度相当于10倍的电压耦合。即使是在最恶劣的情况下,无接地条件,UTP线缆也比F/UTP起到有更强天线作用。

模拟与实验结果表明。屏蔽系统甚至是不当接地,相比于非屏蔽系统,针对30MHz以上的抗噪性能也有很大改善。

当然,完善的接地系统是屏蔽系统的基本要求,相关的布线标准都要求对屏蔽系统实施可靠的接地以确保其优异的EMI特性。

3 结论

F/UTP布线系统具有最大的线槽填充率,线缆外皮不易受挤压变形,而且具有外来串扰接近零、支持高密度安装的特点,支持10GBASE-T应用,适用于数据中心应用环境。其端接和接地工艺快速、简单,线缆可以堆叠,跳线可以集束,对于线缆捆绑固定没有严格限制。市场方面具有很强的竞争优势,能够保证投资回报最大化,是10GBASE-T用户的最佳选择。

美国西蒙公司大中国区技术部经理。中国综合布线工作组副组长,数据中心布线课题组技术负责人,参与编写技术白皮书。

摘要：高效、安全的布线系统是提升数据中心网络通信系统性能的关键。本文从抗串扰性、散热和节能效果等方面,对万兆屏蔽布线和非屏蔽布线两种方案进行了比较,指出数据中心布线更适合采用万兆屏蔽布线方案。同时,对万兆屏蔽布线系统的性能进行了简要的阐述。

屏蔽布线系统篇6

为了面向未来的网络应用，数据中心内部的网络传输速率需求增长迅速。随着10GBase-T标准的正式颁布，万兆铜缆成为数据中心的热门首选。而处理芯片技术的发展也使服务器设备变得更小更强大，相当于同样的安装环境里可以容纳更多的设备，需要更高的线缆密度。从而也对高密度环境下如何控制线路间的干扰提出了新的挑战。

万兆应用除了原来6类标准定义的一些性能参数外，还多了一个关键的性能参数，即线间串扰，也称外部串扰。而且该指标不能通过增加设备的信号处理器等技术来消除，必须在物理层的布线系统上解决。

1 数据中心万兆屏蔽布线和非屏蔽布线方案比较

1.1 抗串扰性能比较分析

万兆屏蔽的屏蔽层与生俱来的特点解决了相邻线缆间的外来串扰影响，其优异的外部串扰性能，比非屏蔽的串扰性能要好上20dB，从而无需进行该指标的现场测试。而对万兆非屏蔽来说，外部串扰的现场测试却是不可缺少的。由于外部串扰需要考虑“6包1”的测试环境，在实际布线工程中，要求对每条非屏蔽链路都进行100%外部串扰测试是不切实际的。在大多数情况下，测试所有可能的线对组合的外部串扰从经济角度讲并不可行或难以承受。即使是抽样测试，也需要大量的人力和时间投入，这对用户来说难以得到保障。万兆屏蔽除了更卓越的ANEXT指标使其免于现场测试外，其屏蔽层对噪声的免疫性可以为高速率信号传输提供更好的保证，更能胜任噪音环境下的无故障运行，另外屏蔽系统可以排除外界辐射，从而提高信号的安全性。

从目前市场上发布的万兆非屏蔽来看，为了达到ANEXT的指标，一般通过增加线缆外径来加大线缆之间的实际距离来实现，但过粗的外径使得万兆非屏蔽需要更多更大的管槽，同时需要更大的弯曲半径，受限制的线缆绑扎带，而且万兆非屏蔽不可与5e类或6类混合在一个线槽或桥架里，以免因为不同速率的信号传输影响ANEXT指标。而万兆屏蔽系统则没有这些捆绑或共享的安装限制，其比万兆非屏蔽更细的线缆外径可以提高管槽的容积利用率，降低对弯曲半径的要求，高于非屏蔽20d B的ANEXT性能余量不仅提高了线路和端口的使用密度，同时保证信号传输的稳定高效。

1.2 散热及节能效果比较

另外，由于数据中心的高密度，还需要考虑重要的散热和节能方面，万兆屏蔽系统拥有更好的散热功能。根据TIA和ISO/IEC标准委员会的理论和实验数据显示：在同样的直流电穿过线对时，UTP非屏蔽系统会比F/UTP屏蔽系统升高两倍的温度。原因是因为金属屏蔽层的导电性和散热能力比起护套材料高很多。另外，万兆屏蔽更细的外径也使得线缆占用空间大大减小，增强了空气的流通性，利于数据中心的散热和节能。

总而言之，进入万兆应用领域以后，屏蔽系统得益于更适合数据中心结构较小的外径，灵活的安装方式，超越的ANEXT指标将逐渐成为铜缆的主流产品。

2 接地对万兆屏蔽布线的影响

通常认为，屏蔽层是很长的金属，可以看作是天线。因此有人担心屏蔽层会吸收环境中的信号或双绞线上的辐射信号。事实上，在某种程度上看，屏蔽层以及在UTP线缆上的铜平衡双绞线都可作为天线。不同的是，从简易环形天线上表现出的结果来看，在同样环境下，耦合在屏蔽层上的噪声强度要比非屏蔽双绞线小100～1000倍。这是由于内部良好的设计以及屏蔽装置能将共模阻抗接地。以下是对两种不同类型的信号干扰的分析，它们可以作用于平衡双绞线布线的抗噪声干扰性能：低于30MHz及高于30MHz。

在频率低于30MHz的情况下，环境中的噪声电流可以穿透屏蔽层，作用于双绞线。然而，简化的环形天线显示，这些信号的强度是比较小的(大部分衰减是由于铝箔的吸收损失)，即同样环境下，非屏蔽双绞线受到的电场强度更高。

庆幸的是，线缆本身的平衡性能足以达到30MHz，以确保无论是否整体屏蔽，都能从干扰源得到最小的感应。因为趋肤作用，以及内部绞对结构是完全抗干扰的，在频率超过30MHz时，环境噪声电流无法穿透屏蔽层。但对于UTP系统，在频率较高时，平衡性能已不足以确保足够的抗噪性能。这会对布线系统中DSP技术要求的信噪比水平产生负面影响。

线缆成为天线的可能性可以通过实验验证，安排两个平衡线缆线路，将一个信号输入线缆，对传输天线的扫频范围进行仿真，并测量相邻线缆的干扰。作为一个经验法则：噪声源频率越高，干扰的电势也就越高。如图1所示，两个UTP线缆之间的耦合(用实线表示)比两个正确接地的F/UTP线缆(用虚线表示)要差40d B。应当指出，40dB的幅度相当于100倍的电压耦合，从而确定模拟预测结果。显然，UTP线缆的辐射和接收(作为天线)比F/UTP线缆大得多。

第二个误区是关于屏蔽层中的共模信号只能通过一个低阻抗接地路径耗散的错误观念。有人担心一个不接地的屏蔽装置将辐射信号，这些信号在屏蔽层中“前后反射”和“增大”。事实是，即使没有接地，一个屏蔽装置还使高频率的信号大幅衰减, 这是因为由电阻、分布式并联电容和电感组成的低通滤波器。双绞线线缆两端不接地的结果, 也可以用以前的实验方法验证。如图2所示, 两个UTP线缆之间的耦合 (用实线表示) 比两个未接地的F/UTP线缆 (用虚线表示) 要差最少20dB。应当指出的是, 20dB的幅度相当于10倍的电压耦合。即使是在最恶劣的情况下, 无接地条件, UTP线缆也比F/UTP起到有更强天线作用。

模拟与实验结果表明。屏蔽系统甚至是不做接地，相比于非屏蔽系统，针对30MHz以上的抗噪性能也有很大改善。

当然，完善的接地系统是屏蔽系统的基本要求, 相关的布线标准都要求对屏蔽系统实施可靠的接地以确保其优异的EMI特性。

3 结束语

F/UTP布线系统具有最大的线槽填充率，线缆外皮不易受挤压变形，而且具有外来串扰接近零、支持高密度安装的特点，支持10GBase-T应用，适用于数据中心应用环境。其端接和接地工艺快速、简单，线缆可以堆叠，跳线可以集束，对于线缆捆绑固定没有严格限制。市场方面具有很强的竞争优势，能够保证投资回报最大化，是10GBase-T用户的最佳选择。

摘要：高效、安全的布线系统是提升数据中心网络通信系统性能的关键。从抗串扰性、散热和节能效果等方面, 对万兆屏蔽布线和非屏蔽布线两种方案进行比较, 最终指出数据中心布线更适合采用万兆屏蔽布线方案。在此, 笔者对万兆屏蔽布线系统的性能进行简要的阐述。

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