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综合布线6A系统的探讨---屏蔽线缆的优势

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屏蔽布线系统源于欧洲,它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层,利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能,屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用,因而具有非常好的电磁兼容EMC)特性。

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对于双绞线传输万兆的标准TIA/EIATR-42.7子委员会及其IEEE协调委员会是2007728日发布TIA/EIA568B.2-10最新的第五份草案,作为附10TIA/EIA568B.2标准。该草案针IEEE802.3an10Gbase-T100m传输距离500MHZ带宽要求定义了一套全新的增强6Cat6A)布线系统包括连接器件、线缆、跳线技术性能标准以及现场测ANEXT的方法,其中关于测试插头回波损耗、非平衡直流电阻等技术参数有待进一步确定。

经过又一轮的认真论证和投票TIATR42工程委员会终于200828日批准颁TIA6A标准TIA568B.2-10),其代表500MHz定义下网络电缆要求的高级设置6A标准与先前的标准完全兼容,包Category6Category5eCategory5

IBM ACS对于最新的超六类Cat.6A10G铜缆传输标准,采用S/FTP线对单对铝箔屏蔽加上包裹在四对线的外层的铜质编织网屏蔽的线缆结构。

屏蔽布线系统源于欧洲,它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层,利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能,屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用,因而具有非常好的电磁兼容EMC)特性。

电磁兼容EMC)是指电子设备或网络系统具有一定的抵抗电磁干扰的能力,同时不能产生过量的电磁辐射。也就是说,要求该设备或网络系统能够在比较恶劣的电磁环境中正常工作,同时又不能辐射过量的电磁波干扰周围其它设备及网络的正常工作。

U/UTP(非屏)电缆的平衡特性并不只取决于部件本身的质量(如绞对),而会受到周围环境的影响。因U/UTP(非屏蔽)周围的金属、隐蔽、施工中的牵拉、弯曲等等情况都会破坏其平衡特性,从而降EMC性能。

所以,要获得持久不变的平衡特性,只有一个解决方案:在所有芯线外加多一层铝箔进行接地。铝箔为脆弱的双绞芯线增加了保护,同时U/UTP(非屏蔽)电缆人为的创造了一个平衡环境。从而形成我们现在所说的屏蔽线缆。

屏蔽电缆的屏蔽原理不同于双绞的平衡抵消原理,屏蔽电缆是在四对双绞线的外面加多一层或两层铝箔,利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应原理(所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布,频率越高,趋肤深度越小,即频率越高,电磁波的穿透能力越弱),有效的防止外部电磁干扰进入电缆,同时也阻止内部信号辐射出去,干扰其它设备的工作。

实验表明,频率超5MHz的电磁波只能透38μm厚的铝箔。如果让屏蔽层的厚度超38μm,就使能够透过屏蔽层进入电缆内部的电磁干扰的频率主要5MHz以下。而对5MHz以下的低频干扰可应用双绞线的平衡原理有效的抵消。

根据布线最早的定义,分为非屏蔽线-UTP和屏蔽线-STP两种。后来随着技术的发展和各家不同的工艺,衍生出了很多不同屏蔽的种类

1 F/UTP  Foil Screened Cable 单层的铝箔屏蔽结构

2 Foil and Braid Screened Cable 铝箔和铜质编织网双层屏蔽结构

a) SF/UTP 铝箔和铜质编织网同时包裹在四对线的外层

b) S/FTP (PIMF) 线对单对铝箔屏蔽加上包裹在四对线的外层的铜质编织网

PIMF = Pair in Metal Foil

c) SS/UTP 双层的铝箔屏蔽结构

屏蔽电缆抵抗外界干扰主要体现在:信号传输的完整性可以通过屏蔽系统得到一定的保证。屏蔽布线系统可以防止传输数据受到外界电磁干扰和射频干扰的影响。电磁干扰EMI)主要是低频干扰,马达、荧光灯以及电源线是通常的电磁干扰源。射频干扰RFI)是高频干扰,主要是无线频率干扰,包括无线电、电视转播、雷达及其他无线通信。

对于抵抗电磁干扰,选择编织层屏蔽最为有效,也就是金属网屏蔽,因其具有较低的临界电阻。而对于射频干扰,金属箔层屏蔽最有效,因为金属网屏蔽所产生的缝隙可使得高频信号自由地进出。对于高低频混合的干扰场,则要采用金属箔层加金属网的组合屏蔽方式,也就S/FTP形式的双层屏蔽电缆,这样可使得金属网屏蔽适用于低频范围的干扰,金属箔屏蔽适用于高频范围的干扰。

对于综合布线的传输品质而言,屏蔽综合布线能够提供更高的性能。

比较综合布线的性能,首先要从数据传输品质说起。衡量数据传输品质的基本参数是误码率,根据实验室对于非屏蔽综合布线与屏蔽综合布线的误码率的对比测试,屏蔽接地以后,即使是单端接地,误码率也要比非屏蔽2个数量级,传输品质就大大高于非屏蔽线缆。

另一方面,我们又比较了数据的传输率,根据香浓定理:最大数据传输 (bps) = x Logv ( 1 + SNR) ,可以看出,影响最大数据传输率的因素有两1是带宽2是噪音;

同一类别的屏蔽线缆和非屏蔽线缆的带宽是相同的,但是对于噪音的抑制能力却有着显著的区别。

STP: 屏蔽接地的线缆上允许受到的最大噪音级别:

0.5V   (with 40 dB screen efficiency)

UTP: 线缆上允许的最大噪音级:  0.015 V

STP 在接地系统上的耐受噪音级别 UTP 30倍以!!

从而,可以看到屏蔽系统比非屏蔽系统在抵抗噪音方面有着先天的优势。随着技术的发展,噪音的抑制在数据的传输过程中越来越重要,尤其是对于最新的超六类Cat.6A10G铜缆传输标准而言,除了标准中有提出的关于外部线缆与线缆间的干扰之外,在实际的场合中,还会受到各种强电及无线电对于线缆的干扰,此时屏蔽线缆的传输性能及传输速率与非屏蔽线缆相比将会表现的尤为出色及明显;同时,对于最新的超六类Cat.6A10G铜缆传输标准,施工也会变得愈加重要,非屏蔽线缆微小的结点都会造成线对间绞距的破坏,从而影响整个系统的性能;屏蔽线缆由于屏蔽层的存在,反而可以忽视掉这些微小的损耗,提高施工的效率。

 

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