万兆应用是选屏蔽布线还是非屏蔽布线

万兆应用是选屏蔽布线还是非屏蔽布线

美国西蒙公司    李常力

目前我们有个数据中心希望采用万兆应用，请问应该采用万兆屏蔽还是万兆非屏蔽?    数据中心对数据传输一般有准确率高，抗干扰能力强，误码率小，安全性好等要求。以目前的行业技术水平来讲，万兆屏蔽系统是一个理想的选择。因为到了万兆应用，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。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ANEXT的现场测试却是不可缺少。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20dB的ANEXT性能余量不仅提高线路和端口的使用密度，同时保证信号传输的稳定高效。    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。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，增强空气的流通性，利于数据中心的散热和节能。    根据 BSRIA 发布的新闻稿，在所有的数据中心被访问者中，计划采用6类、6A类、7类的比例是差不多，但在选择10G铜揽链路的用户中，有75%都计划采用屏蔽的布线解决方案。    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。

如果我们采用万兆屏蔽系统，万一接地做得不好，会否出现更高的干扰。    其实针对屏蔽布线系统，市场上的确出现过一些不科学的“屏蔽误区”：     （1）屏蔽的误区一    误解：屏蔽层是一长段金属，就像天线一样。    担心：屏蔽会从外界吸收信号，并向外界辐射双绞线对上传输的信号。    事实：从某种意义上讲，屏蔽层和双绞平衡铜缆都像天线一样，由于平衡传输的结构，低于30MHz的信号不会影响非屏蔽/屏蔽布线，高于30MHz的信号无法穿透屏蔽层，测试模型的验证数据如图1所示。

图1

F/UTP布线比UTP系统提供40dB的抗噪音余量空间，40dB等效于耦合信号强度降低100倍。    （2）屏蔽的误区二    误解：出现在屏蔽层上的噪音信号只能经由接地连接消除。    担心：未接地的屏蔽层会辐射和放大吸收信号。    事实：尽管未接地，屏蔽层仍能因其电阻、分布电抗和串联电感而形成的低通过滤作用，极大地衰减高频信号，测试模型的验证数据如图2所示。

图2

未接地的F/UTP布线比UTP系统提供20dB的抗噪音余量空间，20dB等效于耦合信号强度降低10倍。    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。西蒙万兆屏蔽系统的接地非常容易，免打线的屏蔽模块在结构设计上充分考虑现场安装的特点，通过一个简单的闭合罩壳的动作一次完成线对的端接和屏蔽层的连接，无须考虑额外的步骤；而在机房的配线架安装时，与配线架一体的接地簧片自动地卡到安装位的屏蔽模块金属外罩可靠接触，完成模块与配线架的接地联接，安装者需要操作的只是用适当长度的6AWG接地连接线联接配线架接地端子（螺母）和机房的接地母线板即可。

支持万兆应用的屏蔽超6类布线系统，请问应该安装工艺是否很复杂？工期会不会变得很长？此外，性能是否能有保障？    支持万兆应用的屏蔽超6类布线，在保障非常高的传输性能的同时，安装工艺也并不复杂。具有一定工程经验的集成公司均可完成。尤其是经过厂家专门的产品培训后，更应该没有问题。以西蒙最新推出的Z-MAX超6类F/UTP产品举例（如图3所示）：Z-MAX是西蒙最新推出的全系列超6类产品，包括全新设计的新一代6A类屏蔽、非屏蔽模块、RJ45插头、跳线、配线架、端接工具等全线产品。其中Z-MAX平均每个超6类屏蔽模块端接的时间，包括从最初的线缆准备到模块端接全部完成，只需要60秒钟。这甚至比传统的6类非屏蔽模块端接还要快。原因Z-MAX产品全新的设计，大大优化的操作方法。无切割刀片或冲击打线，也不需要额外的步骤来完成线缆屏蔽层和门口的接地连接，只使用Z-tools进行简单的单手端接，不仅速度大大提高，端接性能得到彻底的保障。

图3

同时，为达到更高的超6类性能，Z-MAX还在如下方面具有创新的设计：    （1）专利的Smart Plug技术，消除传统Rj45插头的多变性    Z-MAX系统的优异性能的一个关键因素是我们的smart-plug技术。Z-MAX smart plug包含了一个经过调谐的、通常只用于模块的印刷电路板（PCB），以取得高性能的调谐。这种改进将PCB的调谐能力和稳定性融入了行业标准的RJ45中，使Z-MAX接插跳线具有了不可逾越的性能。    ◆ 稳定的NEXT值提供了调谐到较高信道的性能水平的能力；    ◆ 先进的触点技术和自动装配带来了与压接式插头相比更小的性能变化；    ◆ Smart-Plug完全向下兼容并符合标准 ；    ◆  基于PCB的触点消除了传统接线中存在的线对交叉情况。    （2）Zero-Cross™端接    线对的交叉一直以来被认为是连接器系统的多变性和性能降级的一个起因。Z-MAX端接模块的线性设计使导线可自然地插入到位，无需线对交叉。     ◆ 消除了所有其它RJ45模块中存在的杂音和干扰的一个主要起因；    ◆ 维护和保护线对结构，以优化传输性能的稳定性。    （3）IDC触点的斜向分布     西蒙的工程师在开发斜向分布的IDC触点技术时“另辟蹊径”。这种独特的配置将触点放置在同一平面上，但又使Z-MAX模块内每个独立触点的排列各不相同。这种设计与触点传统的矩形分布相比提供显著的性能优点。    ◆ 使相邻模块的线对间的隔离最大化，使得哪怕在最密集的6A类配，线环境中的外来串扰也可降至最低；    ◆ 增强模块中的NEXT性能；    ◆ 全封闭的IDC消除未绝缘的导线的暴露。    西蒙的Z-MAX 6A类屏蔽端到端解决方案具有稳定的业界最佳性能、无可比拟的可用性和端接速度以及屏蔽布线系统的安全性和强劲的抗干扰性，还可以更高的端接模块。    Z-MAX 6A类屏蔽配线架在1U空间可以实现48个端口。是目前6A产品中绝无仅有的最高密度。    （4）结论：F/UTP屏蔽6A类解决方案 = 最大密度的10G    最适用于数据中心应用环境，保证投资回报最大化，支持10GBase-T应用，对于线缆捆绑固定没有严格限制，线缆可以堆叠，跳线可以集束。    基于针对以下因素的优异表现，F/UTP布线是10GBase-T用户的最佳选择。    ◆ 最大的线槽填充率；    ◆ 线缆外皮不易受挤压变形；    ◆ 接近零外来串扰；    ◆ 快速简单的端接和接地工艺；    ◆ 有竞争力的价格优势；    ◆ 支持高密度安装。

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