首先,我們給大家舉個例子有助于大家好理解一下串擾顯現(xiàn),當我們在接聽撥打座機時,這時旁邊的手機響了,我們會發(fā)現(xiàn)座機里會出現(xiàn)非常大的滋滋噪聲,這就是手機的信號進到座機的線纜中被話筒所接收到,聽到的滋滋聲的噪聲就是一種串擾噪聲。我們現(xiàn)在使用的雙絞線的雙絞結構本身目的就是降低線纜收到串擾噪聲的影響。
雙絞線的串擾就是其中一個線對被相鄰的線對的信號串進來所干擾就是串擾。串擾本身是消除不了的,但只要控制在標準所要求以內就不會對網(wǎng)絡傳輸產生大的影響。
我們通過上圖可以看到左邊正常發(fā)送信號,當信號在傳送中有部分信號泄露出來,到了相鄰的線對中這對于相鄰線對來說,就是干擾信號,干擾信號會分別向兩個方向進行傳輸,傳輸?shù)街鞫嗽O備的干擾信號,叫做NEXT近端串擾;傳輸?shù)竭h端設備的干擾信號,叫做FEXT遠端串擾。
串擾是雙絞線在傳輸信號時是多發(fā)的一種干擾。串擾本身類似噪聲干擾,串擾的出現(xiàn)會對我們線纜中傳輸?shù)恼P盘枙a生非常大的影響,破壞原來正常傳輸?shù)男盘柾瑫r也會被錯誤識別成其他信號,會造成信號出現(xiàn)異常,比如會出現(xiàn)誤碼、丟包或者亂序、重傳等現(xiàn)象。造成網(wǎng)絡間歇性時斷時續(xù)、網(wǎng)絡速度比較慢故障。串擾導致故障占到網(wǎng)絡故障的大約30%。
串擾指標不合格大多數(shù)是因為線纜本身的質量問題,或者是施工中安裝工藝不達標造成的,一般多發(fā)在線纜的兩端模塊位置。
]]>那么,為什么通訊電纜是雙絞線結構,而輸電電線卻是直的?這完全是出于帶寬的考慮。電力信號的頻率很低,因此無需擔心帶寬,但這卻是通訊電纜需要考慮的問題。沿著電線傳輸?shù)母哳l信號會產生磁場,在臨近電纜中引起感應信號。這些感應信號被稱為“串擾”,因為在使用老式的模擬電話線路時,你經常可以聽到電話中的背景對話,而這正是感應信號造成的。
想象一下,你電腦的網(wǎng)絡接口正在傳輸一個信號。當一個信號從發(fā)送端線路發(fā)出時,接收端線路會同時產生一個感應信號。這樣麻煩就來了,因為根據(jù)以太網(wǎng)的運行規(guī)則,如果其他人在“發(fā)言”(發(fā)送信號),你就得停止“發(fā)言”。但如果你的計算機每次試圖“發(fā)言”的時候,它都能聽到自己的發(fā)言,所以會立刻停止信號發(fā)送動作。如此一來,連電子郵件都發(fā)送不出去了。
事實上,感應信號的強度要比原始信號小很多倍,如此一來這個問題就沒那么嚴重了。但信號接收器需要非常靈敏。這是因為高頻信號在電纜中傳輸時會發(fā)生衰減。例如,IEEE 802.3標準對1000BASE-T雙絞線的信號規(guī)定最大損耗值為24dB,相當于信號抵達你的計算機以太網(wǎng)接口相比從遠端發(fā)射時的原始強度衰減6%。所以串擾信號不得超過這個水平。距離計算機接口越遠,接收信號的強度就越大,也越不容易受到串擾的影響。這意味著距離發(fā)射器最近的地方串擾問題最嚴重,因此這里的關鍵指標就被稱為近端串擾(NEXT)。
工程師們有很多巧妙的方法來解決近端串擾(NEXT)的問題。首先,數(shù)據(jù)信號會以“差分”模式編碼并輸入電纜,意思是一根導線上的每一個正脈沖都會同相對應的配對導線上的負脈沖形成匹配。這意味著電纜會產生強度相同但極性相反的電磁場,二者會相互抵消,從而消除串擾。但如果只是讓一對電纜彼此間保持平行,其中一根電纜會距離一個磁場更近,因此一根電纜的電磁場會比另一根稍強,最終還是會存在稍許串擾。
第二個方法是把電纜擰成麻花狀。這種方法會令電纜之間的距離發(fā)生變化,時而更靠近正極導線,時而更靠近負極導線。這有利于抵消感應效應,減少甚至消除串擾。但如果線對的絞距相同,則有可能在整個距離中與磁場保持相同的間距,造成更大的串擾。這時就需要引入第三根電纜,讓線對擁有不同的絞距,從而令它們在整個傳輸距離中不會與同一根導線保持相同的距離。
不同的絞距正是當你在使用電纜測試儀測試線對時發(fā)現(xiàn)它們有著不同長度的原因。如果將線對解開,平直地伸展開來,絞距大的電纜要更長一些。長度差異通常在5%或者更多。TIA標準對電纜長度的限制以最短的線對為準。
盡管導線在模塊(RJ-45)連接器中只在一小段距離中呈平行狀態(tài),但在安裝好的鏈路中,它們通常是最主要的近端串擾致因。而且在安裝連接器時,即使稍稍多解開一點纏繞也可能顯著增強感應效應,導致鏈路認證失敗。
較新的設計方案則通過其他方法來獲得更好的抗串擾性能,包括通過在電纜中使用隔層,更仔細地控制絞距,以及將線對粘合在一起。而一些新的技術,例如10GBASE-T和PoE,對鏈路的要求不僅僅是更優(yōu)秀的抗串擾性能。但在談到優(yōu)質布線時,串擾依然是最重要的參數(shù)之一。
現(xiàn)在我們從連訊達許工,理工科的角度來看一下:http://qqmmqq.cn/archives/next.html
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串擾會對具體的一對導線或整根電纜形成干擾,導致誤碼或數(shù)據(jù)無法傳輸。例如,您是否曾經在電話中聽到有其他人說話?這就是鄰近電話線之間相互干擾引起。
但是您理解測試平衡銅纜網(wǎng)絡布線系統(tǒng)時近端串擾和遠端串擾參數(shù)之間的區(qū)別嗎?作為我們“電纜測試101問”系列的一部分,我們認為值得深入地了解一下。
近端串擾,縮寫為NEXT,是衡量單鏈路/通道的一個性能參數(shù),測量從一對線耦合到另一對線的信號。引起干擾的線對被稱為“干擾線對”,而受串擾影響的線對被稱為“被干擾線對”。
NEXT以分貝(dB)為單位表示,隨傳輸頻率的變化而變化,較高頻率產生的干擾較大。dB值越大,被干擾鏈路/通道受到的串擾越小。例如,可傳輸高達100 MHz的5e類電纜,在20 MHz時的NEXT值可能為45.8 dB,而在100 MHz時的NEXT值可能為35.3 dB,說明低頻時的NEXT性能較好。
測量結果被稱為“近端”串擾是因為測量的是鏈路/通道信號源一端的串擾。
雙絞線有利于抵消NEXT——每對線上不同的對絞率可防止線對從鄰近線對拾取信號。所以保證線對的對絞盡量靠近接線端子非常重要。每類線的對絞率也針對串擾性能進行優(yōu)化,并改進隔離。所以,對于支持250 Mhz的6類電纜,100 MHz時的NEXT值為44.3 dB,而5e類線在相同頻率下的NEXT值為35.3 dB。
功率和近端串擾,縮寫為PSNEXT,是所有鄰近線對的NEXT測量值的簡單求和。NEXT表示電纜中4對線中的3對線分別在另外1對線上引起的串擾。PSNEXT是所有三對鄰近線的串擾值之和,表示網(wǎng)絡中所有4對線都傳輸信號時(例如1000BASE-T),對其中1對線的影響有多嚴重。
最后一點,也同樣非常重要的一點,近端串擾測試包括PSACRN——近端功率和衰減串擾比(之前稱為PSACR,但為了區(qū)別于下文介紹的PSACRF,修改了名稱)。利用PSNEXT和插入損耗值(參見“電纜測試101問”系列中關于插入損耗的內容)進行計算,能夠說明每對線的衰減與從其他三對線中接收的組合串擾之間的不同。目的是確保接受到的信號與電纜中的噪聲相比足夠強。PSACRN值越高,性能越好。
遠端串擾縮寫為FEXT,也在一個通道內測量。遠端串擾與NEXT有很多相似之處,但在通道的遠端測量。然而,F(xiàn)EXT本身不能說明信號在一定距離內的衰減。
為提供信息量更多的結果,將衰減(插入損耗)從FEXT結果中去除,稱為等效遠端串擾。最近幾年,TIA將該參數(shù)重新命名為遠端衰減串擾比,簡稱為ACRF。
與NEXT一樣,將三個干擾線對中每對的ACRF測量結果求和,得到功率和ACRF (PSACRF)。TIA修改參數(shù)名稱之前,PSACRF參數(shù)過去指功率和ELFEXT (PSELFEXT)。
那么關于外部串擾呢?在為了支持10GBASE-T應用而升級到更高頻率的6A類之后,我們現(xiàn)在必須關心電纜之間而不僅僅是電纜內部的串擾。在接下來的101問系列中,我們將探討外部串擾參數(shù)(提醒:有多個參數(shù))。
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對于網(wǎng)線生產廠家,多數(shù)情況下主要考核同一根網(wǎng)線中的四對或兩對雙絞線彼此之間的干擾,其次是纜間干擾。即主要考核第一類干擾和第二類干擾。例如,三類線系統(tǒng)一般只要求測試 NEXT(近端串擾),而超五類及以上規(guī)格的鏈路則要求增加測試 PS ?NEXT(綜合近端串擾)和 PS ?FEXT(綜合遠端串擾)。但如果生產的 Cat6a 網(wǎng)線,則還要考察外部串擾(纜間干擾)。Cat6 網(wǎng)線如果被用于萬兆應用,也必須測試纜間干擾(外部串擾 ?AXT)。
那么,PS NEXT 是什么參數(shù)呢?
PS 是英文Power Sum(功率和)的縮寫,意思是將網(wǎng)線中從其它三對雙絞線輻射過來的(串擾)功率都加到被測試的那對線對上(此即我們常說的“三擾一”)。例如,要測試 1-2 線對收到的來自鄰近線對的所有近端串擾功率(NEXT),則需要把其它三對雙絞線(3-6 線對、4-5 線對、7-8 線對)分別輻射到 1-2 線對的近端串擾信號功率相加求“功率和(Power ?Sum)”—此即“三擾一”的含義。只有這樣才是 1-2 線對在工作時真正可能收到的全部近端串擾的綜合功率。對于近端串擾,這個“三擾一”后的參數(shù)就叫做綜合近端串擾(PS NEXT),有的文件將其直譯為“近端串擾功率和”、“近端串音功率加”、“綜合近端串音”等等。類似地,對于遠端串擾,這個參數(shù)叫綜合遠端串擾(PS FEXT),有的文件將其直譯為“遠端串擾功率和”、“遠端串音功率加”、“綜合遠端串音”等等。
如果是三類線,由于多數(shù)情形只使用兩對雙絞線,通常沒有“三擾一”的情形出現(xiàn),加上信號工作頻率低,輻射干擾弱,所以當初制定的老的三類線標準中(如 TSB-67)一般不要求測試 PS NEXT 和 PSFEXT 等參數(shù)。
如果是超五類網(wǎng)線,由于其工作頻率上限為 100MHz,輻射干擾較強,可以穩(wěn)定地支持1G Base-T 的千兆以太網(wǎng)。與 10Base-T 和 100Base-T 以太網(wǎng)不同,千兆以太網(wǎng)需要網(wǎng)線當中的四對雙絞線都投入使用,是典型的“三擾一”的情形,所以必須測試 PS NEXT 和 PS FEXT。
五類線比較特殊,較低規(guī)格的五類線標準(比如 TSB-67)不要求測試 ?PS NEXT,而較高的五類線標準(比如 TSB-95,它支持 1000Base-T 以太網(wǎng)!),則要求測試 PS NEXT。五類線標準已經被廢棄,如果現(xiàn)在的標準中提到五類線,默認是指超五類線(Cat5e 或 ?Class D)。
如果是高性能的 Cat6a 網(wǎng)線(或 Cat6 用于支持萬兆),那么就要考核第二類干擾了。也就是要測試從鄰近的網(wǎng)線輻射過來的串擾—纜間輻射(注意,是指鄰近網(wǎng)線而不是鄰近的雙絞線線對),即測試兩根網(wǎng)線之間的串擾量(Alien NEXT,即外部串擾,縮寫為 ANEXT)。前面說過,電磁波頻率越高,其輻射能力也越強,對周圍空間產生的干擾也就越大。Cat6a 網(wǎng)線的工作頻率增高至 500MHz ?(Cat5e 僅為 100MHz),所以會對鄰近網(wǎng)線產生不容忽視的電磁輻射干擾,特別是上機架、走橋架、穿管捆扎的布線,由于網(wǎng)線之間挨得很緊,高頻干擾的數(shù)量相當可觀。通常,不建議將電纜布放后捆成大捆,如果 ANEXT 等參數(shù)測試不合格,就要改成小捆,如果改成 6 根一小捆后還不合格,就只能判定整個布線系統(tǒng)都不合格。
對于第三類干擾,即所謂外部輻射干擾是指除了鄰近網(wǎng)線的 ANEXT 外,從空間傳來的其它輻射干擾,標準早期中沒有要求對這類干擾進行測試,但前提條件是布線系統(tǒng)需要走專門的弱電井布線,或者與強電設備和強輻射設備保持規(guī)定的空間距離。由于實際環(huán)境有時并不理想,干擾信號比較強,部分鏈路在設計和施工時也無法預設投入使用后的真實電磁環(huán)境,所以,新的標準要求測試平衡參數(shù)(例如后面將介紹的 TCL、TCTL 等參數(shù),TIA568C:2010 ?、ISO11801:2010),以考察可能的外來共模干擾轉換為差模干擾的水平。質量要求比較高的用戶還希望對干擾值做一些檢測。此時雖然標準沒有規(guī)定進行測試,但可以使用 Fluke DSP-4000和 DTX- 系列電纜分析儀(DTX-1800,DTX-1500)做“噪聲檢測”計數(shù),以此確定噪聲干擾是否過大。不過,噪聲檢測的門限值需要用戶自己定義(標準沒有給出參考值—-儀器有推薦值)。另外,也可以測試ANEXT、AFEXT 來近似推算和指代來自鄰近電力線的高頻諧波的干擾系數(shù)。
對于第四類干擾,即接地回路干擾,因為測試比較復雜,標準當中也未作規(guī)定,只是對屏蔽層的物理直流連通性做了一定要求—-即要求接地系統(tǒng)按規(guī)定進行了屏蔽層的直流連接,接地電阻值達到相關標準的要求。由于屏蔽層可能存在虛接地的現(xiàn)象,這會導致外部串擾等參數(shù)明顯劣化,所以需要對屏蔽布線系統(tǒng)進行虛接地檢測。虛接地是指屏蔽層雖未連通,但兩端模塊卻通過機架和機架地實現(xiàn)了屏蔽層的“假連通”。DSX-5000 電纜分析儀可以識別“虛接地”。DSP -4000和 DTX 系列(DT-1800,DTX-1500)則不能。
間接的方法是采用吞吐率、丟包率測試的方法來綜合衡量第三類和第四類干擾。這需要待設備全部投入運行后進行大流量加壓測試(可參見 GB21671-2008)。
]]>近端串擾損耗(NEXT)?一條鏈路中,處于雙絞線一側的某發(fā)送線對對于同側的其他相鄰(接收)線對通過電磁感應所造成的信號耦合,即近端串擾。定義近端串擾值(dB)和導致該串擾的發(fā)送信號(參考值定為0dB)之差值(dB)為近端串擾損耗。越大的NEXT值近端串擾損耗越大。由于近端串擾在測量是對信號的拾取是有靈敏度差別的,處于40米以外的近端串擾信號是不精確的,所以鏈路認證測試在該值上要求兩端測試。
近端串擾與雙絞線類別、連接方式、頻率值、施工工藝有關。在接點圖正常的情況下,該值如果出現(xiàn)負數(shù),一般的原因應該與雙絞線質量和施工工藝有關。對雙絞線質量影響很大的因素是在生產過程中產生的,在串連機上包好絕緣層的芯線其同芯度的偏差;對絞工序的密度、均勻度、粘合度;成纜時的綜合絞距、四對芯線平衡性;包外絕緣層過程中對四對纜芯的結構破壞等。一條合格的雙絞電纜,其性能要完全達到標準規(guī)定的參數(shù)要求,生產單位必須在規(guī)格設定、原材料采購、生產設備、人員素質等各方面都嚴格把關。
對于出廠前引起的質量問題,一般在施工前驗收就可以排除。而施工工藝才是與廣大從業(yè)人員最為相關的部分。為了得到更好的工程余量,我們建議工程實施時盡量以標準為依止,在結構設計、路由配置、機房定位時把可能出問題的因素減少到最小;同時在指導施工時控制工人的拉線力度、彎曲半徑、開對長度等。如果驗收時出現(xiàn)有信息點近端串擾值為負數(shù)的,此時應該從驗收測試的鏈路模型開始考慮,對于T568B及以后的標準,Basic?Link基本鏈路已經給淘汰了,而替代它的Permanent?Link永久鏈路在長度上同樣是控制在90米的最大限度,超出這一長度的鏈路各種參數(shù)在測試時很容易就出現(xiàn)負值,此時如果采用Channel信道測試則結果可能還處于正常的范圍。另一方面,檢查配線架及信息模塊的端接情況,把對絞開對距離控制在標準許可的范圍內(三類7cm、五類以上1.3cm),過長的開對距離會使雙絞線的平衡結構得到極大的破壞,從而產生近端串擾。
參考閱讀:遠端串擾與近端串擾之謎 http://qqmmqq.cn/archives/next-fext.html
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上圖是國標GB50312-2007是要求測試的
福祿克DTX-1800測試表格
其實意思是一樣的,只是展現(xiàn)形式不一樣了。它們之間的一一對應關系如下:
1、接線圖:接線圖
7、等電平遠端串音功率和:PS ACR-F
9、傳播時延偏差:延時偏離
11、電阻:直流環(huán)路電阻(這里測試的電阻實際就是環(huán)路電阻)
]]>近端串音(NEXT):在布線系統(tǒng)信道的兩端,線對與線對之間的近端串音值均應符合表B.0.4-5的規(guī)定,并可參考表B.0.4-6所列關鍵頻率的近端串音建議值。
表B.0.4-5信道近端串音值
注:①NEXT計算值大于60.0dB時均按60.0dB考慮。②NEXT計算值大于65.0dB時均按65.0dB考慮。
表B.0.4-6信道近端串音建議值
頻率
(MHz) |
最小NEXT(dB) | |||||
A級 | B級 | C級 | D級 | E級 | F級 | |
0.1 | 27.0 | 40.0 | ||||
1 | 25.0 | 39.1 | 60.0 | 65.0 | 65.0 | |
16 | 19.4 | 43.6 | 53.2 | 65.0 | ||
100 | 30.1 | 39.9 | 62.9 | |||
250 | 33.1 | 56.9 | ||||
600 | 51.2 |
4近端串音功率和(PS?NEXT):只應用于布線系統(tǒng)的D、E、F級,信道的每一線對和布線的兩端均應符合PS?NEXT值要求,布線系統(tǒng)信道的最小PS?NEXT值應符合表B.0.4-7的規(guī)定,并可參考表B.0.4-8所列關鍵頻率的近端串音功率和建議值。
表B.0.4-7信道PS?NEXT值
注:①PSNEXT計算值大于57.0dB時均按57.0dB考慮。
②PS?NEXT計算值大于62.0dB時均按62.0dB考慮。
表B.0.4-8信道PS?NEXT建議值
頻率 | 最小PSNEXT(dB) | ||
(MHz) | D級 | E級 | F級 |
1 | 57.0 | 62.0 | 62.0 |
16 | 40.6 | 50.6 | 62.0 |
100 | 27.1 | 37.1 | 59.9 |
250 | 30.2 | 53.9 | |
600 | 48.2 |
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今天接到某線纜廠客戶電話:
問題:我今天測試超五類線材的時候,發(fā)現(xiàn)Next的余量為負數(shù),但是測試的結果居然是PASS,我的fluke DTX-1800儀器是不是出問題的?客戶很困惑,擔心是不是儀器出問題,其實這種情況也是有的。那原因是什么?
答:這就是3db,和4db原則了。如果在測試的頻帶內衰減小于3db的點,那這些點上所產生的回波損耗即使超過了標準所規(guī)定的極限,也可以認為對數(shù)據(jù)傳輸沒有太大的影響,而不作為最差的情況列出來,對于沒有圖形結果的數(shù)據(jù),測試報告是不體現(xiàn)這些點的,因為它們并不是最壞的情況,即當衰減小于3dB時,可以忽略回波損耗(Return Loss)值。這一原則都適用于TIA和ISO的標準。4dB原則-當回波損耗小于4dB時,可以忽略近端串擾(NEXT)值。
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