6A時代，再從模塊談起

文｜合保商貿（上海）有限公司 陳曉峰

6A時代，再從模塊談起

文｜合保商貿（上海）有限公司 陳曉峰

說到6A其實并不陌生，早在2004年IEEE 802.3an工作組和TIA TR-42.7已將擴展6類草案的帶寬頻率上限定義到了500MHz，隨后寫入了基于6類的TSB 155公告和6A類的TIA 568B.2-10的標準補充中。

2006年6月IEEE 10GBase-T批準頒布，隨著千兆位以太網應用向萬兆位以太網的升級演變，作為網絡傳輸承載子系統的結構化綜合布線系統，6類系統的250MHz帶寬已不能滿足萬兆速率的傳輸，由此TIA 568C于2009年發布，6A系統被認可，原先更早時期的5類已被取消。全球范圍內越來越多的項目建設已開始部署6A系統。

作為銅纜系統中和用戶接觸最密切的組件，自然會談到模塊，那么應用于6A系統的模塊同以往6類及以下級別的模塊有什么區別？和6A系統的特性又有什么關聯？本文就這些問題，結合美國合寶6A非屏蔽模塊的設計給出一些提示。

銅纜模塊作為用戶網絡接入最直接的連接器件，其跳線接入的插拔壽命、語音及數據接入的通用性考慮、模塊尺寸結構是否小型合理，安裝是否快速簡便、有無傳輸性能冗余設計等方面，都是影響6A模塊乃至整個6A系統最關鍵的因素。

（1）標準接口：首先，一個模塊是否優秀，最基本的是要做到標準接口，目前市場上有很多模塊接口采用非標準尺寸，選擇墻面安裝時，需配合特定的面板孔位才能安裝，如果選擇地面安裝方式，還需要為地面金屬插座配備特別的模塊安裝卡片才可以完成安裝，這樣的方式顯然不利于用戶的安裝使用。美國合寶6A模塊采用標準Keystone接口，內部RJ45插口，能夠方便的安裝于Keystone接口面板上，同時合寶提供的地面型金屬插座也無需另外配備模塊安裝卡片。

（2）可拆裝的防塵片設計：綜合布線系統一直以來對于連接件防塵的要求都非常重視，市場上普遍的設計是在插座面板上設置推拉式的防塵片以確保工作區插座的防塵，而插座模塊本身不具備防塵功能，這樣的設計勢必對于管理區域的配線架上長期空置或者備份預留的端口起不到任何防塵作用。還有一種常見的設計是將防塵片集成在插座模塊上以確保任何使用區域的防塵功能，但這又造成對于面板有特別要求的用戶不能采用自帶防塵片的模塊插座。

一個真正方便使用和做到100%防塵的設計才是問題的關鍵。筆者認為采用可拆裝式的防塵片設計能很好的解決這個問題。美國合寶6A模塊采用的即是可拆裝式的鉸鏈型防塵片，且防塵片本身可以做到對于模塊插口100%密閉覆蓋，真正做到全防塵功能，可拆裝式的設計也適用于任何面板及管理區域。

（3）小尺寸設計和環保的包裝：綜合布線發展到6A，銅纜的外部直徑也在不斷的增加，特別是對于6A非屏蔽線纜。這是非屏蔽銅纜傳輸萬兆時，其內部結構設計的必然結果。在86型底盒中，隨著線纜外徑的增加占據了大量的空間，如果插座模塊設計時同樣加大了尺寸，勢必造成安裝底盒內部空間的狹小，模塊的小型化設計顯得非常必要。美國合寶6A模塊采用小型化尺寸，有利于高密度和小空間的安裝，特別適合于數據中心的應用。在模塊的包裝上，合寶不僅采用小型化設計，同時提供單個和25個的包裝，包裝材料的85%可循環再利用。如果選擇50個的包裝則100%可再利用，更加的綠色環保。

當然小型化的設計往往給用戶的感覺是不夠堅固穩定，所以合寶6A模塊特別附加了4點閉鎖的設計，最小閉鎖力度25Ibs，使模塊在MAC和安裝過程中保持更加堅固和穩定。

（4）語音和數據的兼容性考慮：說到模塊的語音和數據兼容問題，在布線系統設計時，一般國內通常認為RJ45和RJ11水晶頭是可以兼容插拔于RJ45接口的模塊中，所以將語音和數據模塊選擇相同類型。比如統一采用6類模塊用于工作區的語音和數據接入，使用時根據實際情況靈活轉變功能，這種考慮從設計和投資角度講本身沒有問題，但殊不知RJ11水晶頭作為6槽2針的結構，在接插進RJ45模塊時，其邊框對于RJ45最邊緣的第1和第8針產生很大的擠壓力，長期作用后導致1、8針變形，再換回RJ45水晶頭接插時，其導通性能受到很大的影響。為了避免這種情況，我們不能簡單的舍棄這樣的設計思路，而是應該從根本上考慮問題。合寶6A模塊在第1和第8針位置前設置了小型擋腳，在不影響RJ45水晶頭插拔的情況下，徹底避免了RJ11、RJ14和RJ25等6PIN水晶頭對于RJ45插口的破壞。而為了滿足語音和數據的對換，只需將應用于語音的RJ11-RJ11跳線改換成RJ45-RJ11跳線來連接語音設備即可。當然我們并不建議采用6A模塊用于語音傳輸，這顯然有悖于投資的合理性。

（5）模塊的材質：模塊由不同的材質組成，根據部位的不同應考慮不同的材質性能。從安全性考慮，首先最基本的，應采用滿足UL94V-0可燃性標準的物料作為模塊的基本結構。并且選用耐沖擊聚合體，為安裝和端接提供所需要的超耐久力和真正標準的要求，而且顏色穩定，經久不變。其次，模塊的插針材料對其使用壽命有著直接的影響，一般的模塊插針均選用磷青銅材料，模塊的插拔壽命在750次以上。750次對于普通項目沒有問題，但對于類似酒店等項目時，假設酒店客房每天都有入住，客房插座平均每天一次插拔，750次的壽命只能滿足2年多的使用，這顯然是不適用的。合寶所有類別的銅纜模塊均采用了銅鈹合金作為插針材料，銅鈹合金在導熱性、導電性、抗壓、抗拉、抗彎曲、成型性能、防腐蝕性能上都遠優于磷青銅，其合金成本更是3倍于磷青銅。采用銅鈹合金材質插針的模塊，其可接受插拔次數提高到2500次以上，大大延長了使用壽命。為了進一步加強模塊在接受插拔時的應力緩沖，合寶6A模塊還在插針的底部設置了緩沖裝置，更好的保護插針的接插穩定性和抗壓能力。當然，所有模塊的插針還必須做到100微英寸鍍鎳，50微英寸鍍金，提高良好導通的同時加強了抗氧化能力。

（6）易安裝性：一個模塊除考慮材質等因素外，是否便于安裝相對來說更為重要。這是提高施工效率和完工效果的重要因素，是對于項目建設的直接影響之一。我們都知道雙絞線由4對相互扭絞的芯線組成，對絞密度越高，芯線之間的交叉角度越接近于垂直，傳輸性能越好。相反，解開線對對絞的間距越大，傳輸性能受到的影響也就越大。我們在模塊打線的時候必然會分離線對的扭絞，如何做到最小的分離對于最終的傳輸性能是否優秀起到重要的作用。合寶6A模塊在IDC打線位置設計了“塔尖”狀的立柱結構，線對只要對準“塔尖”頂部往下壓，線對就自動分開，同時保證了線對之間的扭絞受到的破壞最小。同時，我們會發現線對在卡入IDC時，由于受IDC槽內部的擠壓，線對容易自動彈出，這給打線帶來了不必要的麻煩。合寶模塊在IDC頂端設計了圓形凹槽，線對卡入IDC后不再容易彈出，有效地解決了這一問題。

為了更方便于安裝，合寶6A模塊在打線位置的中央添加了通用的TIA 568A及TIA 568B標識，標識采用亮光化白色設計，使分辨線對更容易。同時考慮TIA 568B線序比較常用（95%)，所以把色碼安置在 IDC端接塔中央而且占用位置比 TIA 568A 色碼要大，方便辨識。為了保證IDC打線位置的線對固定穩固及防塵特性，還設計了4點式背面防塵蓋鎖定端接。

（7）高傳輸性能：一個便于安裝的模塊自然受到用戶的歡迎，但模塊的傳輸性能才是使用者最關心的根本問題。

提高模塊的傳輸性能除了上述提到的從物料材質、安裝上考慮外，PCB板技術的補償設計是最常采用的方法。合寶6A模塊采用高密度雙層PCB板技術，極小尺寸的空間設計出以往需要整塊PCB板才能做到的補償電路，對于Balance、NEXT、RL方面提供模塊更多的電氣性能補償。另外，模塊前端觸針的前后排雙向路徑設計，也可有效降低信號傳輸路徑上的相互串擾。

既然本文談到的是6A，勢必需要談談ANEXT，這是在6A標準中引入的最重要的傳輸性能指標，主要指單一傳輸路徑上受到包圍在周邊其他相鄰傳輸路徑的外部串擾影響（可參考“6+1”模型）。這一性能指標不僅僅需要在線纜的設計上加以考慮，同樣也需要在模塊的設計上加以應對，以提高傳輸鏈路的整體性能。

合寶6A非屏蔽模塊在模塊的側面加上了特殊金屬涂層，以消除外來噪音及電磁干擾。在模塊與模塊并列安裝于配線架時相互間的干擾可以降到最低。之前提到的模塊后端的端接固定防塵蓋同樣也采用了特殊涂層的設計，以防止后端端接位置不同線纜芯線間的相互干擾。

通過以上多方面的設計考慮，合寶的6A模塊，可以通過業內要求最高的元件級測試認證，其NEXT性能在500MHz上高出ISO標準3dB余量，最高可用帶寬達650MHz。在4連接器信道90m的永久鏈路和2m極限短鏈路的測試中也表現出了優秀的測試結果，完全滿足并大大超過標準極限的要求。由于傳輸性能部分的設計內容涉及合寶技術機密，本文在此不提供測試圖及詳細設計細節，僅提出思路供讀者加以參考交流。

（8）成本控制：除了最為重要的安裝及傳輸性能要求外，用戶最終關心的還有成本因素。如果價格昂貴，設計時不考慮成本因素，再優秀的模塊仍然是不能為市場所接受的。前文中有關材質選擇部分提到插針材料選擇銅鈹合金材質，而銅鈹合金材質成本又3倍于常用的磷青銅。勢必造成選擇銅鈹合金模塊成本高昂的假象。

實際情況是，一方面我們考慮合金價格以噸為計算單位，并且一個模塊中金屬插針組件占整個模塊的成本比例非常小，選用銅鈹合金帶來的成本影響微乎其微。另一方面，一個產品的成本，除材料本身的成本外，主要還有生產工藝成本。合寶一直以來采用全自動化的生產線，生產模塊的效率非常高，并且在生產過程中自動加入了大量測試點，做到每個模塊出廠前的100%測試，在生產成本和生產質量的控制上是行業內極為領先和高效的。

其實6A系統采用屏蔽方式比非屏蔽方式更加有效和安全，但采用屏蔽系統必然會增加大量的成本投入，除非在特殊環境要求情況下，如醫療系統的部分區域、科研機構、工業環境、涉密機構等，從成本考慮，客戶顯然更愿意接受非屏蔽系統。為了保證銅纜的萬兆傳輸需要，非屏蔽線纜在設計上要比屏蔽線纜考慮更多的結構因素。這就是為什么以往在6類及以下等級中，FTP線纜直徑要大于UTP線纜，而來到6A時代，6A UTP線纜的直徑反而要大于6A FTP線纜直徑的原因。