Cat.6A類布線系統分析及應用

文｜西蒙電氣（中國）有限公司

1 萬兆銅纜系統介紹

超5類布線系統已經完成它的歷史使命，滿足了5～10年的主流應用。6類布線系統現階段正在廣泛應用，而對于7類系統，筆者認為尚不具備廣泛推廣的條件，不管是工程造價、施工難度、驗收難度及接口兼容性方面，都是阻礙7類布線系統推廣的重要因素。因此增強型6類布線系統孕育而生。

大家都知道10GBase-T傳輸模式將利用脈沖調幅（PAM）技術，已經普遍被千兆以太網的1000Base-T模式所采用。1000Base-T模式利用PAM技術使用PAM-5進行編碼，在4對線的每一對上進行雙工雙向250Mbps的傳輸，這個應用要求工作帶寬大約80MHz。10GBase-T建議利用PAM-5/PAM-10/PAM-16以及混合技術進行編碼，在4對線的每一對上進行全雙工2.5Gbps的傳輸。

根據上述需求，依據香農定理計算，為了達到2.5Gbps的傳輸速率，信道的傳輸能力應該達到20Gbps（4對線×每對2.5bps=10Gbps，全雙工模式意味10Gbps×2=20Gbps）。

早期模型實驗中，達到這樣的要求需要約625MHz的工作帶寬，625MHz的工作帶寬超出了標準的E級/6類布線系統的頻率限制。在最新的TIA標準中，把支持10GBase-T的Cat.6A類標準從625MHz降低到500MHz。

最終，2007年發布的綜合布線標準TIA/EIA 568B.2-10定義了新型的電纜級別Cat.6A（增強型6類）用于滿足100m信道長度萬兆雙絞線銅纜傳輸的標準，Cat.6A類雙絞線銅纜所要求的傳輸帶寬被定義為500MHz。

2 萬兆銅纜技術的瓶頸

6類布線系統帶寬為250MHz，Cat.6A類布線系統帶寬為500MHz，隨著傳輸頻率和速率的提升，確保系統傳輸性能的標準要求也越發嚴格，原有線纜線對的絞合密度、銅芯線徑、銅纜內的間隔都面臨著技術革新，原有的可以被忽略不計的雙絞線之間以及配線架端口間的噪聲干擾，也成為了影響雙絞線銅纜系統傳輸萬兆速率的瓶頸。新的測試參數被定義——外部串擾（Alien NEXT）： 相鄰電纜的線對之間的串擾和相鄰連接硬件之間的干擾。

滿足500MHz帶寬要求的Cat.6A類線纜有非屏蔽和屏蔽兩種，同樣都可以支持100m的萬兆信道長度，如果使用非屏蔽Cat.6A類雙絞線系統傳輸萬兆，需要考慮外部串擾的問題；而使用屏蔽Cat.6A雙絞線系統傳輸萬兆，幾乎不需要考慮外部串擾的問題（做好屏蔽的兩端接地）。

屏蔽布線系統源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應，實現防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容（EMC）特性。在相同級別下，屏蔽系統電纜的外徑應該比非屏蔽電纜的外徑要大，萬兆傳輸要求的6A類非屏蔽線纜外徑比屏蔽線纜外徑大，因為外部串擾的問題，一捆6A類非屏蔽雙絞線，在“N包一”的情況下，最里邊雙絞線的數據傳輸線對會受到其外部包裹的N條雙絞線傳輸線對的外部串擾影響，而且這種情況下所受到的外部串擾影響是非常嚴重的。通常情況下，對外部串擾的測試，使用“6包1”的模式進行測試。實際工程中的線管或線槽中大多數為6～12根雙絞線捆成一捆，很少會有圖1中如此標準的布線工藝。通常都會把幾根線纜捆扎后放入線槽或橋架，這樣就會有多種“6包1”的組合情況需要測試，同時在完成每條雙絞線的測試之后還要花費較多的時間用于多種組合的外部串擾的測試。

圖1

Cat.6A類屏蔽系統雙絞線采用屏蔽層結構，相互之間幾乎不會產生外部串擾的影響，因此對于外部串擾可忽略不計，測試方法與之前的Cat.6類系統測試一樣，但在測試指標和測試儀器上會有所不同。而Cat.6A類非屏蔽系統在施工時，需要有更大的間距來保證線外串擾對線纜性能的影響。

對于標準中存在的Cat.6A類非屏蔽系統，雖然可以達到Cat.6A標準，但是施工放線、驗收難度、管槽利用率等方面存在著困惑。非屏蔽Cat.6A系統解決外部串擾的方法就是將電纜外皮變厚，使得捆扎在一起的線纜外皮增大了間距，以減小外部串擾的影響，但這樣增加了非屏蔽Cat.6A類線纜的生產成本。通常情況下，Cat.6A類屏蔽電纜的外徑是7.5mm左右，而Cat.6A類非屏蔽電纜的外徑是9mm左右。電纜外徑的增大，相應的會增加線管線槽方面的成本。

通過對比可得出Cat.6A類屏蔽系統應用領域及推廣比Cat.6A類非屏蔽系統具有較大的優勢。屏蔽系統Cat.6A類10G解決方案的益處現在已經有案例可以證明，業內專家也認同這種方法，它是適合目前布線標準要求最好的解決方案。

3 Cat.6A類萬兆系統應用

現今，超5類系統還將繼續被應用于要求不高的家居布線及小型企業單位，對于中型及大型企業辦公區域采用6類非屏蔽系統較多，Cat.6A類布線系統在傳統辦公布線中的應用還沒有達到Cat.6類系統規模，然而數據中心中使用Cat.6A類布線系統（屏蔽）較多，根據機房建設中的標準，建議采用6類以上級別的布線系統，推薦使用Cat.6A類布線系統。

對于辦公終端來說，一般的終端電腦、筆記本使用的萬兆網卡幾乎沒有：一是價格太貴，二是需求沒有那么高。因此在辦公區布線，建議采用Cat.6A類布線系統就可以滿足日常辦公、上網的需求。

數據中心是整個建筑或一個企業最核心和最重要的部分，數據中心一般有交換設備、服務器設備、配線設備、存儲設備等組成，它面向的對象是外網用戶和企業內用戶。因此對于大批量的存儲、郵件服務、外網訪問、網絡視頻監控等功能需要更好的硬件設備去支持，因此建議用戶在數據中心的建設中推廣Cat.6A類布線系統。

數據中心機柜及配線架的使用密度較高，維護具有快速便捷的特點，西蒙電氣生產的Cat.6A類布線系統配線架可在前端對單個端口進行維護和檢測，可避免在機柜后面進行鏈路維護。同時配線架可向下兼容，支持超5類、6類、屏蔽、非屏蔽系統，還可根據護套顏色區分各種網絡。

Cat.6A非屏蔽及屏蔽線纜傳輸性能超出ANSI/TIA 568C.2 Cat.6A和ISO/IEC 11801 Class EA測試標準的要求；非屏蔽線纜增加了線纜外皮厚度以及采用王字骨架。屏蔽線纜采用360°全屏蔽設計，全方位的端到端屏蔽系統及優秀的接地設計，可以很大程度地防止信號的泄漏和干擾。中心十字分隔設計，提供更穩定的性能及線纜支撐；非屏蔽Cat.6A系統的“6包1”外部串擾測試超過標準要求，為數據中心萬兆傳輸及高密度應用提供優異的性能。

Cat.6A類萬兆屏蔽模塊保證帶寬及信噪比有足夠的余量；Keystone卡接方式通用性強；360°全金屬外殼屏蔽設計，保證優異的EMC性能。Cat.6A類萬兆非屏蔽模塊后端護套一字隔離，保證帶寬及信噪比的余量，獨特的非屏蔽模塊、屏蔽模塊免專用工具設計，在施工時提高了工作效率；接觸針50μm鍍金，耐腐蝕設計；IDC端子采用45°設計，保證可靠的線纜卡接，支持線規22～24AWG；插拔次數大于1000次，端接次數大于250次。

Cat.6A類萬兆非屏蔽/屏蔽跳線內芯采用多股銅軟線，可承受使用過程中的反復彎曲；水晶頭簧片表面采用50μm的整體鍍金；水晶頭尾部設計有彎曲張力疏導結構，跳線插拔次數1000次以上；線纜外皮為LSZH低煙無鹵型。屏蔽型Cat.6A類萬兆采用360°FTP全屏蔽設計。

通過上述分析，數據中心才是Cat.6A類最終的歸宿，同時也希望Cat.6A系統能在數據中心的建設中發揮其應有的性能作用，更加有效地去保護用戶的投資，方便管理員維護每條鏈路。