淺析屏蔽系統(tǒng)與非屏蔽系統(tǒng)

    當(dāng)今綜合布線系統(tǒng)市場(chǎng)上，有眾多國(guó)內(nèi)及國(guó)外的品牌，銅纜有超五類、六類及七類之分，還有屏蔽及
非屏蔽之分。對(duì)于銅纜的六類、七類，大家都會(huì)知道，數(shù)字越大，線纜的性能越好，而對(duì)于屏蔽電纜和非屏
蔽之爭(zhēng)，在業(yè)界已經(jīng)是由來已久。面對(duì)用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的日益重視,屏蔽系統(tǒng)發(fā)展到今天，已經(jīng)被越來越多
的用戶所接受和采用，并日益彰顯其活力。針對(duì)綜合布線系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)展，如何為客戶提供更好更完善的綜
合系統(tǒng)解決方案，已被業(yè)內(nèi)更多人士所關(guān)注和重視。
    作為綜合布線系統(tǒng)廠商，康寧提供屏蔽與非屏蔽布線系統(tǒng)的端到端產(chǎn)品，對(duì)于使用屏蔽還是非屏蔽，
整個(gè)綜合布線市場(chǎng)的發(fā)展，康寧作為布線市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，也提出自己的看法。
    回顧歷史，80年代末期，在以太網(wǎng)發(fā)明（1974）的15年以后（1989），誕生了結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，布線
的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)迅速 “結(jié)構(gòu)化”。現(xiàn)在，在另一個(gè)15年后的2005年，我們可能將再一次經(jīng)歷布線系統(tǒng)的巨變，也
許我們正處在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)再次巨變的邊緣。展望未來，在2006年，約有15%的有源設(shè)備端口將是10G端口。布線
系統(tǒng)的發(fā)展將更加迅速，預(yù)計(jì)2006年超過30%的布線安裝將成為增強(qiáng)型六類布線系統(tǒng)。另外，全球每年約有1
0%的布線被升級(jí)。而在可預(yù)見的未來幾年內(nèi)，10G萬兆網(wǎng)絡(luò)或7類系統(tǒng)將成為市場(chǎng)的主流。
    我們知道，現(xiàn)存的六類和超五類系統(tǒng)都能用于10G萬兆以太網(wǎng)絡(luò)或7類網(wǎng)絡(luò)傳輸。而目前，客戶對(duì)于傳
輸速率的需求使得10G萬兆以太網(wǎng)絡(luò)正在悄悄的進(jìn)入我們的生活，也在慢慢的流行起來，就像當(dāng)初的超5類系
統(tǒng)很流行一樣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年六類系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)了布線市場(chǎng)60%以上的份額。但事實(shí)是，所有已經(jīng)安裝的六
類系統(tǒng)其實(shí)只能做與超五類系統(tǒng)一樣的事情，那就是傳輸最大1Gb即千兆帶寬的以太網(wǎng)絡(luò)，不能更大。而7類
系統(tǒng)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案定義帶寬為1000Mhz）的接頭的型式卻是目前所有設(shè)備不具備的，連接設(shè)備的數(shù)據(jù)跳線還
是要有一端是RJ45型式，而這樣的跳線是達(dá)不到7類性能的，所投資的7類系統(tǒng)和6類沒有區(qū)別，變得沒有現(xiàn)實(shí)
意義。這也就是為什么10G萬兆以太網(wǎng)絡(luò)能夠流行的原因。
    目前，無論非屏蔽系統(tǒng)還是屏蔽系統(tǒng)，都有10G解決方案，而新的10G UTP解決方案與以前的UTP系統(tǒng)
有非常大的不同，是因?yàn)樗鼈冊(cè)谀７缕帘蜗到y(tǒng)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)在，非屏蔽解決方案的廠商也在跟隨屏蔽系統(tǒng)廠商
大力推廣10G萬兆系統(tǒng)，這意味著，非屏蔽系統(tǒng)與屏蔽系統(tǒng)再一次并列成為10G萬兆解決方案，盡管它根本不
是保證未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最佳選擇。
    為什么說UTP系統(tǒng)不是保證未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最佳選擇呢？
    大家熟知的香農(nóng)定理，表述如下：屏蔽系統(tǒng)和非屏蔽系統(tǒng)方案之間有明顯的差異；非屏蔽系統(tǒng)在500M
Hz的帶寬時(shí)變平坦，而屏蔽系統(tǒng)依然上升；傳輸能力的差異約為100%（在500MHz帶寬）；頻率越高，數(shù)據(jù)傳
輸越容易出問題。
    目前，ISO/IEC 正在制定關(guān)于電磁兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于同軸電纜及其網(wǎng)絡(luò)我們已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同
樣，我們可以期待數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)有類似的規(guī)定（class E1）。預(yù)計(jì)的結(jié)果將是：只有屏蔽系統(tǒng)才能滿足國(guó)際
標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定而可以使用。
    通過進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際測(cè)試，可以看到，對(duì)于參數(shù)PS FEXT的指標(biāo)，基于不同的電氣傳輸特性，不
同纜類有本質(zhì)區(qū)別。考慮理論的極限（香農(nóng)定理），屏蔽線纜（F/UTP和S/FTP）的PS FEXT指標(biāo)類似，而UTP
的測(cè)試參數(shù)指標(biāo)就要差很多了。
    但是這些都不是運(yùn)行在較高頻率（> 300 MHz）的真正問題。真正的問題是鄰線對(duì)串
擾。             
    2005年初，圍繞UTP在短于55米場(chǎng)合的10G萬兆傳輸問題時(shí)，針對(duì)AFEXT干擾仍然沒有找到解決方案。
當(dāng)大功率的信號(hào)進(jìn)入較短的電纜時(shí)，這根纜在另一端將對(duì)相鄰的或綁扎在一起的其它纜產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。很明
顯，這種影響無法補(bǔ)償。在傳輸特性方面，屏蔽系統(tǒng)和非屏蔽系統(tǒng)等形式的雙絞線之間有著本質(zhì)的差異。成
功傳輸萬兆網(wǎng)絡(luò)的最關(guān)鍵因素是克服“鄰線對(duì)串?dāng)_（Alien crosstalk）”。這種串?dāng)_不是線纜內(nèi)部不同線對(duì)
之間的串?dāng)_，而是從外界線纜吸收到的干擾信號(hào)，外界的干擾信號(hào)可以來自相鄰線纜，或者有源設(shè)備。與線
纜內(nèi)部串?dāng)_比較，這種串?dāng)_無法通過調(diào)節(jié)有源設(shè)備參數(shù)進(jìn)行抵消，因?yàn)樗c安裝的不同情況相關(guān)，根本無法
預(yù)測(cè)。降低這種串?dāng)_的唯一選擇是改進(jìn)線纜的設(shè)計(jì)。
    當(dāng)為非屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)線纜時(shí)，鄰線對(duì)串?dāng)_已經(jīng)成了關(guān)注的焦點(diǎn)。基于一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)：線芯之間距離
增加將弱化串?dāng)_，產(chǎn)生了眾多不同的方案。不同的廠商采用了不同的改進(jìn)方案。但所有UTP的改進(jìn)都不能從根
本上解決鄰線對(duì)串?dāng)_問題。而屏蔽系統(tǒng)根本不受這些問題的困擾。
    屏蔽線纜的優(yōu)勢(shì)
    使用屏蔽系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)可以在技術(shù)上通過不同的復(fù)雜參數(shù)來進(jìn)行證明，如耦合衰減，屏蔽效率和轉(zhuǎn)移阻
抗等。但是從一個(gè)用戶的角度來看，可能最有意義的就是一個(gè)基于屏蔽電纜的布線解決方案在不斷提升的高
速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用世界中的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。
    今天，越來越多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要屏蔽電纜和屏蔽布線解決方案。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商們已安裝了
屏蔽連接件，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在不使用非常復(fù)雜和敏感的數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)的前提下，避免電磁輻射和提高抵
抗干擾能力。甚至是那些在電路中設(shè)計(jì)了濾波器和增強(qiáng)電路的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，仍然可以從屏蔽布線系統(tǒng)中受益。
從周圍環(huán)境中的獲得的EMI必須在儀器中被過濾、耗散和補(bǔ)償。受到越小的外在噪音影響，所需的DSP設(shè)備就
越便宜。
    但是為什么電磁噪音或干擾在持續(xù)的影響著我們的網(wǎng)絡(luò)？EMI是受電場(chǎng)和磁場(chǎng)影響而隨機(jī)產(chǎn)生的噪
音。各種電子設(shè)備，例如日光燈、電力線、收音機(jī)、電視和移動(dòng)電話以及電腦，都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。當(dāng)過多
的電磁干擾或噪音被正在傳輸?shù)男盘?hào)獲得，接受端或許會(huì)認(rèn)為數(shù)據(jù)不正確。在客戶端收到不正確的數(shù)據(jù)，設(shè)
備里的網(wǎng)卡會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并要求發(fā)送端重新發(fā)送。這樣會(huì)由于相同數(shù)據(jù)的發(fā)送和重發(fā)浪費(fèi)寶貴的時(shí)間，從而
減少網(wǎng)絡(luò)總的數(shù)據(jù)傳輸量。這些轉(zhuǎn)換的加重會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。
    UTP電纜的擁護(hù)者們堅(jiān)信，電磁噪音可以通過電纜的平衡（雙絞）被抵消。這意味著EMI首先被UTP電
纜所接收，隨后才被抵消。直到現(xiàn)在為止，只是簡(jiǎn)單的平衡和過濾在起作用。但是，新一代的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
正在發(fā)展中，而隨之新的環(huán)境污染產(chǎn)生了。不斷提升的速率需要利用擴(kuò)展頻寬的新的技術(shù)來推動(dòng)，這樣會(huì)受
到更多的EMI源的影響，并且?guī)硇碌膯栴}。而且，辦公桌上的自動(dòng)化設(shè)備的增多，隨之帶來了更多的高頻電
磁場(chǎng)來污染環(huán)境。
    當(dāng)EMI只是簡(jiǎn)單的影響一部分的網(wǎng)絡(luò)用戶的使用的時(shí)候，作為一個(gè)信息源，也許將會(huì)給某些犯罪活動(dòng)
提供機(jī)會(huì)。因此，許多政府機(jī)關(guān)、軍事或財(cái)政機(jī)關(guān)所安裝的布線系統(tǒng)出于安全原因，必須進(jìn)行必要的保護(hù)。
為了防止一些重要的電話被竊聽，或者妨礙到安全系統(tǒng)，所以使用屏蔽電纜進(jìn)行布線。
    UTP電纜的支持者會(huì)在某些電磁環(huán)境比較惡劣的地方繼續(xù)維持他們的解決方案。事實(shí)上，完美平衡的
電纜的確可以擁有抵抗EMI的能力。然而，理想的平衡是不可能存在的。你知道“完美”的絞對(duì)在安裝后會(huì)發(fā)
生什么嗎？事實(shí)上是不可能保持完美雙絞的 – 即平衡被破壞了。你可以期望你的電纜在安裝過程中不要彎
曲，或者你可以使用屏蔽電纜作為必要的保護(hù)。
    另外，由于芯線雙絞絞距長(zhǎng)度不可能無限的減小，因此線對(duì)雙絞的平衡和過濾功效只能到達(dá)30-40MH
z。Ｇigabit Ethernet，622Mbps ATM和2.5Gbps ATM這些高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，需要使用復(fù)雜的編碼方法和運(yùn)行在1
00MHz以上高頻段，所有這些都會(huì)由于EMI而導(dǎo)致更多的信號(hào)減弱。因此，屏蔽電纜所提供的保護(hù)對(duì)于保證網(wǎng)
絡(luò)的運(yùn)行性能有著更為實(shí)際的意義。
    此外，UTP電纜的平衡特性并不只取決于部件本身的質(zhì)量（如絞對(duì)），而會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。這
意味著如果電纜沒有足夠的“分離”或獨(dú)立于環(huán)境，平衡特性有可能被破壞。在理想條件下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生
的信號(hào)是完全對(duì)稱的，但是它會(huì)被比如電纜等不平衡的傳輸信道所破壞。這表示在整個(gè)鏈路上的接地線的阻
抗必須保持永久不變。并且要求在非屏蔽布線系統(tǒng)的附近不能有金屬物體存在，因?yàn)樵陔娎|周圍的任何一片
金屬都會(huì)破壞UTP電纜的平衡特性，從而影響到EMC性能。事實(shí)上，我們安裝電纜是通常會(huì)將它穿入金屬導(dǎo)
管、塑料導(dǎo)管或者其他有著不同接地阻抗的保護(hù)中。所以，要獲得持久不變的對(duì)地性能，只有一個(gè)解決方
案：在所有芯線外加多一層鋁箔進(jìn)行接地。鋁箔為脆弱的雙絞芯線增加了保護(hù)，同時(shí)為UTP電纜人為的創(chuàng)造了
一個(gè)平衡環(huán)境。這意味著基于屏蔽電纜的屏蔽解決方案是獨(dú)立于環(huán)境的，即與環(huán)境無關(guān)。
    屏蔽電纜的制造是相當(dāng)專業(yè)的，但是由于在屏蔽布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)完全考慮到EMI的問題，所以屏
蔽電纜的安裝是相當(dāng)輕松的。屏蔽布線系統(tǒng)的安裝并不需要像非屏蔽系統(tǒng)那樣嚴(yán)格。比如，最小距離的要求U
TP電纜與電力線之間允許的最小距離是屏蔽電纜的3倍。
    屏蔽電纜比較UTP電纜的優(yōu)勢(shì)在于，它針對(duì)了電子設(shè)備的廣泛使用而導(dǎo)致的EMI影響的加深。而且，網(wǎng)
絡(luò)應(yīng)用速率的提升意味著網(wǎng)絡(luò)對(duì)于EMI會(huì)更加的敏感。
    總結(jié)
    我們可以預(yù)測(cè)，所有人都將或早或晚過渡到萬兆以太網(wǎng)絡(luò)或7類布線系統(tǒng)，不論他原來安裝的是超五
類系統(tǒng)還是六類系統(tǒng)。新的解決方案將必然流行：不是增強(qiáng)型六類萬兆系統(tǒng)，就是七類系統(tǒng)。目前屏蔽解決
方案與UTP系統(tǒng)解決方案處于相同的起跑線上，而STP系統(tǒng)似乎擁有更多的優(yōu)勢(shì)。雖然UTP（非屏蔽雙絞線）的
解決方案目前已是十分的流行，但是隨著時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的改變，STP（鋁箔屏蔽雙絞線）的性能優(yōu)勢(shì)變的越
來越明顯。而通過上述探討，可以斷定屏蔽系統(tǒng)更適合未來技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。