万兆非屏蔽双绞线系统的隐性成本

文｜美国西蒙公司

万兆非屏蔽双绞线系统的隐性成本

文｜美国西蒙公司

目前，在基于铜缆的10GBase-T万兆以太网应用标准和6A类布线标准均获批准的情况下，非屏蔽双绞线UTP与屏蔽双绞线F/UTP和S/FTP布线系统之间存在着诸多混乱状况。

考虑到布线通道成本只是当今10Gbps方程式中的一部分。为了适当评估每一种10Gbps铜缆布线选项的效益，需要理解所有事实，这点非常重要。本文将提供与10Gbps通道、路径、人工和性能有关的当前事实。

10GBase-T标准支持的系统如下：

（1）有限距离的6类布线（为现在已安装的6类系统设计）。

（2）6A类布线（屏蔽和非屏蔽）。

（3）7类布线（仅为全屏蔽）。

要理解不同类型的可支持10Gbps的铜缆系统的可行性，需要简单解释一下外来串扰。外来串扰（AXT）是指在较高频率应用时会出现的线缆和线缆之间的噪声，它在非屏蔽系统中会产生更大问题。相邻线缆中的同类线对之间会产生噪音耦合，因为他们的绞距是几乎一样的。而在屏蔽系统中就不存在这个问题，因为屏蔽本身可阻止外来串扰影响邻近线缆，如图1所示。

为了支持10Gbps，现有6类系统需要进行大量的缓解串扰实践，从而带来很多的人工成本。6类系统所需的缓解串扰技术引用例子来说明，包括为所有电缆松绑，改成屏蔽跳线，重新端接到6A类硬件上，以及每隔一个的交换机端口或配线架端口通电等。因为使用缓解技术之后，若测试不通过，可能需要尝试另一种方法重新测试，使得测试这些系统需要大量时间。为此，建议10Gbps传输采用6A类或更高的系统。

为了缓解10Gbps的外来串扰影响，TIA规定其为增强6类或6A类，在ISO/IEC中规定为等级EA，该标准适用F/UTP屏蔽双绞线系统以及UTP非屏蔽双绞线。7类/F级是一直被认可的，可在100m距离支持万兆应用的铜缆解决方案。

在6类和可支持10Gbps的6A类之间最明显的区别是6A类线缆的最大允许直径增加到0.354″（9.1mm）。这一增加使得在非屏蔽双绞线配置中干扰线缆与被干扰线缆之间的隔离增大。因为F/UTP屏蔽线缆可通过使用全箔片屏蔽层排除AXT，而不需要增加线缆隔离，这使得6A类F/UTP屏蔽线缆比起相应的非屏蔽双绞线通常线径更细。虽然现在市场上也有一些较小直径的可支持10Gbps的非屏蔽双绞线电缆，但关键的是他们必须在安装后确保能通过“六包一”的AXT现场测试。现在已有一些案例在做现场测试，由于每一24端口配线架所需的AXT现场测试时间就达3.5～4小时，这使得制造商和最终用户都承担了风险。

为了使非屏蔽双绞线电缆在10Gbps应用中作为一个可行的选项，还必须考虑其他因素：一是路径填充率。如果路径填充率大于40%时，底部电缆可能被挤压而变形或受损，从而破坏原先增加隔离带来的益处。噪声将重回系统，这是排除故障时最棘手的问题，因为这种噪声是分散的和间隙性的。

AXT形式的外来串扰不仅出现在电缆之间而且出现在靠近的连接器之间。为了在配线架上缓解AXT，使用各种方法，例如增大间距和改变打线方式，后者会增加安装时间并且加大了出错的可能性。在某些安装过程中，电缆一端的接线方式和另一端的接线方式不同，使安装更加复杂。屏蔽电缆的AXT防护功能同样也适用于屏蔽连接器，所以不需要采用不同的端接，简化安装。

二是对10Gbps非屏蔽双绞线系统的警告是不能在同一路径或管道中混用不同类型的非屏蔽线缆，这使得潜在成本增加。将6A类非屏蔽双绞线电缆与其他类非屏蔽双绞线电缆绑在一起，可导致外来串扰水平超过行业要求，并潜在影响10GBase-T应用操作。这意味着如果选择6A类非屏蔽双绞线，则必须在共享路径的任何信道中都使用6A类线缆，而在通常安装中，一个路径或管道内会有几种不同类型的线缆混合需求。比如在水平布线中，可能需要建立自动化系统、检测系统、访问控制、模拟语音或VoIP。为了满足10Gbps应用要求，无论这些系统安装在何处，唯一的选择是使所有应用都统一采用更昂贵的6A类非屏蔽双绞线电缆，或添加额外的路径和空间，使得较低级别的UTP线缆与6A类UTP线缆完全分离。

在数据中心中，随着一些新设备的逐步启用，将会经历有部分信道需要升级到10Gbps应用的情形，此时还有一些应用，如访问控制、火情监测、冷却监控等，并不需要10Gbps铜缆布线系统。此时，在非屏蔽双绞线的情景之下，只能被迫将所有信道全面升级到6A类非屏蔽双绞线，或为6A类UTP线缆提供单独路径和空间。在房地产寸土寸金的情况下，也许并不能为额外的路径和空间提供足够的地方，特别是在设备机柜中。而屏蔽布线则可以毫无顾虑地绑在一起并且与所有其他类型电缆共享一个路径，因此有着明显的节省。

在一个新建大楼或一个升级项目中，如果使用6A类UTP布线，将需要为所有的信道部署6A类UTP，或为6A类UTP信道部署完全独立的路径或管道。

在一座已有建筑中，为高速UTP线缆增加新的路径和管道，或部署更大直径的6A类UTP线缆也许是不可能的。这对于满负载运行的数据中心，情况是相同的。如果进行10Gbps的全面升级，则那些KVW、调制解调器连接、监测和控制系统仍将在若干年内继续使用5e类或6类UTP布线。这样，如果安装一套屏蔽6A系统来支持10Gbps信道，就可以在相同路径和管道中部署这些5e类或6类UTP信道，这将产生相当大的成本节省效益。

为了让5e类和6类UTP布线与6A类UTP布线在同个网络共存而增设另一套管道和路径，将极大地影响项目的材料和人工成本。若采用屏蔽布线系统来支持高速数据，则不需要这些成本增加。

那些反对屏蔽系统的人们可能会指出，屏蔽系统需要增加端接时间和接地成本。事实是，任何一个网络都必须具备一个接地系统，即使是100%光纤的网络，所以几乎可以忽略的唯一成本增加量是为设备机架（应当已经连接到现存接地系统）中的每一24端口配线架安装一条#6号线规的接地线成本。即使屏蔽系统的端接时间可能比非屏蔽系统的稍长，也并不足以影响屏蔽系统已达到的成本节省和性能优势。更何况西蒙公司性能卓越的Z-MAX 6A类屏蔽系统的模块端接时间已经达到业界最快（少于1分钟），其成本节省就不言而喻。