专注SIP通讯产品与方案

屏蔽与非屏蔽系统

一、如何选择屏蔽与非屏蔽系统

1、如何选择屏蔽系统与非屏蔽系统的问题

关于如何选择屏蔽系统与非屏蔽系统的问题,一直困扰着许多用户。下面我们将从屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线技术的差别来阐述它们的应用。

为了能够适应网络技术的发展,国际标准化组织ISO/IEC制定了一系列的布线标准,ISO11801标准中定义了5类线缆的带宽是100MHz,6类线缆的带宽是200MHz、7类线缆的带宽是600MHzo屏蔽布线系统的最高产品等级为7A类,目前8类的屏蔽布线产品也已投入市场。

需要指出的是,线缆的带宽(MHz)和在线缆上传输的数据的速率(Mbps)是两个截然不同的概念。Mbps衡量的是单位时间内线路传输的二进制位的数量;而MHz衡量的是单位时间内线路中电子信号的震荡次数,对于5类双绞线,其带宽为100MHz,因此,任何应用于5类线的网络系统都应以低于100MHz的信号来传输数据,才能比较稳定可靠。

网络系统中的编码方式建立了带宽与速率之间的联系,优秀的编码方案能够在有限的带宽下高速地传输数据。几年前,IEEE曾经利用一种被称为Cap64的编码方式在6类双绞线上进行了622Mbps的数据传输实验。

然而,当信号以很高的频率在线路中传输时,如果不采取一定的措施,仍将因为外界电磁干扰和线缆自身内部的串扰产生大量的传输错误,从而降低系统的性能,就像许多网络管理员不愿意在3类线缆上运行10M网络系统一样,他们发现在5类、6类非屏蔽双绞线上运行100M网络系统的性能也并非他们所想象的那样快、那样可靠。那么,使用屏蔽的双绞线的情况会怎么样呢?使用6类非屏蔽双绞线又当如何?

IBM的LaGaude实验室针对这个问题进行了严格的实验,实验的目的是比较非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线在实际的网络系统中受强电器和强电线路的影响而产生的传输错误率。网络系统采用ATM155,并让其持续工作在120Mbps的速率下。实验遵循EN801-4标准,对象是IBM的SFTP和UTP5类系统及另一厂家的UTP6类系统。

当干扰源产生的交变信号的强度从200V逐渐提高到35OOV时,SFTP5类系统中传输的数据信号均未发生任何错误。而在5类UTP系统中,情况就没有这么好了:当电压升高到200V时,UTP系统就开始产生数据错误和丢失。在实际应用中,线缆经常会与强电线缆敷设得很近,强电线路中的220V交流电便成为影响布线系统性能的重要的干扰源。测试结果如表1所示。

表1  UTP5、SFTP5、UTP6测试结果

UTP5、SFTP5、UTP6测试结果

网络设备发现传输过程中的错误后,会耗费大量的时间用于重发和恢复这些错误的数据,从而使实际的可用流量受到极大的影响,这就恰恰证实了那些网络管理员的担心。

由于RJ-45插头(座)的性能的改进和线缆信噪比的提高,6类非屏蔽系统的传输误码率比5类系统降低了一半,但是,仍然使网络传输速率受到了很大影响。事实证明,当网络系统的传输要求越来越接近布线系统的带宽极限,消除外界对系统的电磁干扰就越发重要。

综上所述,当网络布线环境处在强电磁场附近时(例如发电厂、变电站等),布线系统可采用屏蔽系统,以保证网络信息的正常传输;涉及国家秘密或企业对商业信息有保密要求采用屏蔽系统;银行、证券交易所的市级总部办公楼、结算中心以及备份中心的计算机网络采用屏蔽布线系统;在医技楼、专业实验室等特殊建筑内必须设置大型电磁辐射发射装置、核辐射装置或电磁辐射较严重的高频电子设备时,计算机网络宜采用屏蔽布线系统。根据环境电磁干扰的强弱,通常可以分三个层次采取不同屏蔽措施。在一般电磁干扰的情况下,可采用金属桥架和管道屏蔽的办法,即把全部线缆都封闭在预先敷设好的金属桥架和管道中,并使金属桥架和管道保持良好的接地,这样同样可以把干扰电流导入大地,取得较好的屏蔽效果,而且还可以节省大量资金。在存在较强电磁干扰源的情况下,可采用屏蔽双绞线和屏蔽连接件的屏蔽系统,再辅助以金属桥架和管道,一般也可取得较好的屏蔽效果。在有极强电磁干扰的情况下,可以采用光缆布线。采用光缆布线成本较高,但屏蔽效果最好,而且可以得到极高的带宽和传输速率,采用光缆布线的网络在20年内可保证其具有先进性,网络不会因布线系统落后而淘汰。

二、选择屏蔽系统的问题

1.选用屏蔽布线系统的规定

屏蔽布线系统的选用应符合下列规定:

1)当综合布线区域内存在的电磁干扰场强高于3V/m时,宜采用屏蔽布线系统。

2)用户对电磁兼容性有电磁干扰和防信息泄漏等较高的要求,或有网络安全保密的需要时,宜采用屏蔽布线系统。

3)安装现场条件无法满足对绞电缆的间距要求时,宜采用屏蔽布线系统。

4)当布线环境温度影响到非屏蔽布线系统的传输距离时,宜采用屏蔽布线系统。

5)当综合布线路由于存在干扰源,且不能满足最小净距要求时,宜采用金属导管和金属槽盒敷设,或采用屏蔽布线系统及光缆布线系统。

2.屏蔽布线系统的选用要求

屏蔽布线系统的选用要求如下。

1)电磁兼容通用标准《居住、商业和轻工业环境中的抗扰度试验》(GB/T17799.1—1999)与国际标准草案77/181/FDIS及IEEE802.3-2002中都认可3V/m的指标值。另外,在EN50173-2007中指出:“在工业建筑中,存在着电磁噪声宽频带耦合的途径,电磁干扰的频带可以达到1Hz〜10GHz以上(含高次谐波)。电磁噪声发生设备所产生的有害基频电磁波,还会产生对通信网络有破坏性作用的谐波(三次谐波)。”因此在具体工程项目的勘查设计过程中,如用户提出要求或现场环境中存在磁场的干扰,则可以采用电磁骚扰测量接收机测试,或使用现场布线测试仪配备相应的测试模块对模拟的布线链路做测试,在取得相应的数据后,进行分析,作为工程采用产品的依据。具体测试方法应符合测试仪表技术内容要求。

电磁干扰的强度取决于两个因素,即距离与电磁噪声发生器产生的能量。参考EN50173-2007标准,表2是常见电磁噪声发生设备的电磁环境等级(El、E2、E3)评估及间距要求。

表2  电磁环境等级与间距要求

电磁环境等级与间距要求

各种电磁干扰设备的环境中添加隔离装置可以减少电磁耦合的能量的影响。表3是常见电磁噪声源的耦合途径。

表3  常见电磁噪声源的耦合途径

常见电磁噪声源的耦合途径

2)参考《信息技术通用缆线系统XEN50173)标准,当工作环境温度超过20龙时,为达到传输性能指标要求,对绞电缆的最大有效长度会有所减少。其中规定屏蔽布线系统的长度温度系数为0.2%/°C,非屏蔽布线系统的长度温度系数为0.4%/t(20—402)和0.6%/T(40〜60)。根据温度系数进行计算,如工作温度为30T时,屏蔽对绞电缆的最大有效长度为87.3m,而非屏蔽对绞电缆的最大有效长度则为84.6m。

3)布线系统电缆作为POE供电应用时,根据IEEE802.3AT提出的要求,每一对线的功耗将会达到30W,使线对的温度达到45在此情况下建议采用屏蔽布线系统。

4)屏蔽电缆可在F/UTP.U/FTP、SF/UTP.S/FTP中选择,不同结构的屏蔽电缆会对高频、低频的电磁辐射产生不同的屏蔽效果。对于具有线对屏蔽结构的(如U/FTP)屏蔽电缆主要可以抵御线对之间的电磁辐射干扰,但是线对屏蔽+电缆总屏蔽结构的(如S/FTP)屏蔽电缆则可以同时抵御线对之间和来自外部的电磁辐射干扰,也可以减少线对外部的电磁辐射干扰。因此,屏蔽布线工程有多种形式的电缆可以选择。同时为保证良好屏蔽性能,电缆的屏蔽层与屏蔽连接器件之间必须做好360°的连接。

5)屏蔽信道的耦合衰减应符合表4、表5的规定。

表4  屏蔽信道的耦合衰减

屏蔽信道的耦合衰减

表5  典型频率点的屏蔽信道耦合衰减

典型频率点的屏蔽信道耦合衰减