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    從“頭“說起:網(wǎng)線端按標(biāo)準(zhǔn)和故障排查

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       物理介質(zhì)層是網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ),而網(wǎng)絡(luò)硬件接口的端接,又是物理層連通性的基礎(chǔ),其故障率占整個網(wǎng)絡(luò)故障的80%以上。無論工程施工還是直接用戶,在線纜端接問題上,存在著諸多誤解和錯誤認(rèn)識,本文通過對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程的回顧,結(jié)合測試儀表和工程實(shí)際應(yīng)用,希望能對澄清一些基本概念和技術(shù)問題有所幫助。

        涉及線纜端接時,經(jīng)常被問及的問題:

        怎樣制作網(wǎng)線接頭?端接時采用T568A還是T568B方式?T568B比T568A性能高嗎?T568B比T568A兼容性更好嗎? RJ45插頭為何不能按順序打線,而必須3/6線跨接在4/5線兩端?為何連通性測試合格,但不能連接網(wǎng)絡(luò)?如何選擇連通性測試儀表?

        回答上述問題之前,還要從“頭”說起:

        一、RJ45與RJ11

        RJ-45被用作雙絞線以太網(wǎng)設(shè)備接口,俗稱“水晶頭”。規(guī)范地講, RJ-45特指是由IEC (60)603-7①定義的,8針模塊化插孔或插頭。RJ是“注冊插孔(Registered Jack)”的縮寫,它來自貝爾公司的USOC (Universal Service Ordering Codes)通用服務(wù)分類代碼②,并受控于FCC (Federal Communications Commission,美國聯(lián)邦通信委員會)。

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        圖1-1 RJ-45插頭

        RJ-11通常指6針模塊化插孔或插頭,一般用于電話網(wǎng)絡(luò),是西部電子公司(Western Electric Co.)開發(fā)的接插件的通用名稱,在FCC(美國聯(lián)邦通信委員會)代表美國政府發(fā)布的一個文檔中規(guī)定了RJ-11,但并沒有標(biāo)準(zhǔn)化,在國際標(biāo)準(zhǔn)中也沒有單獨(dú)提及“RJ11”的論述。RJ11可作為2芯或者4芯接插件使用,由于RJ11還用于稱呼4針模塊化接插件,所以極易引起混淆。盡管RJ-11仍在使用,但RJ-45有全面替代RJ-11的趨勢。

        由于機(jī)械尺寸的關(guān)系,RJ-45插頭不能插入RJ-11插孔,反過來卻在物理上是可行的, 由此讓人誤以為兩者應(yīng)該或者能夠協(xié)同工作。實(shí)際上,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是支持基于RJ-45接口的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)的兼容性的,但不存在支持RJ-11和RJ-45協(xié)同工作和兼容性的依據(jù)(詳見第四節(jié)“T568A/B如何做到與USOC兼容”部分)。由于RJ-11不是標(biāo)準(zhǔn)化的,其尺寸,插入力度,插入角度等等沒有統(tǒng)一的設(shè)計要求,因此不能確保互換性,甚至?xí)饍烧邠p壞,例如:由于RJ-11插頭比RJ-45插孔小,插頭兩邊的塑料部分會損壞RJ-45插孔內(nèi)的金屬針。建議不要混用。

        二、T568是什么

        提到網(wǎng)線端接,就會涉及T568A和T568B端接方式,又稱接線圖(Wire Map),兩種端接的具體規(guī)定最早見諸于美國通信業(yè)/電子業(yè)協(xié)會2002年6月正式頒布的TIA/EIA 568-B③標(biāo)準(zhǔn)中,用來說明4對雙絞線(8根線芯)在RJ-45插頭上如何排布(圖2-1)。

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        圖2-1

        實(shí)際布線工程中,工作區(qū)的信息插座、配線架、連接計算機(jī)與信息插座的跳線,可任意選擇兩者之一進(jìn)行端接,形成“直連線”。為規(guī)范起見,要求同一工程中只能使用同一種端接方式。

        
    圖2-2 直連線

        如果電纜的一端使用了T568A,而另一端使用了T568B(如圖2-3),則形成“交叉線”,此類電纜只在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間進(jìn)行級聯(lián)時使用,例如:集線器與集線器進(jìn)行級連。 另外,當(dāng)把兩臺PC機(jī)通過網(wǎng)口進(jìn)行對接時(不通過集線器或交換機(jī)),也需要使用“交叉線”連接。“交叉線”應(yīng)用的事實(shí)也作為反證,即:必然存在兩種端接方式。

      
      圖2-3 交叉線


        由于T568B是在TIA/EIA 568-B中提出的,TIA/EIA 568-B(2002年2月頒布)是TIA/EIA 568-A(1994年1月頒布)的修訂版,很容易造成這樣的錯覺,即:T568B晚于T568A出現(xiàn),T568B的性能高于T568A。實(shí)際情況又是怎樣呢?

        三、T568B的由來

        在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)剛開始發(fā)展的1985年,AT&T公司研發(fā)了基于已有電話系統(tǒng)(依據(jù)USOC的定義對接口進(jìn)行端接)并與其向下兼容的新型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),AT&T公司使用的端接方式被成為258A方式。之后258A端接方式在網(wǎng)絡(luò)中, 尤其在北美地區(qū),被廣泛應(yīng)用。從圖3-1可以看出,它就是T568B的前身。

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        圖3-1 AT&T公司的 258A端接方式

        同一時期,美國通信業(yè)的很多公司提出需要有個第三方機(jī)構(gòu)來統(tǒng)一布線標(biāo)準(zhǔn),于是行業(yè)的管理機(jī)構(gòu)CCIA (Computer Communications Industry Association美國計算機(jī)通信業(yè)委員會)就向EIA (Electronics Industry Association美國電子業(yè)委員會) 提出了此要求。直到1991年7月,頒布了第一個標(biāo)準(zhǔn)草案——EIA/TIA-568。提出了T568A端接方式,并且支持用兩對雙絞線向下兼容一對雙絞線的電話系統(tǒng)④。經(jīng)過多次修訂,于1994年1月正式頒布了EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)。又經(jīng)過10次修訂,TIA/EIA 568-B于2002年頒布,將AT&T 的258A收入其中,更名為T568B。T568A與T568B同樣被國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11801:2002)采用,成為全球通行的端接方式。

        可以看到,A與B方式唯一不同是橙色線對與綠色線對的位置互換了,采用色標(biāo)的目的是為了操作者便于識別線對,電氣性能方面,A與B沒有本質(zhì)區(qū)別,也沒有孰優(yōu)孰劣之分。由于上述歷史原因,B方式早于A方式,這也是T568B方式使用更多的原因。不過,考慮與USOC的色標(biāo)兼容性,傾向于把T568A作為新裝工程的首選,以到達(dá)即支持雙線對ISDN系統(tǒng),又支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹S捎贏與B方式的導(dǎo)通性沒有差異,對于已按B方式安裝的系統(tǒng)中,沒有必要再改裝。 同理,在采用B方式的水平布線的系統(tǒng)中,用A方式的跳線連接終端,也可行的且不對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生任何影響。

        需要說明一點(diǎn), T568A和T568B已成為特指端接方式專用術(shù)語,被ISO及各種地區(qū)和國家標(biāo)準(zhǔn)引用,而不是TIA/EIA 568-A、TIA/EIA 568-B標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡稱,兩者不要混淆。TIA/EIA 568-B頒布后,完全取代了TIA/EIA 568-A,因此在網(wǎng)線端接時,嚴(yán)格地講,應(yīng)稱“采用T568A方式或T568B方式”,而不應(yīng)是“采用T568A標(biāo)準(zhǔn)或T568B標(biāo)準(zhǔn)”,因為所謂568A標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢止。

        四、T568A/B與USOC的兼容性

        USOC (Universal Service Ordering Codes)通用服務(wù)分類代碼,長期以來已經(jīng)成為最常用的電話系統(tǒng)基礎(chǔ)規(guī)范,雖然采用相同的RJ-45物理接口,但線對端接定義與T568A/B不同,不支持?jǐn)?shù)據(jù)只支持語音傳輸(原因詳見第節(jié)),換言之,T568A無論色標(biāo)還是電氣都能與USOC兼容,T568B與USOC色標(biāo)不同,但電氣連通性兼容⑤,反之不行。

        另外,線纜兩側(cè)按不同規(guī)定端接后,其形態(tài)是不同的,USOC規(guī)定線纜兩側(cè)的接頭端接順序是左右對稱,如圖4-1,兩側(cè)互為鏡像,這與T568A/B的情形不同。

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        圖4-1 USOC電話線與網(wǎng)線色標(biāo)對應(yīng)關(guān)系

        如果把兩種端接好的線纜拉直,如圖4-2(金屬觸片向上,扣片向下),更易看清其差異:USOC線是平直的,T568A/B在空間上扭轉(zhuǎn)了180度。

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        圖4-2 USOC 與 T568A 線芯排布對比

        簡言之,在都使用RJ-45連接器的前提下,傳統(tǒng)語音系統(tǒng)使用4/5線對,10/100M以太網(wǎng)使用1/2、3/6線對,兩者可以同時使用⑥,這就是兼容性。五、電信號的傳輸

        目前使用標(biāo)準(zhǔn)RJ-45連接器的UTP(非屏蔽雙絞線)通道帶寬已達(dá)到500MHz(TIA/EIA 6a類/ISO Ea級),能支持最高傳輸速率達(dá)10Gbit/s,采用更高級連接器(TERA /GG45/EC7⑦)的SFTP(金屬薄+絲網(wǎng)編織雙屏蔽雙絞線,如ISO F級)鏈路,帶寬達(dá)600MHz(試驗線纜已達(dá)1G-1.2GHz)。線纜生產(chǎn)工藝的改進(jìn),使其支持帶寬成數(shù)十倍增加,但其基礎(chǔ)結(jié)并未發(fā)生改變——每對線芯相互扭絞,傳輸一路差分信號(這也是“對絞線”或“雙絞線”名稱的由來)。以差分方式在扭絞線對內(nèi)傳輸?shù)碾娦盘枺a(chǎn)生的電磁場相互抵消(圖5-1),對外界造成的干擾降至最低,來自外界電磁場的共模干擾也得到有效抑制。為減小信號耦合,同一護(hù)套內(nèi)的4對線芯,彼此絞距互不相同⑧,進(jìn)一步降低了線對間串?dāng)_。

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        圖5-1 電信號在扭絞線對上產(chǎn)生的磁場互相抵消

        標(biāo)準(zhǔn)端接中色標(biāo)規(guī)定,只是便于人眼辨識,既兼顧連接器向下兼容性(4/5線對傳輸語音),又確保差分信號能在扭絞線對中傳輸(3/6數(shù)據(jù)線對必須跨接在4/5兩側(cè))。觀察標(biāo)準(zhǔn)端接方式(圖2-1,圖2-2),虛線與實(shí)線色標(biāo)間隔出現(xiàn),也是為了更清楚地識別線序。不過,錯誤仍難免發(fā)生。

        單一接線圖故障分為:開路、短路、反接、錯對和串繞(又稱分岔線對、分離線對、拆分線對)5種(圖5-2),由于可能出現(xiàn)多種故障的組合,實(shí)際情況會更復(fù)雜。

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        圖5-2 接線圖故障類型

        上述故障中,最不易被發(fā)現(xiàn)的是“串繞”故障,它破壞了線對的扭絞特性,差分信號相當(dāng)于在平行線中傳輸(圖5-3),由于原有線對的扭絞關(guān)系,使串?dāng)_更加嚴(yán)重。

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        圖5-3 串繞故障

        如前所述,RJ-45端接方式不是順序排列的,最容易出現(xiàn)串繞故障的4/5與3/6線對(錯誤地按1/2、3/4、5/6、7/8順序)。由于電氣導(dǎo)通性不變,只用直流電檢查連通性的儀表,無法查出此類故障。應(yīng)用在低速網(wǎng)絡(luò)中時,雖然信號串?dāng)_很大,但有時仍能進(jìn)行通信,而又時通時斷,用戶往往懷疑有源設(shè)備或軟件故障,不能即時排故。

        六、檢查串繞故障

        除掌握端接標(biāo)準(zhǔn)要求、認(rèn)清色標(biāo)、認(rèn)真操作,避免出現(xiàn)錯誤外,檢查串繞還要依賴功能較強(qiáng)的儀表,這些儀表一般具有以下功能之一:

        1、測量電容

        分析線對結(jié)構(gòu)可知,扭絞在一起的線對,其分布電容要遠(yuǎn)大于同樣長度而彼此靠近的平行導(dǎo)線。因此,在導(dǎo)通性正確的前提下,只要測量4個線對的分布電容并與預(yù)期數(shù)值比較,就能得出是否存在串繞故障。

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        圖6-1 典型的全功能(能測試全部接線圖故障)驗證儀表

        測量線對分布電容除能辨別串繞故障外,還能用于計算線對長度(線對總電容值除以單位長度電容值),可對斷點(diǎn)進(jìn)行定位。

        2、測量阻抗

        同理,線對結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后,其特性阻抗也隨之改變,據(jù)此可判斷是否出現(xiàn)串繞。

        3、測量近端串?dāng)_(NEXT)

        近端串?dāng)_(NEXT)是評判線纜傳輸特性的最基本的電氣指標(biāo),端接正確但有缺陷的線纜,往往導(dǎo)致近端串?dāng)_指標(biāo)劣化。存在串繞故障的線纜,近端串?dāng)_指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)。

        4、測量誤碼率

        帶有串繞故障的鏈路有時仍能接入網(wǎng)絡(luò),雖然由于近端串?dāng)_造成網(wǎng)速很慢,但用PING命令收發(fā)短數(shù)據(jù)幀,并不能發(fā)現(xiàn)問題所在。用測試誤碼率的專用儀表能明顯看到傳輸性能的差異,尤其在使用相同硬件設(shè)備的同一網(wǎng)絡(luò)中,與正常鏈路作對比測試,更容易找到故障點(diǎn)。(文/布線聯(lián)盟)  編輯:楊劍鋒

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