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移動端

從“頭”說起:網線端接標準與故障排查

2016年06月07日 13:57$artinfo.Reprint點擊量:2937

  物理介質層是網絡通信的基礎,而網絡硬件接口的端接,又是物理層連通性的基礎,其故障率占整個網絡故障的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識,本文通過對相關標準發展過程的回顧,結合測試儀表和工程實際應用,希望能對澄清一些基本概念和技術問題有所幫助。
  
  涉及線纜端接時,經常被問及的問題:
  
  怎樣制作網線接頭?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,但不能連接網絡?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設備接口,俗稱“水晶頭”。規范地講,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)通用服務分類代碼②,并受控于FCC(Federal Communications Commission,美國聯邦通信委員會)。
  
  圖1-1RJ-45插頭
  
  RJ-11通常指6針模塊化插孔或插頭,一般用于網絡,是西部電子公司(Western Electric Co.)開發的接插件的通用名稱,在FCC(美國聯邦通信委員會)代表美國政府發布的一個文檔中規定了RJ-11,但并沒有標準化,在標準中也沒有單獨提及“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。
  
  由于機械尺寸的關系,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該或者能夠協同工作。實際上,相關標準中是支持基于RJ-45接口的數據和語音網絡的兼容性的,但不存在支持RJ-11和RJ-45協同工作和兼容性的依據(詳見第四節“T568A/B如何做到與USOC兼容”部分)。由于RJ-11不是標準化的,其尺寸,插入力度,插入角度等等沒有統一的設計要求,因此不能確保互換性,甚至會引起兩者損壞,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插孔內的金屬針。建議不要混用。
  
  二、T568是什么
  
  提到網線端接,就會涉及T568A和T568B端接方式,又稱接線圖(Wire Map),兩種端接的具體規定zui早見諸于美國通信業/電子業協會2002年6月正式頒布的TIA/EIA 568-B③標準中,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)。
  
  圖2-1
  
  實際布線工程中,工作區的信息插座、配線架、連接計算機與信息插座的跳線,可任意選擇兩者之一進行端接,形成“直連線”。為規范起見,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”,此類電纜只在網絡設備間進行級聯時使用,例如:集線器與集線器進行級連。另外,當把兩臺PC機通過網口進行對接時(不通過集線器或交換機),也需要使用“交叉線”連接。“交叉線”應用的事實也作為反證,即:必然存在兩種端接方式。
  
  圖2-3交叉線
  
  由于T568B是在TIA/EIA568-B中提出的,TIA/EIA568-B(2002年2月頒布)是TIA/EIA568-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,T568B的性能高于T568A。實際情況又是怎樣呢?
  
  三、T568B的由來
  
  在計算機網絡剛開始發展的1985年,AT&T公司研發了基于已有系統(依據USOC的定義對接口進行端接)并與其向下兼容的新型計算機網絡,AT&T公司使用的端接方式被成為258A方式。之后258A端接方式在網絡中,尤其在北美地區,被廣泛應用。從圖3-1可以看出,它就是T568B的前身。
  
  圖3-1AT&T公司的258A端接方式
  
  同一時期,美國通信業的很多公司提出需要有個第三方機構來統一布線標準,于是行業的管理機構CCIA(Computer Communications Industry Association美國計算機通信業委員會)就向EIA(Electronics Industry Association美國電子業委員會)提出了此要求。直到1991年7月,頒布了*個標準草案——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系統④。經過多次修訂,于1994年1月正式頒布了EIA/TIA-568A標準。又經過10次修訂,TIA/EIA568-B于2002年頒布,將AT&T的258A收入其中,更名為T568B。T568A與T568B同樣被標準(ISO11801:2002)采用,成為通行的端接方式。
  
  可以看到,A與B方式*不同是橙色線對與綠色線對的位置互換了,采用色標的目的是為了操作者便于識別線對,電氣性能方面,A與B沒有本質區別,也沒有孰優孰劣之分。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的色標兼容性,傾向于把T568A作為新裝工程的,以到達即支持雙線對ISDN系統,又支持高速數據傳輸的目的。由于A與B方式的導通性沒有差異,對于已按B方式安裝的系統中,沒有必要再改裝。同理,在采用B方式的水平布線的系統中,用A方式的跳線連接終端,也可行的且不對網絡性能產生任何影響。
  
  需要說明一點,T568A和T568B已成為特指端接方式術語,被ISO及各種地區和國家標準引用,而不是TIA/EIA568-A、TIA/EIA568-B標準代碼的簡稱,兩者不要混淆。TIA/EIA568-B頒布后,*取代了TIA/EIA568-A,因此在網線端接時,嚴格地講,應稱“采用T568A方式或T568B方式”,而不應是“采用T568A標準或T568B標準”,因為所謂568A標準已經廢止。
  
  四、T568A/B與USOC的兼容性
  
  USOC(UniversalServiceOrderingCodes)通用服務分類代碼,長期以來已經成為zui常用的系統基礎規范,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,不支持數據只支持語音傳輸(原因詳見第節),換言之,T568A無論色標還是電氣都能與USOC兼容,T568B與USOC色標不同,但電氣連通性兼容⑤,反之不行。
  
  另外,線纜兩側按不同規定端接后,其形態是不同的,USOC規定線纜兩側的接頭端接順序是左右對稱,如圖4-1,兩側互為鏡像,這與T568A/B的情形不同。
  
  圖4-1USOC線與網線色標對應關系
  
  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在空間上扭轉了180度。
  
  圖4-2USOC與T568A線芯排布對比
  
  簡言之,在都使用RJ-45連接器的前提下,傳統語音系統使用4/5線對,10/100M以太網使用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
  
  目前使用標準RJ-45連接器的UTP(非屏蔽雙絞線)通道帶寬已達到500MHz(TIA/EIA6a類/ISOE*),能支持zui高傳輸速率達10Gbit/s,采用更連接器(TERA/GG45/EC7⑦)的SFTP(金屬?。z網編織雙屏蔽雙絞線,如ISOF級)鏈路,帶寬達600MHz(試驗線纜已達1G-1.2GHz)。線纜生產工藝的改進,使其支持帶寬成數十倍增加,但其基礎結并未發生改變——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傳輸的電信號,產生的電磁場相互抵消(圖5-1),對外界造成的干擾降至zui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,同一護套內的4對線芯,彼此絞距互不相同⑧,進一步降低了線對間串擾。
  
  圖5-1電信號在扭絞線對上產生的磁場互相抵消
  
  標準端接中色標規定,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數據線對必須跨接在4/5兩側)。觀察標準端接方式(圖2-1,圖2-2),虛線與實線色標間隔出現,也是為了更清楚地識別線序。不過,錯誤仍難免發生。
  
  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),由于可能出現多種故障的組合,實際情況會更復雜。
  
  圖5-2接線圖故障類型
  
  上述故障中,zui不易被發現的是“串繞”故障,它破壞了線對的扭絞特性,差分信號相當于在平行線中傳輸(圖5-3),由于原有線對的扭絞關系,使串擾更加嚴重。
  
  圖5-3串繞故障
  
  如前所述,RJ-45端接方式不是順序排列的,zui容易出現串繞故障的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。應用在低速網絡中時,雖然信號串擾很大,但有時仍能進行通信,而又時通時斷,用戶往往懷疑有源設備或軟件故障,不能即時排故。
  
  五、檢查串繞故障
  
  除掌握端接標準要求、認清色標、認真操作,避免出現錯誤外,檢查串繞還要依賴功能較強的儀表,這些儀表一般具有以下功能之一:
  
  1、測量電容
  
  分析線對結構可知,扭絞在一起的線對,其分布電容要遠大于同樣長度而彼此靠近的平行導線。因此,在導通性正確的前提下,只要測量4個線對的分布電容并與預期數值比較,就能得出是否存在串繞故障。
  
  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),可對斷點進行定位。
  
  2、測量阻抗
  
  同理,線對結構發生變化后,其特性阻抗也隨之改變,據此可判斷是否出現串繞。
  
  3、測量近端串擾(NEXT)
  
  近端串擾(NEXT)是評判線纜傳輸特性的zui基本的電氣指標,端接正確但有缺陷的線纜,往往導致近端串擾指標劣化。存在串繞故障的線纜,近端串擾指標將嚴重超標。
  
  4、測量誤碼率
  
  帶有串繞故障的鏈路有時仍能接入網絡,雖然由于近端串擾造成網速很慢,但用PING命令收發短數據幀,并不能發現問題所在。用測試誤碼率的儀表能明顯看到傳輸性能的差異,尤其在使用相同硬件設備的同一網絡中,與正常鏈路作對比測試,更容易找到故障點。
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