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专题一

专题一. 传输介质性能测试. 综合布线系统 —— 网络. 垂直电缆. 水平电缆. 楼宇间电缆. 实际安装的链路. 固定连接点（可选的）. HUB 或交换机. 插座. CP *. 跳线. 配线架. 水平电缆. 跳线. 站点. 配线间. 工作区. 数据链路模型. Transmission Medium 传输介质. 由发送器，传输介质及接收器构成整个系统 目标：所有元件匹配以确保可靠地传输 信号从发送器发出的强度 / 特性 通过介质传输时的可靠性 接收器捕捉以及信号解码的能力. Receiver 接收器. Transmitter 发送器.

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Presentation Transcript

  1. 专题一 传输介质性能测试

  2. 综合布线系统——网络 垂直电缆 水平电缆 楼宇间电缆

  3. 实际安装的链路 固定连接点（可选的） HUB 或交换机 插座 CP * 跳线 配线架 水平电缆 跳线 站点 配线间 工作区

  4. 数据链路模型 TransmissionMedium 传输介质 由发送器，传输介质及接收器构成整个系统 目标：所有元件匹配以确保可靠地传输 • 信号从发送器发出的强度/特性 • 通过介质传输时的可靠性 • 接收器捕捉以及信号解码的能力 Receiver 接收器 Transmitter 发送器

  5. 屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线 • 屏蔽双绞线的种类 STP：Shielded Twisted Pair ScTP：Screened Twisted Pair FTP：Foil Twisted Pair (cable) • 屏蔽线的传输性能较高 • 屏蔽线的安装维护复杂 屏蔽层的正确接地 大地环路 • 现场无法认证屏蔽效果 (FTP)

  6. 频率指标 • 带宽：设备和传输介质所能提供的频率范围的特性 • 通道/信道的信息传输能力Mbps由下列因素决定： • 可以提供的带宽MHz • 信号编码能力 • 解码能力 • 抗干扰能力

  7. 1000Base-T的传输概念 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 250 Mb/s 1000 Mb/s 1000 Mb/s

  8. 1000Base-Tx的传输概念 1000 Mb/s 500 Mb/s 500 Mb/s 500 Mb/s 500 Mb/s 500Mb/s 500 Mb/s 500 Mb/s 500 Mb/s 1000 Mb/s

  9. 基于双绞线的千兆以太网 • 1000Base-T • 4对线全都使用 • 全双工运行网络设备需要串扰/回声消除技术 • 超5类及更高的布线系统都可以支持 • 1000Base-Tx • 2对线接收，2对线发送 • 网络设备无需回声消除技术 • 只有6类或更高的布线系统才能支持

  10. 10GBASE-T • IEEE 802.3ae 和 TIA TSB-155 在研究万兆以太网 在铜缆上运行，希望可以在现有的电缆上运行： • 55米-100米的ISO/IEC 11801-2002 Class E或TIA/EIA 6类UTP 布线系统 • 100米的Class F链路（每组线对都有独立屏蔽层的屏蔽系统） • 100米 “增强”的ISO/IEC 11801-2002 Class E或TIA/EIA 6类UTP 布线系统 • 实际上，期望同样的10Gbps速率可在以下介质上实现： • 40米的ISO/IEC 11801-2002 Class D或TIA/EIA 超5类UTP 布线系统 • 80米的ISO/IEC 11801-2002 Class D或E ScTP（外层屏蔽）布线系统

  11. 外部近端/远端串扰Alien NEXT 和 Alien FEXT • 测试和读取 “一次结果” 不是问题 • 但要测试多次(所有可能串扰的线对） • = N x (N - 1) • N = 有多少条链路 • 在安装验收的环境下做这种测试好像不大现实 • 很有可能会通过定义对元件的要求来满足要求

  12. 网络应用对带宽的要求

  13. 布线系统测试标准相关标准委员会 • ISO 国际标准化组织 • ANSI 美国国家标准委员会 • TIA 通讯工业委员会 • EIA 电气工业委员会标准 • GB 中国标准化委员会

  14. TIA标准 • 568-B商业建筑通信布线标准 • 569商业建筑电信通道及空间标准 • 570住宅电信布线标准 • 606商业建筑物电信基础结构管理标准 • 607商业建筑物接地和接线规范

  15. ANSI/TIA/EIA-568测试标准的发展 • Cat 5：1995年10月发布 • Cat 5E：2000年1月发布 • 定义至100MHz • 支持千兆以太网 • Cat 6：2002年6月发布 • 定义至250MHz • 参数的指标更加严格

  16. 智能建筑相关国标 • 《智能建筑设计标准》，编号GB/T50314-2006，自2007年7月1日起实施。 • 《综合布线系统工程设计规范》，编号GB 50311-2007，自2007年10月1日起实施。 • 《综合布线系统工程验收规范》，编号GB 50312-2007，自2007年10月1日起实施。

  17. 局域网布线系统的电气特性 • 端到端连通性 • 特性阻抗(电阻, 电容, 电感) • 衰减 • 近端串扰/回波损耗（内部噪声） • 噪声(宽带和脉冲) • 长度(信号传输速度) • 信号平衡性

  18. 布线系统的认证测试 • 将安装的电缆系统的性能和一个标准进行比较(是否达到所期望的结果) • 电缆系统包括：插座，插头，用户电缆，跳线和配线架等

  19. UTP链路标准 • 定义测试参数和测试限的数值(公式) • 定义两种链路的性能指标 • 永久链路(Permanent Link) • 通道(Channel) • 定义现场测试仪和网络分析仪比较的方法 • 性能的测试限基于 • 元件的性能指标 • 元件互连的“实际情况”和安装工艺的影响

  20. 测试模型——通道 • 实际使用中的链路 HUB 或交换机 插座 CP * 跳线 配线架 水平电缆 跳线 站点 配线间 工作区 * 固定连接点（可选的）

  21. 包含测试适配器电缆 基本链路 配线架 插座 最长90 米 配线间 办公区 测试模型——基本链路 • 根据TIA568B标准，永久链路取代基本链路模型

  22. 通道起点 通道终点 C2 (PP) TO 基本链路 基本链 路起点 基本链 路终点 OK 包含可选的固定连接点 测试模型的差别 TO C1 CP C2 (PP) 通道 (cross-connect) C2 (PP) CP TO 永久链路 永久链 路终点 永久链 路终点 不包含测试跳线

  23. 测试模型的选择 • 利用用户跳线进行通道测试 • IEEE 对布线安装的说明 • TIA, ISO, EN 对布线安装的说明 • 端到端的测试 • 通常是布线系统的用户所关心的 • 对已安装电缆进行永久链路的测试 • TIA-568B, ISO, EN 等标准化组织已经对永久链路做了定义 • 通常用于综合布线完成时对集成商的验收

  24. 现场需要测试的参数 • 所需测试的参数与应用的测试标准有关 • Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕) • Length长度 • Propagation Delay传输时延 • Delay Skew 时延偏离 • Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减 • NEXT近端串扰 • PS NEXT 综合近端串扰 • Return Loss 回波损耗 • ACR 衰减串扰比 • EL FEXT 等效远端串扰 • PS ELFEXT综合等效远端串扰

  25. 接线图Wire Map • 端端连通性 • 开路(open) • 短路(short) • 错对(cross) • 反接(reverse) • 串绕(split) • 其它...

  26. 4 5 4 5 正确接线 T568A T568B

  27. 跨接/错对

  28. 反接/交叉

  29. 串绕 会引起很大的串扰

  30. 接线故障的定位 • 与线序有关的故障：错对，反接，跨接等通过测试结果屏幕直接发现问题 • 与阻抗有关的故障：开路，短路等使用HDTDR定位 • 与串扰有关的故障：串绕使用HDTDX定位

  31. 发射脉冲 短路 Scan Pulse 反射脉冲 发射脉冲 Scan Pulse 开路 反射脉冲 发射脉冲 Scan Pulse 端接设备 长度Length • 时域反射TDR (没有反射)

  32. 额定传输速度NVP • Nominal Velocity of Propagation（NVP） • 信号在电缆中传输的速度与光在真空中的速度的比值（以百分比表示） • 通常NVP的取值在69%左右 信号在电缆中的传输速度 NVP = X 100% 光在真空中的速度

  33. 长度测量的报告 • 链路长度的测量 • 长度为绕线的长度（并非物理距离） • 绕对之间长度可能有细微差别（对绞绞距的差别） • 测试限 • 允许的最大长度测量误差为10％ • 计算最短的电气时延 • 长度的标准为100米（通道）和90米（永久链路） • 不要安装超过100米的站点 • 特殊情况要有记录

  34. 早期的以太网交换采用半双工方式，必须启用CSMA/CD（Carrier sense multi access/collision detect）冲突检测机制。为了避免两台主机同时侦听网络得知没有流量而同时发送数据导致在中途产生碰撞，所以对以太网传输距离进行了限制。 在一个冲突域里的往返传输时长（Round-trip time）绝对不能超过512比特的传输时长。 由于100Mbit/s以太网的每比特传输时间为0.01ms，FE网络的最大RTT只有5.12ms，计算出基于CAT5的UTP对绞线传输距离大致为100m，可以组建一个最大直径205米的局域网络。 10Mbit/s以太网，在不考虑线路衰耗等电气特性情况下，理论最大直径为2050m。 在六类测试中长度的影响最大的是衰减

  35. 长度故障的定位技术——TDR • DTX/DSP系列都能够报告电缆“异常” ： • 仪器检测到“严重的信号反射” • 在设置中可确定反射的门限值 • 在长度测试和TDR测试中可以发现阻抗异常问题 • 反射表示在被测的链路中有阻抗的改变 • 仪器可报告异常的距离(位置)

  36. 最大 555 ns Propagation Delay传输时延 信号在发送端发出后到达接收端所需要的时间

  37. Propagation Delay传输时延 • 传输时延测试结果

  38. 最大50ns Delay Skew 时延偏离 • 由于不同线对间的绞结率的微小差别会造成传输时延的偏差

  39. Delay Skew 时延偏离 • 时延偏离测试结果

  40. Insertion Lose插入损耗/Attenuation衰减 • 链路中传输所造成的信号损耗(以分贝表示) 信号源 信号接 收器 dB Loss

  41. 能量有损失

  42. 衰减是频率的函数 标准极限值 衰减实测结果

  43. 衰减故障的原因 • 原因 • 电缆材料的电气特性和结构 • 不恰当的端接 • 阻抗不匹配的反射 • 影响 • 过量衰减会使电缆链路传输数据不可靠

  44. 衰减故障的定位 • 不可能直接对衰减进行故障定位 • 辅助手段： • 测试长度是否超长 • 直流环路电阻 • 阻抗是否匹配

  45. 串扰 • 串扰是测量来自其它线对泄漏过来的信号

  46. NEXT近端串扰 • 是测量来自其它线对泄漏过来的信号 • 是在信号发送端(近端)进行测量

  47. 近端串扰的影响 • 类似噪声干扰 • 干扰信号可能足够大从而： • 破坏原来的信号 • 错误地被识别为信号 • 影响 • 站点间歇地锁死 • 网络的连接完全失败

  48. 近端串扰与噪声 • 近端串扰是线缆系统内部产生的噪声 • DTX/DSP系列都可发现是否有外部噪声 • 如果有外部噪声， • DTX使用窄带滤波器排出噪声的影响 • DSP系列将自动进行多次测试后用平均法排除噪声的影响 • 噪声源必须用其它设备查找并排除

  49. 线对间的近端串扰测量 共计6种组合 AB A C A D B C B D C D A B C D

  50. NEXT是频率的复杂函数 NEXT实测曲线 极限值

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