前面我們講解了線序，長度的測試原理，下面我們針對線纜認(rèn)證測試中重要參數(shù)NEXT(近端串?dāng)_)，講解福祿克網(wǎng)線測試儀對線纜干擾的測試。福祿克DSX2-5000在網(wǎng)絡(luò)測試儀中占據(jù)重要位置。

      先說說線對之間的相互干擾問題，這是影響網(wǎng)線傳輸能力的核心參數(shù)之一。我們知道，數(shù)據(jù)網(wǎng)線中通常有四對雙絞線(早期計算機曾使用兩對雙絞線，現(xiàn)在的工控網(wǎng)/工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等應(yīng)用場所仍在大量使用。有時候這些線對還被分配給完全不相干的各種用途)，習(xí)慣上將這四對雙絞線(按照 T568B 色標(biāo))稱作 12 線對(橙色)、36 線對(綠色)、45線對(藍色)和 78 線對(棕色)。為什么按照 12 線對、34 線對、56 線對和 78 線對順序呢？這跟水晶頭和連接模塊的早期打線規(guī)定有關(guān)。在 T568A 和 T568B 的打線色標(biāo)體系中，規(guī)定了水晶頭的 12 針(即 pin)、36 針、45 針和 78 針要分別連接一對雙絞線。這樣連接有什么好處？主要是網(wǎng)卡上的信號處理電路被要求按照此線序進行設(shè)計(此源自 RJ11 電話插頭的傳統(tǒng))。

      你一定有過這樣的體驗，當(dāng)接聽座機電話時，如果同時打手機給你，那么你在座機電話中會聽到幾秒鐘的“咯咯咯咯”的干擾聲音。這些干擾聲就是你身邊的手機在與基站進行初始化通話連接時輻射出的強電磁波信號，它們是從空中進入電話線后產(chǎn)生的“感應(yīng)噪聲”。這種輻射信號進入話機后會被話機內(nèi)部的電子元器件進行“二次加工”(即檢波/整流)，放大后傳到聽筒里就成了你能聽到的“咯咯咯咯”噪聲 — 這是最常見到的一種電磁波輻射干擾(EMI)現(xiàn)象。與此類似，網(wǎng)線中的每對雙絞線都是由兩根互相扭絞起來的銅線組成的。當(dāng)數(shù)據(jù)信號在這一線對中傳輸時，根據(jù)電磁輻射感應(yīng)原理，這對線對的周圍也會有輻射出來的電磁波信號(電磁輻射現(xiàn)象)存在，這些電磁波信號在與周圍的金屬物體遭遇時，就會在金屬物體上感應(yīng)出信號(這就是我們常常耳聞的“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”)。所以，網(wǎng)線中的四對雙絞線在傳輸數(shù)據(jù)時彼此之間會相互輻射電磁波干擾對方的正常數(shù)據(jù)傳輸。這些輻射干擾信號和線對中本身正在傳輸?shù)挠杏眯盘枙B加、混合在一起，改變了線對中傳輸?shù)挠杏眯盘柌ㄐ巍緢D1】，這種混合后變形(失真)的信號波形進入對端設(shè)備的端口后，網(wǎng)卡端口內(nèi)的信號接收器會因為這種疊加的無用信號(類似噪聲干擾)過大而引起誤讀和誤判，造成誤碼率增高。例如，1-2線對在傳輸信號時，會同時將高頻的電磁波信號輻射到線對周圍的空間，自然，也會輻射給鄰近的三個線對：36 線對、45 線對和 78 線對。收到這些輻射信號能量的 36 線對本身也在傳輸正常的有用信號。這兩種信號在 36 線對上相遇后疊加，改變了 36 線對中原來傳輸?shù)男盘柌ㄐ危ㄐ蔚母淖儎t可能會導(dǎo)致信號接收端的誤讀、誤判，造成誤碼率增加和數(shù)據(jù)幀傳輸出錯(丟包)【圖2】。用戶會感覺網(wǎng)速變慢或者連接出現(xiàn)斷續(xù)、卡頓、中斷現(xiàn)象，有時候設(shè)備端口還會莫名其妙地重啟。如果 12 線對的輻射信號很強，那么 36 線對就可能因為感應(yīng)的信號過大而完全不能正常接收信號，鏈路出現(xiàn)降速、連接中斷或者干脆不能上網(wǎng)的現(xiàn)象。

      圖1中最上面的一個波形是正常的信號方波(一個字節(jié)等于8個比特：10101010)。第二行信號是外來干擾信號波形(如強輻射)，第三行是兩者疊加后的波形。這些波形可以用(存儲)示波器看到。第四行是網(wǎng)卡整形后的波形。這個波形就可能被網(wǎng)卡或總線控制器接口最終識讀為錯誤的字節(jié)(11001010)，導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)幀的傳輸失敗(幀出錯/丟包(丟幀)/幀重傳)。

圖1某總線中的數(shù)據(jù)幀與干擾信號疊加—幀出錯           圖2 線對間串?dāng)_(NEXT 和 FEXT)

類似地，12線對除了干擾 36 線對外也會同時干擾 45 和 78 線對。反之，36 線對、45線對和 78 線對也會同時干擾12的數(shù)據(jù)傳輸。因此，網(wǎng)線中每對雙絞線在干擾其它三對雙絞線的同時，也被別的三對雙絞線同時干擾(雙向交互干擾)【圖3】。

圖3 鄰近線對都會被干擾且是雙向等效的         圖 4 STP 全屏蔽線(雙屏蔽線)

那么，將每對雙絞線用金屬薄膜屏蔽起來是不是就可以阻止它向外輻射干擾信號呢？答案是肯定的 — 可以。這是因為電磁波不容易穿透金屬(薄膜)，高頻電磁波甚至連金屬網(wǎng)也很難穿越。這就像我們每天都在用的微波爐那樣，由于爐門上有一層金屬網(wǎng)起屏蔽阻隔作用，電磁波無法從爐腔中輻射出來傷害我們，所以微波爐中的食物可以被(700 瓦的)電磁波加熱、煮熟，而我們在靠近爐門觀察爐中的食物時卻不會被微波輻射出來燒傷。這種采用屏蔽手段來阻止雙絞線向外輻射、泄漏電磁波能量的網(wǎng)線就是我們常說的屏蔽線(當(dāng)然也阻擋外來輻射信號進入網(wǎng)線)，七類網(wǎng)線和少數(shù)高級的六類網(wǎng)線就是這樣的屏蔽線(STP)。【圖4】

圖5 ScTP/FTP 屏蔽線(僅外層屏蔽)          圖6 UTP(非屏蔽雙絞線)

需要注意的是，還有一種更常見的屏蔽線，它只是在四對雙絞線的最外面加一層公共的屏蔽薄膜(或薄膜+銅編織網(wǎng))【圖5】，就如同將四對雙絞線套在一根金屬(薄膜)管內(nèi)一樣，金屬薄膜可以阻止四對雙絞線將電磁波輻射到網(wǎng)線之外，這就增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄裕灰材茏柚雇獠侩姶挪ㄟM入電纜，減少外來干擾。但由于沒有將每對雙絞線單獨進行屏蔽，這樣的屏蔽線(ScTP 或 FTP)還不能阻止電纜內(nèi)部各雙絞線線對之間的相互干擾的 — 而此時影響網(wǎng)線傳輸能力的主要參數(shù)就是線對間串?dāng)_。【圖6】則是最常見的非屏蔽線(UTP)。電磁波在金屬線對中傳輸時有兩個非常重要的現(xiàn)象：隨著傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率越高，一是占用的電磁波頻率(及頻寬)也越高；二是此高頻電磁波信號輻射到周圍空間的能量也越強( 頻率越高， 輻射 越強)。例如，在六類非屏蔽網(wǎng)線中，線對之間的干擾能量就比七類網(wǎng)線(逐對屏蔽)要強 17 倍以上(在 100MHz 頻點上測量)，而非屏蔽的三類網(wǎng)線則比非屏蔽六類線高 100 倍以上(若也在 100MHz 頻點測量)。如此強的干擾當(dāng)然不能用三類網(wǎng)線來傳輸高速數(shù)據(jù)，否則緊鄰的線對將因為干擾信號太強而無法正常工作，因此，我們通常說三類網(wǎng)線因自身串?dāng)_較強一般只適于用來傳輸速度較低的 10Mbps 以太網(wǎng)和 16Mbps 令牌環(huán)數(shù)據(jù)幀；100Mbps 以太網(wǎng)幀則要采用輻射量較三類網(wǎng)線小的五類網(wǎng)線來傳輸；而要穩(wěn)定地傳輸 1G Mbps 的以太網(wǎng)。

圖7串?dāng)_曲線(NEXT，紅色是標(biāo)準(zhǔn)線)  圖8串?dāng)_曲線(PS NEXT，紅色是標(biāo)準(zhǔn)線)

數(shù)據(jù)幀則要求用超五類網(wǎng)線(輻射感應(yīng)比五類線更小些)；要穩(wěn)定地傳輸萬兆以太網(wǎng)(10Gbps)數(shù)據(jù)幀則要用線對輻射量在高頻段(500MHz)比六類網(wǎng)線更小的增強六類線(Cat6a)才行。

【如何測試線對間的串?dāng)_信號】上述線對間的彼此干擾，其強度不超過多大才算合格呢？如何檢測呢？測試方法其實很簡單：測試儀在一對雙絞線上向?qū)Χ税l(fā)送信號，然后在另外三對雙絞線上分別檢測感應(yīng)的信號，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值(即標(biāo)準(zhǔn)值)比較，只要不超標(biāo)就算合格。常見問題：測試出來的串?dāng)_值是一個常數(shù)嗎？答案：當(dāng)然不是！由于頻率越高，線對的輻射和感應(yīng)能力也越強，所以不同頻率對應(yīng)的串?dāng)_測值是不同的，這就是為什么測試結(jié)果畫出來是一條曲線(實際是一組密集的數(shù)據(jù)點連線圖)而不是一個直線(常數(shù))的原因 — 該曲線的橫坐標(biāo)是頻率，縱坐標(biāo)是串?dāng)_信號的強度(實為強度系數(shù)，單位取 dB)。【圖3、圖7】

那么，不同規(guī)格的電纜鏈路需要被測試到的最高頻率(橫坐標(biāo))是否相同呢？當(dāng)然不同。三類線系統(tǒng)只需要從 1MHz 測試至最高 16MHz 頻率上限即可，高于 16MHz 的頻率則不進行測試，也不必考核。同理，五類線和超五類線系統(tǒng)需測試至 100MHz，而六類線系統(tǒng)要測至250MHz，增強的六類線系統(tǒng)要測至 500MHz，七類線系統(tǒng)則要測至 600MHz，更高的 Cat7A上限是 1000MHz。新的 Cat8 是 2000MHz(應(yīng)用長度限制為 30 米)。【表1】

表 1 各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和可以使用的數(shù)據(jù)電纜對照表

測試參數(shù)：在網(wǎng)線一端 A 的某一線對上發(fā)送信號(例如12線對)，由于電磁感應(yīng)則其它相鄰的三對鄰近線對會收到“串?dāng)_信號”。串?dāng)_信號會沿著線對向兩端傳輸。向前傳的串?dāng)_信號分別在網(wǎng)線對端 B(遠端)的另外三對雙絞線上(例如 36/45/78)可被檢測到，這就是“遠端串?dāng)_(FEXT)”，而在靠近原信號發(fā)送端 A 的另外三對雙絞線上檢測到的串?dāng)_信號，則叫“近端串?dāng)_(NEXT)”信號。這兩組全部共十二個串?dāng)_值一般來說都是不相等的。【圖2、圖3】。另外，你會發(fā)現(xiàn)，若在鏈路對端 B 發(fā)送信號，同樣也可以產(chǎn)生近端串?dāng)_ NEXT 和遠端串?dāng)_ FEXT，如果鏈路較長，則你會看到 A、B 兩端分別發(fā)送信號后測得的串?dāng)_值是不一樣的。近端串?dāng)_ NEXT 實際測試時一般會使用一對儀器同時在鏈路的兩端 A 和 B(常稱為主端和遠端)都進行測試。所以測試的結(jié)果一般會被標(biāo)識為“NEXT”(主端測試結(jié)果)和“NEXT@Remote”(遠端測試結(jié)果)，主體標(biāo)識雖然都是 NEXT 參數(shù)，但在兩端分別測試的NEXT 值很可能是不一樣的。為什么會有差異呢？這是由于電纜有衰減，所以兩端的串?dāng)_值是“相對”獨立的，電纜越長，則兩端的串?dāng)_值就越不相關(guān)了。其次是因整條鏈路中雙絞線的結(jié)構(gòu)不均勻(有的地方串?dāng)_大，有的地方串?dāng)_小)、鏈路中使用的各個模塊參數(shù)不盡相同(有的模塊串?dāng)_大，有的模塊串?dāng)_小)、兩端跳線的參數(shù)差異(用戶跳線和設(shè)備跳線串?dāng)_值都可能隨機地出現(xiàn)不相同，不同的水晶頭、不同長度的跳線串?dāng)_值也可能差異巨大)、施工中造成的鏈路元器件參數(shù)(比如電纜)的變化等等原因造成的。類似地，兩端分別測得的遠端串?dāng)_ FEXT 值也是不同的(另一個寫作 FEXT@Remote)。因此鏈路質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)中對 NEXT 和 FEXT 都要求在網(wǎng)線兩端分別進行測試。

你同樣也會發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)線很短的時候，兩端分別測得的 NEXT 值會比較相似。因為電纜越短衰減值越小，NEXT 就越相像。類似地，短鏈路測得的 FEXT 值也會比較相似。注：近端串?dāng)_ NEXT = Near End CrossTalk ，這里的縮寫 XT = CrossTalk ( 即 X = Cross)

遠端串?dāng)_ FEXT = Far End CrossTalk