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數據電纜測試入門和常見測試問題的解答

本文是零起點入門讀物。如果你遇到可能因雙絞線質量原因而導致網絡、數據傳輸不通暢、時斷時續或者閃斷等問題，如果你擔心花了高價買來的產品是否實至名歸，如果你擔心網速升級能否一次成功，或者你對雙絞線質量不合格的原因了解不多，也不了解各項測試參數的含義，或懷疑施工、聯網時使用的網線有問題，那么瀏覽一下本文會快速獲得幫助。

本文將解釋雙絞線測試中的各種參數含義，并介紹質量保證和故障診斷的基本知識。

雙絞線是構成數據電纜的最基本結構。一對雙絞線常用于總線中，構成工業現場總線最基本應用。兩對雙絞線構成的數據電纜既用于 10/100Base-T 以太網，也常用于工業以太網和現場雙總線結構。它們的基本結構相似，只是特性阻抗規格略有不同(以 100 或 120 歐常見)，測試方法也類同。本文以數據電纜為主介紹雙絞線的測試方法和故障診斷基本技術。

數據電纜外觀上看似乎都差不多，但其實它們的傳輸能力差別是非常大的。比如，三類線(Cat3)一般多用來傳 10 兆速度的數據(10Base-T 以太網)，五類線(Cat5)一般用來傳輸 100兆速度的數據(100Base-T 以太網)，也可以勉強用來傳輸 1000 兆(1000Base-T 以太網)的速率，超五類線(Cat5e)則可以用來穩定地傳輸 1000 兆速度的數據(1000Base-T 以太網)，六類線則可以穩定地傳輸 1000 兆速度的數據(1000Base-Tx、1000 cell 等)，短距離的六類線(Cat6)可以勉強傳輸萬兆速度的數據(10G Base-T，比如單根電纜長度限制 55 米內)，增強的六類線(Cat6a)則可以穩定地傳輸萬兆速度的數據(10G ?Base-T，100 米)。另外，還有一些待進入廣泛市場應用的規格，比如 2.5G Base-T(用超五類線即可）、5G Base-T （用六類線即可）、25/40GBASE-T（用CAT7A/CAT8電纜）等。除了專業人員外，常人確實很難從外觀上區分這些不同速率的網線有什么區別。常見的錯誤看法是：只要電腦或設備能連上網就說明網線質量是合格的。此類用戶既不考慮網線長短與質量有何不同、也不考慮是否留有參數余量以應對產品老化、環境的惡化或系統速度升級，當然也無法預估類似“時有時無”和“閃斷”等類型的故障是否因為網線本身質量問題而造成。

如果你對數據電纜的質量評測了解很少，那么，怎么才能保證你買來的網線和模塊是合格的而不是假冒偽劣的呢？你又如何能知道惡劣工作環境或野蠻的布線安裝施工后電纜鏈路的性能沒被破壞了呢？作為甲方(用戶)，我們都不希望看到過去一直用得很好的網線在今天升級到高速的應用時才發現有大批量嚴重的質量問題，或者由于電磁環境或設備參數變化導致電纜性能不再能支持正常穩定的應用。而對于布線工程人員和系統集成商(乙方)來講，經常會碰到如何解釋各種網線測試參數的問題，也會經常地被要求處理在施工和工程驗收時遇到的測試結果不合格問題。

有經驗的工程人員都知道，為了保證布線鏈路的質量，除了選用合格的網線、連接模塊和跳線外，避開鏈路附近的強干擾源和良好的接地(屏蔽系統)也很重要，否則即便選用價格昂貴的高品質產品，也不一定總能如預期的那樣能正常、穩定地支持各種應用。最重要的一點還在于：優質的產品加上小心精細的施工才是保證鏈路質量的最有效手段。與上個世紀的粗放布線施工相比，比較可喜的是，已有相當數量的集成商和工程商在施工前、施工中和施工結束后會對綜合布線系統的質量進行認證測試(進場測試、隨工測試、驗收測試等)，這樣就能提早或及時發現問題，并即刻處理問題，去除隱患。運維階段的“可靠性保障”一般采取“定期檢測+視情檢測+故障檢測+恢復前檢測+升級擴容預檢”的混合模式。

對桌面用戶而言，由于布線系統需要支持長期使用，一般都留有參數余量。除了斷路、短路、線序錯誤等一類問題很容易暴露外，電纜鏈路的其它質量問題往往隱藏得比較深，隱藏的時間也比較長。目前，多數鏈路的深層質量問題和安裝問題都是在鏈路驗收測試時才被發現的，少數問題是在新增設備、調整拓撲結構、環境變化、例行維護、設備老化時或網速升級時才被發現(比如從 100Base-T 升級到 1G/10G ?Base-T 失敗)，只有少數電纜鏈路的問題是在開始使用時就被用戶所發現。而對于數據中心用戶，問題暴露的時間一般都很短，因為一旦 1G/10G 設備接入，很可能立刻就不能正常工作或是出錯率高、設備重啟頻繁。這是個硬碰硬的問題，含糊的布線質量很可能馬上就要“露餡”。

更經常的情形是：遇到數據傳輸不穩定，時斷時續、閃斷等故障時，用戶首先會試著重啟設備、更新驅動、重裝系統、重新配置和更換設備模塊(或整個設備)，若仍不能解決問題時，才開始懷疑鏈路質量本身有質量問題。(對有問題的鏈路，用戶的經驗之一就是先試著更換跳線，通常這也能解決不少物理層問題)，有時，用戶在接下來的更換模塊或者重新打線處理后發現問題消失，有的則只能嘗試用臨時(或備用)的鏈路替代故障鏈路。但直至更換鏈路后故障消失，仍不清楚真正的原因是什么。

今天布線，明天上線，五年后問題才出現—-這種“故事”到處反復上演

對于水平鏈路的用戶來講，這是一個經常演出的版本，我們已經沒有興趣一再重復這樣的檢測故事。對于數據中心的用戶來講，則故障往往在一開始就會出現，因為數據中心起始速率就比較高(比如 1G/10G ?Base-T)，假冒偽劣線纜、模塊等會立現原形。不管是什么用戶類型，能否在綜合布線系統投入運行前就保證全部鏈路都合格呢？回答是肯定的，而且實施很簡單—只要按照標準進行選型測試、進場測試、隨工測試、監理測試和驗收測試即可。

時常遇到的一個“誤會”是：已經能跑 100Base-T、1000Base-T 的以太網，不就完全能證明這條鏈路合格嗎？—如果這都不行，那到底要用什么標準來驗收布線系統才合適呢？其實前面已經提到，如果你采購的 Cat6a 系統，但實際安裝的是用合格的 Cat5e 仿冒 Cat6a 的系統，只是印刷標識是 Cat6a 而已。此時該系統支持 1000 Base-T 是完全沒有問題的，因為它畢竟是合格的 Cat5e 系統。但 Cat5e 系統造價與 Cat6a 相比可能差 50%～100%。另一個常見例子是，“較短”的三類線也能支持 100Base-T 運行。

對布線鏈路的質量進行檢測驗收有專門的測試標準，不光要檢測線序接續是否正確、長度是否超標、有無開短路或接觸不良等現象，還需要測試影響鏈路質量的多個參數，比如直流電阻(環路電阻)、線對間的相互串擾(屬于電磁干擾)、回波信號等等。一個完整的測試報告中可能會羅列出令人眼花繚亂的 20 多個參數，且只要這些參數都合格，就可以保證鏈路對應的質量等級是合格的，而且將來在應用速度升級時也可以保證能即啟即用，滿足要求。下面我們就來對這些主要的參數做一些簡單描述和解釋，以方便報告的解讀和理解故障分析及診斷的方法。