电缆布线系统的测试

时间：2022-10-18 百科知识版权反馈

【摘要】：目前，在现行的国家标准或规范中，主要体现3类、5类、5e类、6类和7类布线系统的电气测试内容。基本链路和永久链路测试是综合布线施工单位必须完成的。由于目前对大对数电缆尚无测试标准，所以大对数主干电缆及所连接的配线模块可按链路的连接方式进行4对线对长度、接线图、衰减的测试，其近端串音指标测试结果不得低于3类、5类4对对绞电缆布线系统所规定的数值。

8.2电缆布线系统的测试

8.2.1电缆布线工程测试方法

目前，在现行的国家标准或规范中，主要体现3类、5类、5e类、6类和7类布线系统的电气测试内容。在现有的综合布线工程中，3类、5类布线除了支持语音主干电缆的应用外，配线子系统已基本不采用。但原有的3类、5类布线工程在扩容或整改时，仍需加以检测，应按照我国国家标准相关要求及《商业建筑电信布线标准》(EIA/TIA 568A)、TSB—67要求进行。

1.对绞电缆的测试方法

根据不同的测试需求，提出了三种测试方法，供测试者选择。3类和5类水平链路按照基本链路和信道测试，5e类、6类和7类电缆采用永久链路和信道的测试方法。

(1)基本链路模型(Basic Link):适用于3类和5类布线链路测试。

该基本链路包括:最长90m的水平缆线和两端的接插件;一端为工作区信息插座，另一端为楼层配线架;带有两端接插件的两条2m测试仪表自带的测试线，链路总长度为94m。基本链路的连接应符合图8.1的方式。

图8.1　基本链路方式

F≤90m，G= E= 2m

(2)信道模型(Channel):适用于用户测试包括工作区和电信间的设备电缆和跳线在内的整体信道性能。信道连接应符合图8.2的方式。

图8.2　信道方式

A:工作区终端设备电缆; B: CP电缆; C:水平电缆; D:配线设备连接跳线; E:配线设备到设备连接电缆B+C≤90m，A+D+ E≤10m

该信道包括最长90m的水平缆线、信息插座模块、集合点、电信间的配线设备、跳线、设备缆线，总长不得大于100m。

信道与基本链路的区别是基本链路不包括用户端使用的电缆(这些电缆是用户连接工作区终端与信息插座或配线架及集线器等设备的连接线)，而信道是作为一个完整的端到端链路定义的。信道包括了连接网络站点、集线器的全部链路，其中用户的末端电缆必须是链路的一部分，必须与测试仪相连。

(3)永久链路模型(Permanent Link):永久链路适用于测试固定链路(水平电缆及相关连接器件)性能。永久链路连接应符合图8.3的方式。

图8.3　永久链路方式

H:从信息插座至楼层配线设备(包括集合点)的水平电缆; H≤90m

永久链路是ISO/IEC所制定的5e类、6类标准及EIA/TIA 568B标准中新定义的测试链路，它将取代基本链路方式。永久链路方式供工程安装人员及数据电信用户用来测试永久安装电缆的性能。永久链路连接方式由90m水平电缆和链路中相关接头(必要时可增加1个可选集合点)组成。永久链路与基本链路方式不同的是，永久链路不包括现场测试仪端使用的插接软线和插头，以及两端2m测试线，其电缆总长度为90m;而基本链路包括两端的2m测试电缆，电缆总长度为94m。永久链路测试方法排除了测试线在测试中带来的测试误差，使测试结果更加准确、合理。

基本链路和永久链路测试是综合布线施工单位必须完成的。通常综合布线施工单位完成后，所要连接的设备、器件还没有安装，而且并不是所有的缆线都连接到设备或器件上。所以，综合布线施工单位可能只向用户提出一个基本链路或永久链路的测试报告。但从用户的角度来说，用于高速网络传输或其他通信传输时的链路不仅仅要包括链路部分，而且还要包括用于连接设备的用户电缆，所以希望得到的是一个信道的测试报告。因此在测试中选用什么样的测试方式一定要根据用户的实际需要来进行。

2.垂直主干布线测试链路

建筑内垂直主干布线使用的铜缆有3类、5类大对数对绞电缆，光缆可能是多模光纤，也可能是单模光纤，测试起点可以安排在楼层配线架上(FD)，测试终点在楼内总配线架(BD)。

由于目前对大对数电缆尚无测试标准，所以大对数主干电缆及所连接的配线模块可按链路的连接方式进行4对线对长度、接线图、衰减的测试，其近端串音指标测试结果不得低于3类、5类4对对绞电缆布线系统所规定的数值。

此外，综合布线系统只有在投入实际运行环境时，方能检验其电磁特性是否符合电磁兼容标准。网络的电磁特性要受到布线系统的平衡和(或)屏蔽参数的影响，对于其特性要求和测试方法，国际上正在制定相关的标准和规定，目前不具备现场测试条件。

8.2.2电缆布线工程测试项目的含义

对于不同级别的布线系统，测试模型、测试内容、测试方法和性能指标是不一样的。按照TSB—67标准要求，对于5类布线系统在测试指标中有接线图、链路长度、衰减、近端串音等四个指标。ISO要求增加一项指标，即衰减串音比。到6类之后，又增加了很多参数，如近端串音功率和、等电平远端串音、回波损耗、传播时延偏差等。这样，包括增补后的测试参数有接线图、布线链路及信道缆线长度、近端串音、近端串音功率和、衰减、衰减串音比、等电平远端串音、等电平远端串音功率和、回波损耗、传播时延、传播时延偏差、插入损耗等。

1.接线图(Wire Map)

接线图是用来测试布线链路有无终接错误的一项基本检查，测试的接线图显示出所测每条8芯电缆与配线模块接线端子的连接实际状态。它主要测试水平电缆终接在工作区或电信间配线设备的8位模块式通用插座的安装连接正确与否。正确的线对组合为: 1/2、3/6、4/5、7/8，分为非屏蔽和屏蔽两类，对于非RJ45的连接方式按相关规定要求列出结果。

布线过程中可能出现以下正确或不正确的连接图测试情况，具体如图8.4所示。

保持线对正确绞接是非常重要的。标准规定正确的连线图要求端到端相应的针连接是: 1对1、2对2、3对3、4对4、5对5、6对6、7对7、8对8，如果接错，便有开路、短路、反向、交错和串对等情况出现。应特别注意，分岔线对是经常出现的接线故障，使用简单的通断仪器常常不能准确地查出。测试时会显示连接正确，但这种连接会产生极高的串扰，使数据传输产生错误。

图8.4　接线图

(a)正确连接;(b)反向线对;(c)交叉线对;(d)串对

2.布线链路及信道缆线长度

布线链路及信道缆线长度应在测试连接图所要求的极限长度范围之内。当链路超过了规定的极限长度之后，将导致网络通信失败。表8.3列出信道方式、基本链路方式和永久链路方式所允许的极限长度。

表8.3　综合布线连接方式的允许极限长度

布线链路及信道缆线长度是指布线链路及信道端到端之间电缆芯线的实际物理长度，常用电子测量来估算。所谓“电子长度测量”是应用时域反射法(Time Domain Reflectometry，TDR)的测试技术，基于传播时延和电缆的额定传输速率NVP而实现。若将电信号在电缆中传播速度与光在真空中传播速度的比值定义为额定传播速度，用NVP表示，则有:

NVP=(2×L)/(T×c)

式中，L是电缆长度; T是信号传送与接收之间的时间差; c是真空状态下的光速。一般典型的非屏蔽对绞电缆的NVP值为62%～72%，则电缆长度为:

L=NVP×(T×c)/2

3.衰减

根据衰减的概念，通常衰减是频率的连续函数，衰减以dB表示。90m的5类对绞电缆，测试频率范围是1～100MHz，其基本链路衰减如图8.5和图8.6所示。此外，衰减会随着链路长度的增加而增大，即电信号会损失越多。信号衰减到一定程度，将会使链路传输的信息不可靠。引起衰减的原因还有温度、阻抗不匹配以及连接点等因素。温度对某些电缆的衰减也会产生影响，一般说来随着温度的增加，电缆的衰减也增加。这就是标准中规定温度为20℃的原因。具体地说，对于3类电缆，每增加1℃，衰减会增加1.5%;对于4类和5类电缆，每增加1℃，衰减会增加0.4%;当电缆安装在金属管道内时，链路的衰减会增加2%～3%。

图8.5　衰减

图8.6　5类电缆衰减与频率的关系

现场测试仪器应测量出安装的每一对线衰减的最严重情况，并且通过将衰减最大值与衰减允许值比较后，给出合格(PASS)与不合格(FAIL)的结论。具体规则是:

(1)如果合格，则给出处于可用频率内的最大衰减值;否则给出不合格的衰减值、测试允许值及所在点的频率。

(2)如果测量结果接近测试极限，而测试仪不能确定是PASS或FAIL时，则将此结果用“PASS*标识”;若结果处于测试极限的错误侧，则给出“FAIL”。

(3) PASS/FAIL的测试极限是按链路的最大允许长度(信道链路为100m，永久链路为90m)设定的。若测量出的值大于链路实际长度的预定极限，则在报告中前者将加星号，以示警戒。

4.近端串音(NEXT)

依据GB 50312—2007规范，近端串音是决定链路传输能力的最重要的参数。测试时是以测得的近端串扰损耗的大小来度量。在一条链路中处于线缆一侧的某发送线对，对于同侧的其他相邻(接收)线对通过电磁感应所造成的信号耦合(由发射机在近端传送信号，在相邻线对近端测出的不良信号耦合)为近端串扰，如图8.7所示。近端串扰值(dB)和导致该串扰的发送信号(参考值定义为0dB)之差值为近端串扰损耗。

图8.7　近端串音

根据近端串音的概念，对于UTP电缆，近端串音是在信号发送端(近端)进行测量，测量来自其他线对泄漏过来的信号，是一个关键的性能指标，也是最难测量精确的一个指标，尤其是随着信号频率的增加，其测量难度就更大。5类UTP电缆链路必须在1～100MHz的频率范围内测试; 6类UTP电缆链路必须在1～250MHz的频率范围内测试。

由NEXT的定义可知，测试一条对绞电缆链路的NEXT损耗需要在每一线对之间进行，也就是说，对于4对对绞电缆，要有6对线对关系的组合，即测试6次。

NEXT并不表示在近端点产生的串扰值，它只表示在近端点所测量的串扰数值。这个数值会随电缆长度的变化而变化，同时发送端信号也会衰减，对其他线对的串扰值也相对变小。试验证明，在40m内测量得到的NEXT值较为真实，如果另一端是大于40m的信息插座，它会产生一定程度的串扰，但测试仪可能无法测量到这一串扰值。基于这个原因，对NEXT的测量最好在两端都进行。

5.近端串音功率和(PS NEXT)

近端串音功率和是指在4对对绞电缆的一侧测量3个相邻线对对某线对近端串扰总和(所有近端干扰信号同时工作时，在接收线对上形成的组合串扰)。近端串音功率和为电缆内除本线对外，其他线对干扰本系统的近端串音功率和，即N₄=N₁+N₂+N₃，其中N₁、N₂、N₃分别为线对1、线对2、线对3对线对4的近端串扰值。

6.衰减串音比(ACR)

衰减串音比是指在受相邻发送信号线对串扰的线对上，其串扰损耗(NEXT)与本线对传输信号衰减值(A)的差值。ACR是表示线对上信噪比的一种形式。ACR值是NEXT与插入损耗分贝值之间的差值。

7.等电平远端串音(ELFEXT)

等电平远端串音是指某线对上远端串扰损耗与该线路传输信号衰减的差值。从链路或信道近端线缆的一个线对发送信号，经过线路衰减从链路远端干扰相邻接收线对(由发射机在远端传送信号，在相邻线对近端测出的不良信号耦合)为远端串音(FEXT)。

8.等电平远端串音功率和(PS ELFEXT)

等电平远端串音功率和是指在4对对绞电缆一侧测量3个相邻线对对某线对远端串扰总和(所有远端干扰信号同时工作，在接收线对上形成的组合串扰)。在千兆(吉)以太网中，所有线对都被用来传输信号，每个线对都会受到其他线对的干扰，因此远端串扰必须进行功率相加，从而获得对于能量耦合的真实描述。

9.回波损耗(RL)

回波损耗是由链路或信道特性阻抗偏离标准值导致功率反射而引起(布线系统中阻抗不匹配产生的反射能量)。由输出线对的信号幅度和该线对所构成的链路上反射回来的信号幅度的差值导出。

10.传播时延

传播时延是指信号从链路或信道一端传播到另一端所需要的时间。6类布线系统的永久链路要求在10MHz时小于498ns，信道要求在10MHz时小于555ns。

11.传播时延偏差

传播时延偏差是指以同一缆线中信号传播时延最小的线对作为参考，其余线对与参考线对时延的差值(最快线对与最慢线对信号传输时延的差值)。

12.插入损耗

插入损耗指发射机与接收机之间插入电缆或元器件产生的信号损耗，通常指衰减。

8.2.3电缆布线工程测试项目及性能指标

根据工程中使用材料的类别不同(如3类、5类、5e类、6类、7类、光纤等)，组成的综合布线链路要求的频率和性能指标、测试项目也不同。

1. 3类水平链路和信道的测试项目及性能指标

使用3类对绞电缆及同类别或更高类别的器材(连接硬件、跳线、连接插头、插座)进行安装的链路。3类链路的最高频率为16MHz。

测试项目:接线图、阻抗、长度、近端串音、衰减。

3类水平链路及信道测试项目及性能指标如表8.4所示(测试条件为环境温度20℃)。

2. 5类水平链路和信道的测试项目及性能指标

使用5类对绞电缆及同类别或更高类别的器材(连接硬件、跳线、连接插头、插座)进行安装的链路。5类链路的最高频率为100MHz。

测试项目:接线图、阻抗、长度、近端串音、衰减。

5类水平链路及信道测试项目及性能指标如表8.5所示(测试条件为环境温度20℃)。

表8.4　3类水平链路及信道性能指标

表8.5　5类水平链路及信道性能指标

3. 5e类、6类和7类测试项目及性能指标

使用5e类对绞电缆及同类别或更高类别的器材(连接硬件、跳线、连接插头、插座)进行安装的链路。5e类链路的最高频率为100MHz，6类线缆的最高频率为250MHz，7类线缆的最高频率为600MHz。

从5e类和6类布线系统开始，分别以建议性和需执行的两种表格列出各性能指标参数。需要说明的是:需执行的表格中列出了各数值的计算公式，验收单位在对该布线系统按所签订的合同提供产品的电缆和连接器件构成的永久链路和信道支持的带宽要求，按公式计算出相应的数值进行测试验收。

(1) 5e类、6类和7类信道测试项目及性能指标。

①回波损耗(RL):只在布线系统中的C、D、E、F级采用，信道的每一线对和布线的两端均应符合回波损耗值的要求，布线系统信道的最小回波损耗值应符合表8.6的规定，并可参考表8.7所列关键频率的回波损耗建议值。

表8.6　信道回波损耗值

表8.7　信道回波损耗建议值

②插入损耗(IL):布线系统信道每一线对的插入损耗值应符合表8.8的规定，并可参考表8.9所列关键频率的插入损耗建议值。

表8.8　信道插入损耗值

注:插入损耗(IL)的计算值小于4.0dB时均按4.0dB考虑。

表8.9　信道插入损耗建议值

续表

③近端串音(NEXT):在布线系统信道的两端，线对与线对之间的近端串音值均应符合表8.10的规定，并可参考表8.11所列关键频率的近端串音建议值。

表8.10　信道近端串音值

注:* NEXT计算值大于60.0dB时均按60.0dB考虑。＊＊NEXT计算值大于65.0dB时均按65.0dB考虑。

表8.11　信道近端串音建议值

④近端串音功率和(PS NEXT):只应用于布线系统的D、E、F级，信道的每一线对和布线的两端均应符合PS NEXT值要求，布线系统信道的最小PS NEXT值应符合表8.12的规定，并可参考表8.13所列关键频率的近端串音功率和建议值。

表8.12　信道PS NEXT值

注:* PS NEXT计算值大于57.0dB时均按57.0dB考虑。＊＊PS NEXT计算值大于62.0dB时均按62.0dB考虑。

8.13　信道PS NEXT建议值

⑤线对与线对之间的衰减串音比(ACR):只应用于布线系统的D、E、F级，信道的每一线对和布线的两端均应符合ACR值要求。布线系统信道的ACR值可参考表8.14所列关键频率的ACR建议值。

表8.14　信道ACR建议值

⑥ACR功率和(PS ACR):为近端串音功率和与插入损耗之间的差值，信道的每一线对和布线的两端均应符合要求。布线系统信道的PS ACR值可用以下计算公式进行计算，并可参考表8.15所列关键频率的PS ACR建议值。

线对k的ACR功率和的计算公式:

式中: k——线对号;

　　　PS NEXT_k——线对k的近端串音功率和;

　　　IL_k——线对k的插入损耗。

表8.15　信道PS ACR建议值

⑦线对与线对之间等电平远端串音(ELFEXT):为远端串音与插入损耗之间的差值，只应用于布线系统的D、E、F级。布线系统信道每一线对的ELFEXT值应符合表8.16的规定，并可参考表8.17所列关键频率的ELFEXT建议值。

表8.16　信道ELFEXT值

注:①与测量的近端串音FEXT值对应的ELFEXT值若大于70.0dB，则仅供参考。
* ELFEXT计算值大于60.0dB时均按60.0dB考虑。
＊＊ELFEXT计算值大于65.0dB时均按65.0dB考虑。

表8.17　信道ELFEXT建议值

⑧等电平远端串音功率和(PS ELFEXT):布线系统信道每一线对的PS ELFEXT数值应符合表8.18的规定，并可参考表8.19所列关键频率的PS ELFEXT建议值。

表8.18　信道PS ELFEXT值

注:①与测量的远端串音FEXT值对应的PS ELFEXT值若大于70.0dB，则仅供参考。
* PS ELFEXT计算值大于57.0dB时均按57.0dB考虑。
＊＊PS ELFEXT计算值大于62.0dB时均按62.0dB考虑。

表8.19　信道PS ELFEXT建议值

⑨直流(d. c.)环路电阻:布线系统信道每一线对的直流环路电阻应符合表8.20的规定。

表8.20　信道直流环路电阻

⑩传播时延:布线系统信道每一线对的传播时延应符合表8.21的规定，并可参考表8.22所列的关键频率建议值。

表8.21　信道传播时延

表8.22　信道传播时延建议值

传播时延偏差:布线系统信道所有线对间的传播时延偏差应符合表8.23的规定。

表8.23　信道传播时延偏差

注:①0.050为0.045+ 4×0.00125计算结果。②0.030为0.025+ 4×0.00125计算结果。

(2) 5e类、6类和7类永久链路或CP链路测试项目及性能指标

①回波损耗(RL):布线系统永久链路或CP链路每一线对和布线两端的回波损耗值应符合表8.24的规定，并可参考表8.25所列的关键频率建议值。

表8.24　永久链路或CP链路回波损耗值

表8.25　永久链路回波损耗建议值

②插入损耗(IL):布线系统永久链路或CP链路每一线对的插入损耗值应符合表8.26的规定，并可参考表8.27所列的关键频率建议值。

表8.26　永久链路或CP链路插入损耗值

注:①插入损耗(IL)的计算值小于4.0dB时均按4.0dB考虑。另外，表中: L= L_FC+ L_CP Y式中，L_FC——固定电缆长度(m);L_CP——CP电缆长度(m);Y——CP电缆衰减(dB/m)与固定水平电缆衰减(dB/m)比值。n= 2对于不包括CP点的永久链路的测试或仅测试CP链路。n= 3对于包括CP点的永久链路的测试。

表8.27　永久链路插入损耗建议值

③近端串音(NEXT):布线系统永久链路或CP链路每一线对和布线两端的近端串音值应符合表8.28的规定，并可参考表8.29所列的关键频率建议值。

表8.28　永久链路或CP链路近端串音值

注:* NEXT计算值大于60.0dB时均按60.0dB考虑。
＊＊NEXT计算值大于65.0dB时均按65.0dB考虑。

表8.29　永久链路近端串音建议值

④近端串音功率和(PS NEXT):只应用于布线系统的D、E、F级，布线系统永久链路或CP链路每一线对和布线两端的近端串音功率和值应符合表8.30的规定，并可参考表8.31所列的关键频率建议值。

表8.30　永久链路或CP链路近端串音功率和值

注:* PS NEXT计算值大于57.0dB时均按57.0dB考虑。
＊＊PS NEXT计算值大于62.0dB时均按62.0dB考虑。

表8.31　永久链路近端串音功率和建议值

⑤线对与线对之间的衰减串音比(ACR):只应用于布线系统的D、E、F级，布线系统永久链路或CP链路每一线对和布线两端的ACR值可用以下计算公式进行计算，并可参考表8.32所列关键频率的ACR建议值。

线对i与线对k间ACR值的计算公式:

式中: i——线对号;

k——线对号;

NEXT_ik——线对i与线对k间的近端串音;

IL_k——线对k的插入损耗。

表8.32　永久链路ACR建议值

⑥ACR功率和(PS ACR):为近端串音功率和与插入损耗之间的差值，信道的每一线对和布线的两端均应符合要求。布线系统信道的PS ACR值可用以下计算公式进行计算，并可参考表8.33所列关键频率的PS ACR建议值。

线对k的ACR功率和的计算公式:

式中: k——线对号;

　　　PS NEXT_k——线对k的近端串音功率和;

　　　IL_k——线对k的插入损耗。

⑦线对与线对之间等电平远端串音(ELFEXT):只应用于布线系统的D、E、F级。布线系统永久链路或CP链路每一线对的等电平远端串音值应符合表8.34的规定，并可参考表8.35所列的关键频率建议值。

表8.33　永久链路PS ACR建议值

表8.34　永久链路或CP链路等电平远端串音值

注: n= 2对于不包括CP点的永久链路的测试或仅测试CP链路。
n= 3对于包括CP点的永久链路的测试。
①与测量的近端串音FEXT值对应的ELFEXT值若大于70.0dB，则仅供参考。
* ELFEXT计算值大于60.0dB时均按60.0dB考虑。
＊＊ELFEXT计算值大于65.0dB时均按65.0dB考虑。

表8.35　永久链路等电平远端串音建议值

⑧等电平远端串音功率和(PS ELFEXT):布线系统永久链路或CP链路每一线对的PS ELFEXT值应符合表8.36的规定，并可参考表8.37所列的关键频率建议值。

表8.36　永久链路或CP链路PS ELFEXT值

续表

注: n= 2对于不包括CP点的永久链路的测试或仅测试CP链路。
n= 3对于包括CP点的永久链路的测试。
①与测量的近端串音FEXT值对应的ELFEXT值若大于70.0dB，则仅供参考。
* PS ELFEXT计算值大于57.0dB时均按57.0dB考虑。
＊＊PS ELFEXT计算值大于62.0dB时均按62.0dB考虑。

表8.37　永久链路PS ELFEXT建议值