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KURTH电缆测试:ICT安装指南
更新时间:08-23 16:01
浏览量:125

电缆测试工具

    在本指南中,我们将向您介绍电缆的不同测量方法——网络电缆或普通双绞线电缆,使您能够以更可靠的方式定位电缆故障。通常,当发生网络错误或网络性能不佳时,会尝试在软件层面解决这些问题;但是原因通常在于ICT设备本身的接线。例如,计算机键盘显然不能用于将钉子钉在墙上。对于DHCP重置,识别排线架中的双绞线错误方面也是如此。为此,才出现了专门为分析和定位电缆故障而开发的特殊测量方法和测量工具(线路查找仪、网络电缆测试仪和故障定位设备)。

    首先,我们将回顾网络中通常使用的电缆类型的结构(例如LAN网线、电话线和双绞线电缆),以便能够向您介绍匹配的测量方法(连续性测试、接线图和故障定位),以及每种测量方法的特色。

    ICT网络中的不同线缆类型

    如今,在电信网络(ICT网络)中,人们几乎只使用双绞线电缆或光缆。因此,这些类型的电缆几乎完全替代了过去使用的同轴电缆。如前所述,该指南涉及铜缆安装,即电话电缆和以太网电缆(跳线),因此最终涉及的都是双绞线电缆。

    双绞线电缆

双绞线电缆

    图1.1:双绞线电缆的结构

    双绞线电缆(亚历山大·格雷厄姆·贝尔(AlexanderGrahamBell)于1881年发明)是绞合各个线对以改善电磁性能的电缆。将单根电线或未绞合的线对与对称双绞线直接对比,双绞线电缆在相邻两对电线之间的串扰较小,电磁干扰较小,并且电磁抗干扰性也更高(更强)。在电缆和LAN网线安装中,都会使用双绞线。如图1.2所示,各线对用颜色编码。每列和每行的颜色是固定的。这意味着,例如,在第一列中,一根导线始终为蓝色(请见线对1、6、11、16、21),在第一行中,一根导线始终为白色(请见线对1、2、3、4、5)。

双绞线电缆

    图1.2:颜色编码的双绞线电缆(25线对)

    插图由RAFALPocztarski,通过Pumbaa80编辑,GNU通用公共许可证

    安装和跳线电缆,或更常见的双绞线,通常带有屏蔽层以防止电磁干扰。在一侧,单个线对可以具有屏蔽层,但是几个线对可以和/或整个电缆具有公共屏蔽层。在ISO:IEC11801:2002(附件E)的国际标准中,将各种屏蔽方法结合在一起并进行定义。为此,引入了三个字母和相应的格式XX/YZZ。该识别号印在每个屏蔽护套上,因此每条双绞线电缆都是唯一可识别的。该ID的组成如下:

    *XX为总屏蔽层:

    *U=无屏蔽层

    *F=一层或两层铝箔屏蔽

    *S=丝网编织屏蔽

    *SF=丝网编织及铝箔屏蔽

    *Y代表每对线对的单独屏蔽层:

    *U=无屏蔽层

    *F=一层或两层铝箔屏蔽

    *S=丝网编织屏蔽

    *ZZ代表:

    *TP=双绞线

    *QP=四线对

非屏蔽双绞线

    图1.3:UTP非屏蔽双绞线示意图

总屏蔽双绞线

    图1.4:S/UTP总屏蔽双绞线示意图

    图1.5:STP线对屏蔽双绞线示意图

线对屏蔽双绞线

    行业缩写ISO/IEC11801命名电缆屏蔽线对屏蔽

    UTP,TPU/UTP无无

    STP,ScTP,PiMFU/FTP无铝箔

    FTP,STP,ScTPF/UTP铝箔无

    STP,ScTPS/UTP丝网编织无

    SFTP,S-FTP,STPSF/UTP丝网编织及铝箔无

    FFTP,STPF/FTP铝箔铝箔

    SSTP,SFTP,STP,STPPiMFS/FTP丝网编织铝箔

    SFSTP,SFTP,STPSF/SFTP丝网编织及铝箔丝网编织及铝箔

    图1.6:双绞线类型概述

    电缆类别

    随着时代的发展,传输速度和带宽要求急剧增加。例如,尽管kHz(Kbit/s)的传输速度在过去足以打电话,但到现代的多媒体时代,需要消耗MHz(MBit/s)级的传输速度才能接收例如网飞(Netflix)的视频流量。如果通信电缆本身成为瓶颈,那么最大的处理器、最好的显卡或最快的DSL连接都没有用了。如表1.7所示,现在有八种电缆类别(CAT1-CAT8)支持不同的带宽,从而最终支持不同的传输速度。

    类别类型带宽使用范例

    CAT1UTP0.4MHz电话线

    CAT2UTP4MHzISDN

    CAT3UTP16MHz10BASE-T和100BASE-T4

    CAT4UTP20MHz令牌环网,16Mbit/s

    CAT5UTP100MHz100BASE-TX和1000BASE-T

    CAT6UTP或STP250-500MHz1000BASE-T,10GBASE-T

    CAT7S/FTP600-1000MHz10GBASE-T

    CAT8S/FTP1600-2000MHz40GBASE-T和100GBASE-T

    表1.7CAT1-CAT8双绞线电缆的属性

    还有一个小注释:每条电缆都有衰减,即信号衰减了,信号强度降低了。频率越高,衰减越大。后者不是恒定的,取决于频率。即1kHz的信号比1GHz的信号衰减得少。电缆越长,信号暴露于衰减的时间越长,得到的信号强度越低。

    例如,(计算示例)如果1kHz信号的衰减为每米0.1dB,并且线路开始处的信号强度为10dB,则表示信号在1米后为9.9dB,在10米后为9.0dB和100米后为0.0dB。如果1GHz的信号每米的衰减为1dB,那么10m后信号将衰减10dB。因此,除了电缆类别(Cat1–Cat8)之外,还必须考虑电缆长度。基本上,以下条件成立:频率越高,传输距离越短。

    光纤电缆几乎无衰减,因此非常适合长距离传输。但是,光纤基础设施比基于跳线的基础设施昂贵得多。此外,您可以使用LAN电缆桥接距离,这对于室内安装通常是完全足够的。

    三种测试网络电缆的重要方法

网络电缆测试

    图1.8:使用寻线仪识别线对

    没有错误的布线是每个高性能网络的基础。如果在电缆基础结构的安装过程中(例如在配线架或接线盒中)已经犯了技术错误,或者电缆本身有故障(例如在插头中),则即使用了最好的CAT8LAN电缆也无济于事。因此,现在我们向您介绍测试双绞线电缆的三种最重要的测量方法。

    但是首先,在开始打开测量设备包装之前,应检查电缆类别,以确保已安装的电缆适合相应的带宽。然后考虑电缆长度。如果两者都是合理的,并且网络运行不正常,则应使用本指南的测量方法来隔离错误源并进行修复。

    用于连续性测试的寻线仪/线路定位器

    连续性测试仪既有低成本的低端仪器,也有较高价格的设备。如我们都知道的道理所言:“一分钱一分货”。因此,价格低廉的寻线仪既没有专门的ICT功能,也没有诸如过压保护之类的保护措施。而我们的寻线仪,如果触点之间存在电气连接,会发出蜂鸣警告声。您可以使用它们来检测短路,检查电缆安装的正确接线或检测现有电缆安装中的故障。

    您可以使用市场上任何一款万用表进行连续性测试,因为它仅检查A点和B点之间是否存在电气连接。但是,此方法具有两个决定性的缺点:

    1、电缆必须在远端短接,即工作量加倍。

    2、由于没有搜索信号,因此在配线架中标识要短接的线对既麻烦又费时,因为电信设备中不只一根电缆或电线对。此外,通常不清楚哪根电缆连接到哪个插座。

    图1.9:用万用表进行连续性测试

万用表连续性测试

    由于这些原因,我们建议使用专门的ICT工具(例如寻线仪/线路跟踪器)。寻线仪由信号发生器和信号探测器组成。信号发生器(也称为音频发生器)固定在被测电缆上。电信部门有一些专用的寻线仪,带有常用的连接头(RJ11,RJ45),因此可以将它们直接连接到相应的插座。因此,专业的寻线仪可以省去费力的剥线或重新压接插头的工作(请参见1.10)。

    图1.10:电信行业专用寻线仪/线路追踪器

电信专用寻线仪

    音频发生器将声音搜索信号馈送到线对中。探头接收搜索信号并发出声音。这样即使在灰泥下也可以追踪电缆。您也可以使用此方法来识别短路,因为搜索信号仅出现在电缆的“音频侧”,在短路点处终止。因此,探头只能检测到该点的搜索信号,而不能检测到前方的搜索信号。

    如果没有短路,用信号探测探头则可以在电缆的开路端识别出承载搜索信号的准确线路。这样即使在多芯电缆中也可以识别接线错误。尤其是用于LAN电缆的寻线仪包括链路端口闪烁功能。如果将此音频发生器连接到跳线,则在配线架中的相应RJ45插座上的LED灯会闪烁,便可以快速轻松地看到电缆连接到配线架上的哪个插座。

    因此,连续性测试仪测试两个点之间的电气连接。您可以使用万用表来执行此操作,但是在便捷性和速度方面,专用寻线仪的性能显然是更加卓越的。

    图1.11:使用搜索信号在排线架上端口闪烁

网络测试仪

    带接线图的网络测试仪

    网络测试仪是另一种专门的产品类别,是对寻线仪的完美补充,因为它们能够自动检测布线故障,而不必使线路的远端短路。再而,有各种各样的产品,从用于只有点对点连接的以太网线的电缆测试仪,再到具有点对多点连接,集成TDR和自动桥抽头检测的功能全面的网络测试仪。

    接线图是电缆线及其布线方式的图形表示。要测到接线图,远端需要一个远端单元。只需将RJ45电缆的一端插入测试仪主机,另一端插入远程单元(或将远程单元插入相应的配线架)。主机通过对所有线对发送测试信号,然后使用远程单元测得接线图,显示电缆线路的排布。

    95%的电缆故障位于电缆的开头或末端,这意味着电缆已连接到插座和插头。电缆中间的电缆故障很少见。因此,集成的TDR功能不一定是必不可少的,因为在大多数情况下,很容易在电缆端点处校正导线。但是,如果错误原因是电缆中间弯曲或破裂,则集成的TDR会使工作变得更加容易。

    图1.12:接线图

线路故障测试仪

    用于故障定位的定位设备(TDR)

    时域反射(TDR)是一种易于识别和定位电缆故障的方法。测量设备会发出脉冲信号,当电缆的阻抗发生变化时,脉冲信号会全部或部分反射。实际上,它的工作方式与雷达相同。电磁波(脉冲)在空气(电缆)中移动,并在碰到物体(例如飞机)时发生反射(阻抗变化,例如短路)。因此,在德语国家,TDR也被称为电缆雷达。根据故障,会出现不同的反射模式,从而使用户可以识别故障。

TDR曲线

    图1.13:TDR曲线

    除故障类型外,TDR还显示到故障位置的距离,例如1000m或15km。请注意,电缆长度和电线长度可能不同,例如,如果电线是扭曲的。由于扭曲,电线必然比“直的”电缆护套的距离更长。因此,电缆的电线比护套更长。作为比较,您可以想象人类的消化系统长达5.5m至7.5m,即使人类本人只有1.8m高。

    作为指导原则,已证明3%的偏差是一个很好的估算,即如果电线长度为103m,则电缆长度约为100m。但是,这取决于电缆的类型,或更确切地说,取决于扭曲系数。

    图1.14:扭曲系数

扭曲系数

    验证、鉴定和认证之间的区别

    您可以测试不同深度和程度的电缆。基本上,您可以区分认证、鉴定和验证。到目前为止,最常见的应用是验证电缆安装,即确认电缆安装的功能。验证基于主观标准,例如“您可以通过VoIP连接拨打电话吗?”或“IPTV图片是否没有错误”。下一阶段是所谓的鉴定,该鉴定是根据客观标准证明电缆安装的功能,例如,通过使用网络测试仪进行负载测试,记录数据包丢失并由安装公司创建测量协议,您通常还会将其移交给客户。电缆测试的最高要求是认证。这实际上仅由电缆制造商执行,他们必须进行认证并因此确保CAT8电缆也位于标准规定的限制内,例如容量。

    摘要

    ICT安装的测试非常复杂,您需要对网络电缆和安装电缆(双绞线)及其类别(CAT1-CAT8)有充分的了解。但是,使用正确的测量方法(连续性测试、接线图和TDR)和适当的工具(寻线仪、网络测试仪和定位设备),您可以快速而准确地执行此操作。事先考虑验证或鉴定对于网络是否足够也很重要。实际上,仅很少的情况需要做认证。