從“頭”說起
——網(wǎng)線端接標(biāo)準(zhǔn)與故障排查

文｜美國理想工業(yè)公司 任長寧

從“頭”說起
——網(wǎng)線端接標(biāo)準(zhǔn)與故障排查

文｜美國理想工業(yè)公司 任長寧

物理介質(zhì)層是網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡(luò)硬件接口的端接，又是物理層連通性的基礎(chǔ)，其故障占整個網(wǎng)絡(luò)故障的80%以上。無論工程施工方還是直接用戶，在線纜端接問題上都存在著諸多誤解和錯誤認(rèn)識。本文將結(jié)合測試儀表和工程實際應(yīng)用回顧關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程，希望能對澄清一些基本概念和技術(shù)問題有所幫助。

1 RJ45與RJ11

RJ45指的是雙絞線以太網(wǎng)設(shè)備接口，俗稱“水晶頭”。規(guī)范地講，RJ45是特指由IEC（60）603-7定義的，8針模塊化插孔或插頭。RJ是“注冊插孔”（Registered Jack）的縮寫，它來自貝爾公司的USOC（Universal Service Ordering Codes） 通用服務(wù)分類代碼，并受控于FCC（Federal Communications Commission，美國聯(lián)邦通信委員會）。

RJ11通常指6針模塊化插孔或插頭，一般用于電話網(wǎng)絡(luò)，是西部電子公司開發(fā)的接插件的通用名稱，在FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）代表美國政府發(fā)布的一個文檔中規(guī)定了RJ11，但并沒有標(biāo)準(zhǔn)化，在國際標(biāo)準(zhǔn)中也沒有單獨“RJ11”的論述。RJ11可作為2芯或4芯接插件使用，由于RJ11還用于稱呼4針模塊化接插件，所以極易引起混淆。盡管RJ11仍在使用，但RJ45已有全面替代RJ11的趨勢。

由于機械尺寸的關(guān)系，RJ45插頭不能插入RJ11插孔，反過來卻是在物理上可行的，由此讓人誤以為兩者應(yīng)該或能夠協(xié)同工作。實際上，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是支持基于RJ45接口的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)的兼容性，但不存在支持RJ11和RJ45協(xié)同工作和兼容性的依據(jù)。由于RJ11不是標(biāo)準(zhǔn)化的，其尺寸、插入力度、插入角度等沒有統(tǒng)一的設(shè)計要求，因此不能確?；Q性，甚至?xí)饍烧邠p壞，如由于RJ11插頭比RJ45插孔小，插頭兩邊的塑料部分會損壞RJ45插孔內(nèi)的金屬針，因此建議不要混用。

2 T568是什么

提到網(wǎng)線端接，就會涉及T568A和T568B端接方式，又稱接線圖。兩種端接的具體規(guī)定最早見于美國通信業(yè)/電子業(yè)協(xié)會2002年6月正式頒布的TIA/EIA 568B標(biāo)準(zhǔn)中，用來說明4對雙絞線（8根線芯）在RJ45插頭上如何排布（如圖1所示）。

實際布線工程中，工作區(qū)的信息插座、配線架、連接計算機與信息插座的跳線，可任意選擇兩者之一進行端接，形成“直連線”。為規(guī)范起見，要求同一工程中只能使用同一種端接方式（如圖2所示）。

圖1

圖2 直連線

如果電纜的一端使用了T568A，而另一端使用了T568B（如圖3所示），則形成“交叉線”，此類電纜只在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間進行級聯(lián)時使用，例如：集線器與集線器進行級連。 另外，當(dāng)把兩臺PC機通過網(wǎng)口進行對接時，也需要使用“交叉線”連接?！敖徊婢€”應(yīng)用的事實也作為反證，證明必然存在兩種端接方式。

圖3 交叉線

由于T568B是在TIA/EIA 568B中提出的，TIA/EIA 568B（2002年2月頒布）是TIA/EIA 568A（1994年1月頒布）的修訂版，很容易造成這樣的錯覺，即T568B晚于T568A出現(xiàn)，T568B的性能高于T568A。那么實際情況是怎樣的呢？

3 T568B的由來

在計算機網(wǎng)絡(luò)剛開始發(fā)展的1985年，AT&T公司研發(fā)了基于已有電話系統(tǒng)并與其向下兼容的新型計算機網(wǎng)絡(luò)。AT&T公司使用的端接方式被稱為258A方式，這種端接方式在網(wǎng)絡(luò)中，尤其在北美地區(qū)，被廣泛應(yīng)用。從圖4可以看出，它就是T568B的前身。

同一時期，美國通信業(yè)的許多公司提出需要第三方機構(gòu)來統(tǒng)一布線標(biāo)準(zhǔn)，于是行業(yè)的管理機構(gòu)CCIA （Computer Communications Industry Association，美國計算機通信業(yè)委員會）就向EIA（Electronics Industry Association，美國電子業(yè)委員會）提出此要求。1991年7月，頒布了第一個標(biāo)準(zhǔn)草案——TIA /EIA 568，提出了T568A端接方式，并且支持用兩對雙絞線向下兼容一對雙絞線的電話系統(tǒng)。經(jīng)過多次修訂，于1994年1月正式頒布了TIA /EIA 568A標(biāo)準(zhǔn)。又經(jīng)過10次修訂，于2002年頒布了TIA/EIA 568B，將AT&T的258A收入其中，更名為T568B。T568A與T568B同樣被國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11801:2002）采用，成為全球通行的端接方式。

可以看到，A、B方式唯一的不同是橙色線對與綠色線對的位置互換了。采用色標(biāo)的目的是為了便于操作者識別線對，在電氣性能方面，A與B沒有本質(zhì)區(qū)別，也沒有優(yōu)劣之分。由于上述歷史原因，B方式早于A方式，這也是T568B方式使用更多的原因。不過，考慮到與USOC的色標(biāo)兼容性，我們傾向于把T568A作為新裝工程的首選，以到達既支持雙線對ISDN系統(tǒng)，又支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹Ｓ捎贏與B方式的導(dǎo)通性沒有差異，已按B方式安裝的系統(tǒng)沒有必要再改裝。同理，在采用B方式的水平布線系統(tǒng)中，用A方式的跳線連接終端也可行，且不會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生任何影響。

需要說明一點：T568A和T568B已成為特指端接方式專用術(shù)語，被ISO及各種地區(qū)和國家標(biāo)準(zhǔn)引用，而不是TIA/EIA 568A、TIA/EIA 568B標(biāo)準(zhǔn)代碼的簡稱，兩者不要混淆。TIA/EIA 568B頒布后，完全取代了TIA/EIA 568A，因此在網(wǎng)線端接時，嚴(yán)格地講，應(yīng)稱“采用T568A方式或T568B方式”，而不應(yīng)是“采用T568A標(biāo)準(zhǔn)或T568B標(biāo)準(zhǔn)”，因為T568A標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢止。

4 T568A/B與USOC的兼容性

USOC通用服務(wù)分類代碼長期以來已經(jīng)成為最常用的電話系統(tǒng)基礎(chǔ)規(guī)范，雖然采用相同的RJ45物理接口，但其線對端接定義與T568A/B不同（如表1所示），不支持?jǐn)?shù)據(jù)只支持語音傳輸，換言之，T568A無論色標(biāo)還是電氣都能與USOC兼容，T568B與USOC色標(biāo)不同，但電氣連通性兼容，反之不行。

另外，線纜兩側(cè)按不同規(guī)定端接后，其形態(tài)是不同的。USOC規(guī)定線纜兩側(cè)接頭的端接順序是左右對稱，如圖5所示，兩側(cè)互為鏡像，這與T568A/B的情形不同。

如果把兩種端接好的線纜拉直，如圖6所示（金屬觸片向上，扣片向下），更易看清其差異：USOC線是平直的，T568A/B在空間上扭轉(zhuǎn)180o。

簡言之，在都使用RJ45連接器的前提下，傳統(tǒng)語音系統(tǒng)使用4/5線對，10/100M以太網(wǎng)使用1/2、3/6線對，兩者可以同時使用，這就是兼容性。

5 電信號的傳輸

目前使用標(biāo)準(zhǔn)RJ45連接器的UTP通道帶寬已達到500MHz，能支持最高傳輸速率達10Gbps，采用更高級連接器的SFTP鏈路，帶寬達600MHz。線纜生產(chǎn)工藝的改進，使其支持帶寬成數(shù)十倍地增加，但其基礎(chǔ)并未發(fā)生改變——每對線芯相互扭絞，傳輸一路差分信號；以差分方式在扭絞線對內(nèi)傳輸?shù)碾娦盘柈a(chǎn)生的電磁場相互抵消（如圖7所示），對外界造成的干擾降至最低，來自外界電磁場的共模干擾也得到有效抑制。為減小信號耦合，同一護套內(nèi)的4對線芯，彼此絞距互不相同，進一步降低了線對間串?dāng)_。

表1 USOC定義的一些特殊用途的端接方式

標(biāo)準(zhǔn)端接中的色標(biāo)規(guī)定，只是便于人眼辨識，既兼顧連接器向下兼容性，又確保差分信號能在扭絞線對中傳輸。觀察標(biāo)準(zhǔn)端接方式，虛線與實線色標(biāo)間隔出現(xiàn)，也是為了更清楚地識別線序。

圖5 USOC電話線與網(wǎng)線色標(biāo)對應(yīng)關(guān)系

圖6 USOC 與 T568A 線芯排布對比

圖7 電信號在扭絞線對上產(chǎn)生的磁場互相抵消

不過，錯誤仍難免發(fā)生。單一接線圖故障分為開路、短路、反接、錯對和串繞5種（如圖8所示），由于可能出現(xiàn)多種故障的組合，實際情況更為復(fù)雜。

圖8 接線圖故障類型

上述故障中，最不易被發(fā)現(xiàn)的是“串繞”故障。它破壞了線對的扭絞特性，使差分信號相當(dāng)于在平行線中傳輸（如圖9所示），由于原有線對的扭絞關(guān)系，使串?dāng)_更加嚴(yán)重。

如前所述，RJ45端接方式不是順序排列的，最容易出現(xiàn)串繞故障的是4/5與3/6線對。由于電氣導(dǎo)通性不變，只用直流電檢查連通性的儀表無法查出此類故障。當(dāng)其出現(xiàn)在低速網(wǎng)絡(luò)中時，雖然信號串?dāng)_很大，但有時仍能進行通信，而又時通時斷，用戶往往懷疑是有源設(shè)備或軟件故障，不能即時排故。

圖9 串繞故障

6 檢查串繞故障

除掌握端接標(biāo)準(zhǔn)要求、認(rèn)清色標(biāo)、認(rèn)真操作，避免出現(xiàn)錯誤外，檢查串繞還要依賴功能較強的儀表。這些儀表一般具有以下功能之一：

（1）測量電容：分析線對結(jié)構(gòu)可知，扭絞在一起的線對，其分布電容要遠(yuǎn)大于同樣長度而彼此靠近的平行導(dǎo)線，因此在導(dǎo)通性正確的前提下，只要測量4個線對的分布電容并與預(yù)期數(shù)值比較，就能得知是否存在串繞故障（如圖10所示）。

圖10 通過測量電容檢查串繞故障

測量線對分布電容除能辨別串繞故障外，還能用于計算線對長度、對斷點進行定位。

（2）測量阻抗：線對結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，其特性阻抗也隨之改變，據(jù)此可判斷是否出現(xiàn)串繞。

（3）測量近端串?dāng)_（NEXT）：近端串?dāng)_是評判線纜傳輸特性的最基本的電氣指標(biāo)，端接正確但有缺陷的線纜，往往導(dǎo)致該指標(biāo)劣化，存在串繞故障的線纜，該指標(biāo)將嚴(yán)重超標(biāo)。

（4）測量誤碼率：帶有串繞故障的鏈路有時仍能接入網(wǎng)絡(luò)，雖然由于近端串?dāng)_造成網(wǎng)速很慢，但用PING命令收發(fā)短數(shù)據(jù)幀，并不能發(fā)現(xiàn)問題所在；用測試誤碼率的專用儀表則能明顯看到傳輸性能的差異，尤其是在使用相同硬件設(shè)備的同一網(wǎng)絡(luò)中，與正常鏈路作對比測試，更容易找到故障點。