双绞线测试技术综述

亓 冬

(武警士官学校,浙江 杭州 310012)

0 引言

随着网络技术的发展，人们的生活、工作、学习都越来越离不开信息网络。信息网络给人们带来极大便利的同时，极大提高了工作效率，发挥着越来越不可替代的作用。与此同时，信息网络一旦发生故障，所造成的损失也越来越不可估量。根据有关调查发现，大约70%的网络故障都与各类缆线及其连接器件有关，其质量与坏和安装施工工艺高低直接影响着信息网络是否能够长期可行运行。另外，网络发生故障后，如何在第一时间对故障类型和故障发生点进行准确的判定，需要相关人员对整个网络逐层进行有针对性、全面的测试，才能准确定位故障点，进而排除解决相关问题，因此掌握综合布线中最为常用的双绞线测试技术和应用方法对定位排除网络故障显得极为重要。

1 双绞线的定义和特点

双绞线，是信息网络最为常用的传输介质，是由两根具有绝缘保护层的铜导线相互缠绕组成，每一根导线在传输中辐射出来的电磁波会被另一根导线上发出的电磁波抵消，最大程度的降低信息传输过程中的干扰程度[1]。在ISO/OSI参考模型的物理层定义了双绞线为传输信号所需要的电气特性、机械特性、功能特性和规程特性。物理层特点主要任务是完成在物理传输介质中进行端到端的二进制信号传输。较为常见物理层 协 议 有100BASE-T、1000BASE-T、1000BASE-TX、10000BASE-ER等。

2 双绞线测试标准发展

为了确保综合布线系统质量，政府职能部门、科研院所和相关厂商都致力于制定一套行之有效的标准来衡量综合布线系统的质量。我国原建设部在2000年研究制定并颁布了综合布线领域的国家标准，即《综合布线系统验收规范》（GB/T50312-2000）。其中规定了各类缆线的测试方法、技术指标和性能要求。但是随着人们对网络传输速率要求越来越高，各类缆线的性能也不断提升，网络带宽也由当时的十兆网逐步发展到百兆网、千兆网、万兆网，双绞线作为最为常用的传输介质，也由三类线逐步发展到目前常用的五类线、超五类线、六类线、七类线和八类线，原来的测试标准不能适应新技术、新产品要求。因此国家标准《综合布线系统验收规范》也逐步由最早的2000年版修订为2007年版和最新的2016年版。

不同版本的标准，其测试的要求和精确程度有所不同。

在测试模型方面，2000年版标准中规定了双绞线水平链路测试模型主要分为基本链路模型、永久链路模型和信道模型。在其后的2007年版中，因为基本链路模型的测试误差较大，实际工程建设验收时很少采用，因此取消了这个测试模型。

在测试缆线等级方面，2000年版标准中包含了六类双绞线测试标准，2007年版本新增了七类双绞线测试标准，2016年版本中又新增了七A类线的测试标准。

在测试的方法方面，主要分为验证测试、鉴定测试和认证测试。其中验证测试主要对双绞线的连通性进行测试，即测试电信号能否到达对端，而对信号传输质量好坏不予测试；鉴定测试主要对双绞线是否能够以要求的传输速率稳定工作；认证测试则是对双绞线的电气性能指标进行测试，能够准确测量信号传输质量，相比较而言认证测试的准确程度最高。

在测试的电气性能指标方面，2000年版标准规定了双绞线的回波损耗、近端串扰、衰减等指标要求，2007年版标准中增加了对双绞线外部串扰的指标要求，2016年版标准中对指标参数要求更加严格，同时又增加了衡量双绞线抗干扰性能的指标要求，如横向转换损耗和等电平横向转换转移损耗等。

我国军用标准也参照国家标准制定过类似标准，但颁布年代较早，且后期未再更新，与现有国家标准相比已经过时。

其他国家和国际组织也十分重视综合布线及双绞线相关标准的研究和制定，部分标准较先进，如TIA在2016年颁布的标准中已支持八类双绞线的测试，并且在测试模型方面，引入模块化插头终端链路测试模型，即连接无线AP或网络监控摄像机等设备时，双绞线通过制作水晶头直接连接设备时，双绞线的测试方法。

3 双绞线测试仪表发展

双绞线的测试方法从最早的烧皮称重，到后来使用通用仪表、专用仪表进行测试，大致可分为六个阶段：

一是烧皮称重，就是将一定长度的双绞线的绝缘层烧去并称铜芯重量，再根据标准规定的线芯直径、铜的密度等信息计算出该段双绞线理论重量，将两个重量进行比较从而简易判断双绞线质量优劣。

二是万用表测量直流电阻，质量较好的双绞线如100米无氧铜双绞线的直流电阻值可不大于9.5欧姆，而质量较差的双绞线如100米铜包钢双绞线的直流电阻值可达75欧姆以上。

三是测试仪测连通性。测试仪分为近端和远端，分别连接双绞线的两端，通过近端向双绞线的每一根导线逐一发送电信号，远端对应线芯收到电信号后相应指示灯发光指示，通过指示灯是否点这判断线芯是否连通，通过指示灯点亮顺序，判断双绞线两端线序是否一致，从而判断双绞线链路是否连通。

四是验证测试仪。在测试仪的基础上增加了长度测试、接线图测试和寻线等功能，可测试错对等双绞线连接错误。

五是鉴定测试仪，通过在双绞线链路中注入定量数据，判断链路是否能够满足带宽要求，如在使用超五类双绞线的链路中以千兆速率注入数量，看远端是否能够完整、正确的接收数据，进而判断链路是否满足千兆网要求。

六是双绞线认证测试仪。可以选择所需的测试标准，如上文提高的GB/T50312-2016以及IEC11801等国际国内标准，并以相应标准的要求，对双绞线链路进行认证测试，判断其是否满足相应标准的要求，通过测试接线图、插入损耗、回波损耗、近端串扰、远端串扰、信噪比、传播时延、时延偏离等电气性能指标，可以准确判断链路质量。

4 双绞线测试的主要内容

以超五类双绞线链路认证测试为例，测试主要包括接线图、长度、衰减、串扰等，并由此演变出插入损耗、回波损耗、衰减串扰比等测试参数。

一是接线图。接线图指的是双绞线两端与连接器相连接时，内部线缆的排列顺序是否符合标准，负责收、发信号的线对不能出现跨接、错对等现象，不符合正确线序的连接方法会导致衰减、串扰的大幅增大，影响信号传输质量。

二是链路长度。超五类双绞线链路最长距离为100米，但是实际工程中，受安装工艺和布线周围电磁影响，在链路长度接近100米时可能就会发生传播时延过长的问题，从而导致链路不合格。

三是衰减。衰减是指信号从一端传递到另一端后，信号强度损失的大小。衰减跟双绞线本身质量有关，因此衰减是不可避免的。同时还跟双绞线的长度有关，长度越长，信号衰减量就会越大。

四是串扰。串扰分为近端串扰和远端串扰，是被测线缆中一对线产生的电磁信号对另一对线的干扰。线缆质量、不正确的接线方式是产生串扰的主要原因。

5 未来发展趋势

一是双绞线测试标准更加严格。随着网络应用规模的不断扩大，人们都网络带宽的要求越来越高，特别是在机房内，双绞线传输性能的要求越来越高，在八类线满足在30米内达到40Gbps的基础上还将继续发展，支持100Gbps的双绞线标准也许很快就能实现。但是机房内设备密集，线缆交错，电磁环境极为复杂，要满足更高速传输需求，对双绞线链路的性能指标要求也必要越来越严格。

二是测试仪表向智能化方向发展。随着网络应用的扩大，一旦发生线缆故障造成的影响也越来越严重。因此，线缆测试仪表也应由原来的事后排查向主动检测、提前预警转变，由原来的定期人工测试向网络智能测试转变。未来的测试仪表不仅能发现传统人工测试难以解决的问题，而且能在测试双绞线性能上提供解决方案。测试仪表一定会在网络时代的发展下，向着更加智能化、人性化的方向发展。