文｜合保商貿(mào)（上海）有限公司 陳曉峰

6A時代，再從模塊談起

文｜合保商貿(mào)（上海）有限公司 陳曉峰

說到6A其實并不陌生，早在2004年IEEE 802.3an工作組和TIA TR-42.7已將擴展6類草案的帶寬頻率上限定義到了500MHz，隨后寫入了基于6類的TSB 155公告和6A類的TIA 568B.2-10的標(biāo)準(zhǔn)補充中。

2006年6月IEEE 10GBase-T批準(zhǔn)頒布，隨著千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用向萬兆位以太網(wǎng)的升級演變，作為網(wǎng)絡(luò)傳輸承載子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)，6類系統(tǒng)的250MHz帶寬已不能滿足萬兆速率的傳輸，由此TIA 568C于2009年發(fā)布，6A系統(tǒng)被認(rèn)可，原先更早時期的5類已被取消。全球范圍內(nèi)越來越多的項目建設(shè)已開始部署6A系統(tǒng)。

作為銅纜系統(tǒng)中和用戶接觸最密切的組件，自然會談到模塊，那么應(yīng)用于6A系統(tǒng)的模塊同以往6類及以下級別的模塊有什么區(qū)別？和6A系統(tǒng)的特性又有什么關(guān)聯(lián)？本文就這些問題，結(jié)合美國合寶6A非屏蔽模塊的設(shè)計給出一些提示。

銅纜模塊作為用戶網(wǎng)絡(luò)接入最直接的連接器件，其跳線接入的插拔壽命、語音及數(shù)據(jù)接入的通用性考慮、模塊尺寸結(jié)構(gòu)是否小型合理，安裝是否快速簡便、有無傳輸性能冗余設(shè)計等方面，都是影響6A模塊乃至整個6A系統(tǒng)最關(guān)鍵的因素。

（1）標(biāo)準(zhǔn)接口：首先，一個模塊是否優(yōu)秀，最基本的是要做到標(biāo)準(zhǔn)接口，目前市場上有很多模塊接口采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸，選擇墻面安裝時，需配合特定的面板孔位才能安裝，如果選擇地面安裝方式，還需要為地面金屬插座配備特別的模塊安裝卡片才可以完成安裝，這樣的方式顯然不利于用戶的安裝使用。美國合寶6A模塊采用標(biāo)準(zhǔn)Keystone接口，內(nèi)部RJ45插口，能夠方便的安裝于Keystone接口面板上，同時合寶提供的地面型金屬插座也無需另外配備模塊安裝卡片。

（2）可拆裝的防塵片設(shè)計：綜合布線系統(tǒng)一直以來對于連接件防塵的要求都非常重視，市場上普遍的設(shè)計是在插座面板上設(shè)置推拉式的防塵片以確保工作區(qū)插座的防塵，而插座模塊本身不具備防塵功能，這樣的設(shè)計勢必對于管理區(qū)域的配線架上長期空置或者備份預(yù)留的端口起不到任何防塵作用。還有一種常見的設(shè)計是將防塵片集成在插座模塊上以確保任何使用區(qū)域的防塵功能，但這又造成對于面板有特別要求的用戶不能采用自帶防塵片的模塊插座。

一個真正方便使用和做到100%防塵的設(shè)計才是問題的關(guān)鍵。筆者認(rèn)為采用可拆裝式的防塵片設(shè)計能很好的解決這個問題。美國合寶6A模塊采用的即是可拆裝式的鉸鏈型防塵片，且防塵片本身可以做到對于模塊插口100%密閉覆蓋，真正做到全防塵功能，可拆裝式的設(shè)計也適用于任何面板及管理區(qū)域。

（3）小尺寸設(shè)計和環(huán)保的包裝：綜合布線發(fā)展到6A，銅纜的外部直徑也在不斷的增加，特別是對于6A非屏蔽線纜。這是非屏蔽銅纜傳輸萬兆時，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的必然結(jié)果。在86型底盒中，隨著線纜外徑的增加占據(jù)了大量的空間，如果插座模塊設(shè)計時同樣加大了尺寸，勢必造成安裝底盒內(nèi)部空間的狹小，模塊的小型化設(shè)計顯得非常必要。美國合寶6A模塊采用小型化尺寸，有利于高密度和小空間的安裝，特別適合于數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。在模塊的包裝上，合寶不僅采用小型化設(shè)計，同時提供單個和25個的包裝，包裝材料的85%可循環(huán)再利用。如果選擇50個的包裝則100%可再利用，更加的綠色環(huán)保。

當(dāng)然小型化的設(shè)計往往給用戶的感覺是不夠堅固穩(wěn)定，所以合寶6A模塊特別附加了4點閉鎖的設(shè)計，最小閉鎖力度25Ibs，使模塊在MAC和安裝過程中保持更加堅固和穩(wěn)定。

（4）語音和數(shù)據(jù)的兼容性考慮：說到模塊的語音和數(shù)據(jù)兼容問題，在布線系統(tǒng)設(shè)計時，一般國內(nèi)通常認(rèn)為RJ45和RJ11水晶頭是可以兼容插拔于RJ45接口的模塊中，所以將語音和數(shù)據(jù)模塊選擇相同類型。比如統(tǒng)一采用6類模塊用于工作區(qū)的語音和數(shù)據(jù)接入，使用時根據(jù)實際情況靈活轉(zhuǎn)變功能，這種考慮從設(shè)計和投資角度講本身沒有問題，但殊不知RJ11水晶頭作為6槽2針的結(jié)構(gòu)，在接插進RJ45模塊時，其邊框?qū)τ赗J45最邊緣的第1和第8針產(chǎn)生很大的擠壓力，長期作用后導(dǎo)致1、8針變形，再換回RJ45水晶頭接插時，其導(dǎo)通性能受到很大的影響。為了避免這種情況，我們不能簡單的舍棄這樣的設(shè)計思路，而是應(yīng)該從根本上考慮問題。合寶6A模塊在第1和第8針位置前設(shè)置了小型擋腳，在不影響RJ45水晶頭插拔的情況下，徹底避免了RJ11、RJ14和RJ25等6PIN水晶頭對于RJ45插口的破壞。而為了滿足語音和數(shù)據(jù)的對換，只需將應(yīng)用于語音的RJ11-RJ11跳線改換成RJ45-RJ11跳線來連接語音設(shè)備即可。當(dāng)然我們并不建議采用6A模塊用于語音傳輸，這顯然有悖于投資的合理性。

（5）模塊的材質(zhì)：模塊由不同的材質(zhì)組成，根據(jù)部位的不同應(yīng)考慮不同的材質(zhì)性能。從安全性考慮，首先最基本的，應(yīng)采用滿足UL94V-0可燃性標(biāo)準(zhǔn)的物料作為模塊的基本結(jié)構(gòu)。并且選用耐沖擊聚合體，為安裝和端接提供所需要的超耐久力和真正標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且顏色穩(wěn)定，經(jīng)久不變。其次，模塊的插針材料對其使用壽命有著直接的影響，一般的模塊插針均選用磷青銅材料，模塊的插拔壽命在750次以上。750次對于普通項目沒有問題，但對于類似酒店等項目時，假設(shè)酒店客房每天都有入住，客房插座平均每天一次插拔，750次的壽命只能滿足2年多的使用，這顯然是不適用的。合寶所有類別的銅纜模塊均采用了銅鈹合金作為插針材料，銅鈹合金在導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、抗壓、抗拉、抗彎曲、成型性能、防腐蝕性能上都遠(yuǎn)優(yōu)于磷青銅，其合金成本更是3倍于磷青銅。采用銅鈹合金材質(zhì)插針的模塊，其可接受插拔次數(shù)提高到2500次以上，大大延長了使用壽命。為了進一步加強模塊在接受插拔時的應(yīng)力緩沖，合寶6A模塊還在插針的底部設(shè)置了緩沖裝置，更好的保護插針的接插穩(wěn)定性和抗壓能力。當(dāng)然，所有模塊的插針還必須做到100微英寸鍍鎳，50微英寸鍍金，提高良好導(dǎo)通的同時加強了抗氧化能力。

（6）易安裝性：一個模塊除考慮材質(zhì)等因素外，是否便于安裝相對來說更為重要。這是提高施工效率和完工效果的重要因素，是對于項目建設(shè)的直接影響之一。我們都知道雙絞線由4對相互扭絞的芯線組成，對絞密度越高，芯線之間的交叉角度越接近于垂直，傳輸性能越好。相反，解開線對對絞的間距越大，傳輸性能受到的影響也就越大。我們在模塊打線的時候必然會分離線對的扭絞，如何做到最小的分離對于最終的傳輸性能是否優(yōu)秀起到重要的作用。合寶6A模塊在IDC打線位置設(shè)計了“塔尖”狀的立柱結(jié)構(gòu)，線對只要對準(zhǔn)“塔尖”頂部往下壓，線對就自動分開，同時保證了線對之間的扭絞受到的破壞最小。同時，我們會發(fā)現(xiàn)線對在卡入IDC時，由于受IDC槽內(nèi)部的擠壓，線對容易自動彈出，這給打線帶來了不必要的麻煩。合寶模塊在IDC頂端設(shè)計了圓形凹槽，線對卡入IDC后不再容易彈出，有效地解決了這一問題。

為了更方便于安裝，合寶6A模塊在打線位置的中央添加了通用的TIA 568A及TIA 568B標(biāo)識，標(biāo)識采用亮光化白色設(shè)計，使分辨線對更容易。同時考慮TIA 568B線序比較常用（95%)，所以把色碼安置在 IDC端接塔中央而且占用位置比 TIA 568A 色碼要大，方便辨識。為了保證IDC打線位置的線對固定穩(wěn)固及防塵特性，還設(shè)計了4點式背面防塵蓋鎖定端接。

（7）高傳輸性能：一個便于安裝的模塊自然受到用戶的歡迎，但模塊的傳輸性能才是使用者最關(guān)心的根本問題。

提高模塊的傳輸性能除了上述提到的從物料材質(zhì)、安裝上考慮外，PCB板技術(shù)的補償設(shè)計是最常采用的方法。合寶6A模塊采用高密度雙層PCB板技術(shù)，極小尺寸的空間設(shè)計出以往需要整塊PCB板才能做到的補償電路，對于Balance、NEXT、RL方面提供模塊更多的電氣性能補償。另外，模塊前端觸針的前后排雙向路徑設(shè)計，也可有效降低信號傳輸路徑上的相互串?dāng)_。

既然本文談到的是6A，勢必需要談?wù)凙NEXT，這是在6A標(biāo)準(zhǔn)中引入的最重要的傳輸性能指標(biāo)，主要指單一傳輸路徑上受到包圍在周邊其他相鄰傳輸路徑的外部串?dāng)_影響（可參考“6+1”模型）。這一性能指標(biāo)不僅僅需要在線纜的設(shè)計上加以考慮，同樣也需要在模塊的設(shè)計上加以應(yīng)對，以提高傳輸鏈路的整體性能。

合寶6A非屏蔽模塊在模塊的側(cè)面加上了特殊金屬涂層，以消除外來噪音及電磁干擾。在模塊與模塊并列安裝于配線架時相互間的干擾可以降到最低。之前提到的模塊后端的端接固定防塵蓋同樣也采用了特殊涂層的設(shè)計，以防止后端端接位置不同線纜芯線間的相互干擾。

通過以上多方面的設(shè)計考慮，合寶的6A模塊，可以通過業(yè)內(nèi)要求最高的元件級測試認(rèn)證，其NEXT性能在500MHz上高出ISO標(biāo)準(zhǔn)3dB余量，最高可用帶寬達(dá)650MHz。在4連接器信道90m的永久鏈路和2m極限短鏈路的測試中也表現(xiàn)出了優(yōu)秀的測試結(jié)果，完全滿足并大大超過標(biāo)準(zhǔn)極限的要求。由于傳輸性能部分的設(shè)計內(nèi)容涉及合寶技術(shù)機密，本文在此不提供測試圖及詳細(xì)設(shè)計細(xì)節(jié)，僅提出思路供讀者加以參考交流。

（8）成本控制：除了最為重要的安裝及傳輸性能要求外，用戶最終關(guān)心的還有成本因素。如果價格昂貴，設(shè)計時不考慮成本因素，再優(yōu)秀的模塊仍然是不能為市場所接受的。前文中有關(guān)材質(zhì)選擇部分提到插針材料選擇銅鈹合金材質(zhì)，而銅鈹合金材質(zhì)成本又3倍于常用的磷青銅。勢必造成選擇銅鈹合金模塊成本高昂的假象。

實際情況是，一方面我們考慮合金價格以噸為計算單位，并且一個模塊中金屬插針組件占整個模塊的成本比例非常小，選用銅鈹合金帶來的成本影響微乎其微。另一方面，一個產(chǎn)品的成本，除材料本身的成本外，主要還有生產(chǎn)工藝成本。合寶一直以來采用全自動化的生產(chǎn)線，生產(chǎn)模塊的效率非常高，并且在生產(chǎn)過程中自動加入了大量測試點，做到每個模塊出廠前的100%測試，在生產(chǎn)成本和生產(chǎn)質(zhì)量的控制上是行業(yè)內(nèi)極為領(lǐng)先和高效的。

其實6A系統(tǒng)采用屏蔽方式比非屏蔽方式更加有效和安全，但采用屏蔽系統(tǒng)必然會增加大量的成本投入，除非在特殊環(huán)境要求情況下，如醫(yī)療系統(tǒng)的部分區(qū)域、科研機構(gòu)、工業(yè)環(huán)境、涉密機構(gòu)等，從成本考慮，客戶顯然更愿意接受非屏蔽系統(tǒng)。為了保證銅纜的萬兆傳輸需要，非屏蔽線纜在設(shè)計上要比屏蔽線纜考慮更多的結(jié)構(gòu)因素。這就是為什么以往在6類及以下等級中，F(xiàn)TP線纜直徑要大于UTP線纜，而來到6A時代，6A UTP線纜的直徑反而要大于6A FTP線纜直徑的原因。