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数据电缆测试入门和常见测试问题的解答

本文是零起点入门读物。如果你遇到可能因双绞线质量原因而导致网络、数据传输不通畅、时断时续或者闪断等问题，如果你担心花了高价买来的产品是否实至名归，如果你担心网速升级能否一次成功，或者你对双绞线质量不合格的原因了解不多，也不了解各项测试参数的含义，或怀疑施工、联网时使用的网线有问题，那么浏览一下本文会快速获得帮助。

本文将解释双绞线测试中的各种参数含义，并介绍质量保证和故障诊断的基本知识。

双绞线是构成数据电缆的最基本结构。一对双绞线常用于总线中，构成工业现场总线最基本应用。两对双绞线构成的数据电缆既用于 10/100Base-T 以太网，也常用于工业以太网和现场双总线结构。它们的基本结构相似，只是特性阻抗规格略有不同(以 100 或 120 欧常见)，测试方法也类同。本文以数据电缆为主介绍双绞线的测试方法和故障诊断基本技术。

数据电缆外观上看似乎都差不多，但其实它们的传输能力差别是非常大的。比如，三类线(Cat3)一般多用来传 10 兆速度的数据(10Base-T 以太网)，五类线(Cat5)一般用来传输 100兆速度的数据(100Base-T 以太网)，也可以勉强用来传输 1000 兆(1000Base-T 以太网)的速率，超五类线(Cat5e)则可以用来稳定地传输 1000 兆速度的数据(1000Base-T 以太网)，六类线则可以稳定地传输 1000 兆速度的数据(1000Base-Tx、1000 cell 等)，短距离的六类线(Cat6)可以勉强传输万兆速度的数据(10G Base-T，比如单根电缆长度限制 55 米内)，增强的六类线(Cat6a)则可以稳定地传输万兆速度的数据(10G ?Base-T，100 米)。另外，还有一些待进入广泛市场应用的规格，比如 2.5G Base-T(用超五类线即可）、5G Base-T （用六类线即可）、25/40GBASE-T（用CAT7A/CAT8电缆）等。除了专业人员外，常人确实很难从外观上区分这些不同速率的网线有什么区别。常见的错误看法是：只要电脑或设备能连上网就说明网线质量是合格的。此类用户既不考虑网线长短与质量有何不同、也不考虑是否留有参数余量以应对产品老化、环境的恶化或系统速度升级，当然也无法预估类似“时有时无”和“闪断”等类型的故障是否因为网线本身质量问题而造成。

如果你对数据电缆的质量评测了解很少，那么，怎么才能保证你买来的网线和模块是合格的而不是假冒伪劣的呢？你又如何能知道恶劣工作环境或野蛮的布线安装施工后电缆链路的性能没被破坏了呢？作为甲方(用户)，我们都不希望看到过去一直用得很好的网线在今天升级到高速的应用时才发现有大批量严重的质量问题，或者由于电磁环境或设备参数变化导致电缆性能不再能支持正常稳定的应用。而对于布线工程人员和系统集成商(乙方)来讲，经常会碰到如何解释各种网线测试参数的问题，也会经常地被要求处理在施工和工程验收时遇到的测试结果不合格问题。

有经验的工程人员都知道，为了保证布线链路的质量，除了选用合格的网线、连接模块和跳线外，避开链路附近的强干扰源和良好的接地(屏蔽系统)也很重要，否则即便选用价格昂贵的高品质产品，也不一定总能如预期的那样能正常、稳定地支持各种应用。最重要的一点还在于：优质的产品加上小心精细的施工才是保证链路质量的最有效手段。与上个世纪的粗放布线施工相比，比较可喜的是，已有相当数量的集成商和工程商在施工前、施工中和施工结束后会对综合布线系统的质量进行认证测试(进场测试、随工测试、验收测试等)，这样就能提早或及时发现问题，并即刻处理问题，去除隐患。运维阶段的“可靠性保障”一般采取“定期检测+视情检测+故障检测+恢复前检测+升级扩容预检”的混合模式。

对桌面用户而言，由于布线系统需要支持长期使用，一般都留有参数余量。除了断路、短路、线序错误等一类问题很容易暴露外，电缆链路的其它质量问题往往隐藏得比较深，隐藏的时间也比较长。目前，多数链路的深层质量问题和安装问题都是在链路验收测试时才被发现的，少数问题是在新增设备、调整拓扑结构、环境变化、例行维护、设备老化时或网速升级时才被发现(比如从 100Base-T 升级到 1G/10G ?Base-T 失败)，只有少数电缆链路的问题是在开始使用时就被用户所发现。而对于数据中心用户，问题暴露的时间一般都很短，因为一旦 1G/10G 设备接入，很可能立刻就不能正常工作或是出错率高、设备重启频繁。这是个硬碰硬的问题，含糊的布线质量很可能马上就要“露馅”。

更经常的情形是：遇到数据传输不稳定，时断时续、闪断等故障时，用户首先会试着重启设备、更新驱动、重装系统、重新配置和更换设备模块(或整个设备)，若仍不能解决问题时，才开始怀疑链路质量本身有质量问题。(对有问题的链路，用户的经验之一就是先试着更换跳线，通常这也能解决不少物理层问题)，有时，用户在接下来的更换模块或者重新打线处理后发现问题消失，有的则只能尝试用临时(或备用)的链路替代故障链路。但直至更换链路后故障消失，仍不清楚真正的原因是什么。

今天布线，明天上线，五年后问题才出现—-这种“故事”到处反复上演

对于水平链路的用户来讲，这是一个经常演出的版本，我们已经没有兴趣一再重复这样的检测故事。对于数据中心的用户来讲，则故障往往在一开始就会出现，因为数据中心起始速率就比较高(比如 1G/10G ?Base-T)，假冒伪劣线缆、模块等会立现原形。不管是什么用户类型，能否在综合布线系统投入运行前就保证全部链路都合格呢？回答是肯定的，而且实施很简单—只要按照标准进行选型测试、进场测试、随工测试、监理测试和验收测试即可。

时常遇到的一个“误会”是：已经能跑 100Base-T、1000Base-T 的以太网，不就完全能证明这条链路合格吗？—如果这都不行，那到底要用什么标准来验收布线系统才合适呢？其实前面已经提到，如果你采购的 Cat6a 系统，但实际安装的是用合格的 Cat5e 仿冒 Cat6a 的系统，只是印刷标识是 Cat6a 而已。此时该系统支持 1000 Base-T 是完全没有问题的，因为它毕竟是合格的 Cat5e 系统。但 Cat5e 系统造价与 Cat6a 相比可能差 50%～100%。另一个常见例子是，“较短”的三类线也能支持 100Base-T 运行。

对布线链路的质量进行检测验收有专门的测试标准，不光要检测线序接续是否正确、长度是否超标、有无开短路或接触不良等现象，还需要测试影响链路质量的多个参数，比如直流电阻(环路电阻)、线对间的相互串扰(属于电磁干扰)、回波信号等等。一个完整的测试报告中可能会罗列出令人眼花缭乱的 20 多个参数，且只要这些参数都合格，就可以保证链路对应的质量等级是合格的，而且将来在应用速度升级时也可以保证能即启即用，满足要求。下面我们就来对这些主要的参数做一些简单描述和解释，以方便报告的解读和理解故障分析及诊断的方法。