网线端接标准与故障排查

来源：中安网更新时间：2016-08-22

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      物理介质层是网络通信的基础，而网络硬件接口的端接，又是物理层连通性的基础，其故障率占整个网络故障的80％以上。无论工程施工还是直接用户，在线缆端接问题上，存在着诸多误解和错误认识，本文通过对相关标准发展过程的回顾，结合测试仪表和工程实际应用，希望能对澄清一些基本概念和技术问题有所帮助。

　　涉及线缆端接时，经常被问及的问题：

　　怎样制作网线接头？端接时采用T568A还是T568B方式？T568B比T568A性能高吗？T568B比T568A兼容性更好吗？ RJ45插头为何不能按顺序打线，而必须3/6线跨接在4/5线两端？为何连通性测试合格，但不能连接网络？如何选择连通性测试仪表？

　　回答上述问题之前，还要从“头”说起：

RJ45与RJ11

　　RJ-45被用作双绞线以太网设备接口，俗称“水晶头”。规范地讲， RJ-45特指是由IEC (60)603-7①定义的，8针模块化插孔或插头。RJ是“注册插孔（Registered Jack）”的缩写，它来自贝尔公司的USOC (Universal Service Ordering Codes)通用服务分类代码②，并受控于FCC （Federal Communications Commission，美国联邦通信委员会）。

　　图1－1 RJ-45插头

　　RJ-11通常指6针模块化插孔或插头，一般用于电话网络，是西部电子公司（Western Electric Co.）开发的接插件的通用名称，在FCC（美国联邦通信委员会）代表美国政府发布的一个文档中规定了RJ-11，但并没有标准化，在国际标准中也没有单独提及“RJ11”的论述。RJ11可作为2芯或者4芯接插件使用，由于RJ11还用于称呼4针模块化接插件，所以极易引起混淆。尽管RJ-11仍在使用，但RJ-45有全面替代RJ-11的趋势。

　　由于机械尺寸的关系，RJ-45插头不能插入RJ-11插孔，反过来却在物理上是可行的， 由此让人误以为两者应该或者能够协同工作。实际上，相关标准中是支持基于RJ-45接口的数据和语音网络的兼容性的，但不存在支持RJ-11和RJ-45协同工作和兼容性的依据(详见第四节“T568A/B如何做到与USOC兼容”部分)。由于RJ-11不是标准化的，其尺寸，插入力度，插入角度等等没有统一的设计要求，因此不能确保互换性，甚至会引起两者损坏，例如：由于RJ-11插头比RJ-45插孔小，插头两边的塑料部分会损坏RJ-45插孔内的金属针。建议不要混用。

T568是什么

　　提到网线端接，就会涉及T568A和T568B端接方式，又称接线图（Wire Map），两种端接的具体规定最早见诸于美国通信业/电子业协会2002年6月正式颁布的TIA/EIA 568-B③标准中，用来说明4对双绞线（8根线芯）在RJ-45插头上如何排布（图2－1）。

　　图2－1

　　实际布线工程中，工作区的信息插座、配线架、连接计算机与信息插座的跳线，可任意选择两者之一进行端接，形成“直连线”。为规范起见，要求同一工程中只能使用同一种端接方式。

　　图2－2 直连线

　　如果电缆的一端使用了T568A，而另一端使用了T568B（如图2－3），则形成“交叉线”，此类电缆只在网络设备间进行级联时使用，例如：集线器与集线器进行级连。 另外，当把两台PC机通过网口进行对接时(不通过集线器或交换机)，也需要使用“交叉线”连接。“交叉线”应用的事实也作为反证，即：必然存在两种端接方式。

　　图2－3 交叉线

　　由于T568B是在TIA/EIA 568-B中提出的，TIA/EIA 568-B（2002年2月颁布）是TIA/EIA 568-A（1994年1月颁布）的修订版，很容易造成这样的错觉，即：T568B晚于T568A出现，T568B的性能高于T568A。实际情况又是怎样呢？

T568B的由来

　　在计算机网络刚开始发展的1985年，AT&T公司研发了基于已有电话系统（依据USOC的定义对接口进行端接）并与其向下兼容的新型计算机网络，AT&T公司使用的端接方式被成为258A方式。之后258A端接方式在网络中, 尤其在北美地区，被广泛应用。从图3－1可以看出，它就是T568B的前身。

　　图3－1 AT&T公司的 258A端接方式

　　同一时期，美国通信业的很多公司提出需要有个第三方机构来统一布线标准，于是行业的管理机构CCIA (Computer Communications Industry Association美国计算机通信业委员会)就向EIA (Electronics Industry Association美国电子业委员会) 提出了此要求。直到1991年7月，颁布了第一个标准草案——EIA/TIA-568。提出了T568A端接方式，并且支持用两对双绞线向下兼容一对双绞线的电话系统④。经过多次修订，于1994年1月正式颁布了EIA/TIA-568A标准。又经过10次修订，TIA/EIA 568-B于2002年颁布，将AT&T 的258A收入其中，更名为T568B。T568A与T568B同样被国际标准（ISO 11801:2002）采用，成为全球通行的端接方式。

　　可以看到，A与B方式唯一不同是橙色线对与绿色线对的位置互换了，采用色标的目的是为了操作者便于识别线对，电气性能方面，A与B没有本质区别，也没有孰优孰劣之分。由于上述历史原因，B方式早于A方式，这也是T568B方式使用更多的原因。不过，考虑与USOC的色标兼容性，倾向于把T568A作为新装工程的首选，以到达即支持双线对ISDN系统，又支持高速数据传输的目的。由于A与B方式的导通性没有差异，对于已按B方式安装的系统中，没有必要再改装。 同理，在采用B方式的水平布线的系统中，用A方式的跳线连接终端，也可行的且不对网络性能产生任何影响。

　　需要说明一点， T568A和T568B已成为特指端接方式专用术语，被ISO及各种地区和国家标准引用，而不是TIA/EIA 568-A、TIA/EIA 568-B标准代码的简称，两者不要混淆。TIA/EIA 568-B颁布后，完全取代了TIA/EIA 568-A，因此在网线端接时，严格地讲，应称“采用T568A方式或T568B方式”，而不应是“采用T568A标准或T568B标准”，因为所谓568A标准已经废止。

T568A/B与USOC的兼容性

　　USOC (Universal Service Ordering Codes)通用服务分类代码，长期以来已经成为最常用的电话系统基础规范，虽然采用相同的RJ-45物理接口，但线对端接定义与T568A/B不同，不支持数据只支持语音传输（原因详见第节），换言之，T568A无论色标还是电气都能与USOC兼容，T568B与USOC色标不同，但电气连通性兼容⑤，反之不行。

　　另外，线缆两侧按不同规定端接后，其形态是不同的，USOC规定线缆两侧的接头端接顺序是左右对称，如图4－1，两侧互为镜像，这与T568A/B的情形不同。

　　图4－1 USOC电话线与网线色标对应关系

　　如果把两种端接好的线缆拉直，如图4－2（金属触片向上，扣片向下），更易看清其差异：USOC线是平直的，T568A/B在空间上扭转了180度。

　　图4－2 USOC 与 T568A 线芯排布对比

　　简言之，在都使用RJ-45连接器的前提下，传统语音系统使用4/5线对，10/100M以太网使用1/2、3/6线对，两者可以同时使用⑥，这就是兼容性。

电信号的传输

　　目前使用标准RJ-45连接器的UTP（非屏蔽双绞线）通道带宽已达到500MHz(TIA/EIA 6a类/ISO Ea级)，能支持最高传输速率达10Gbit/s，采用更高级连接器（TERA /GG45/EC7⑦）的SFTP(金属薄＋丝网编织双屏蔽双绞线，如ISO F级)链路，带宽达600MHz（试验线缆已达1G－1.2GHz）。线缆生产工艺的改进，使其支持带宽成数十倍增加，但其基础结并未发生改变——每对线芯相互扭绞，传输一路差分信号（这也是“对绞线”或“双绞线”名称的由来）。以差分方式在扭绞线对内传输的电信号，产生的电磁场相互抵消（图5－1），对外界造成的干扰降至最低，来自外界电磁场的共模干扰也得到有效抑制。为减小信号耦合，同一护套内的4对线芯，彼此绞距互不相同⑧，进一步降低了线对间串扰。

　　图5－1 电信号在扭绞线对上产生的磁场互相抵消

　　标准端接中色标规定，只是便于人眼辨识，既兼顾连接器向下兼容性（4/5线对传输语音），又确保差分信号能在扭绞线对中传输（3/6数据线对必须跨接在4/5两侧）。观察标准端接方式（图2－1，图2－2），虚线与实线色标间隔出现，也是为了更清楚地识别线序。不过，错误仍难免发生。

　　单一接线图故障分为：开路、短路、反接、错对和串绕（又称分岔线对、分离线对、拆分线对）5种（图5－2），由于可能出现多种故障的组合，实际情况会更复杂。

　图5－2 接线图故障类型

　　上述故障中，最不易被发现的是“串绕”故障，它破坏了线对的扭绞特性，差分信号相当于在平行线中传输（图5－3），由于原有线对的扭绞关系，使串扰更加严重。

　图5－3 串绕故障

　　如前所述，RJ-45端接方式不是顺序排列的，最容易出现串绕故障的4/5与3/6线对（错误地按1/2、3/4、5/6、7/8顺序）。由于电气导通性不变，只用直流电检查连通性的仪表，无法查出此类故障。应用在低速网络中时，虽然信号串扰很大，但有时仍能进行通信，而又时通时断，用户往往怀疑有源设备或软件故障，不能即时排故。

检查串绕故障

　　除掌握端接标准要求、认清色标、认真操作，避免出现错误外，检查串绕还要依赖功能较强的仪表，这些仪表一般具有以下功能之一：

　　1、测量电容

　　分析线对结构可知，扭绞在一起的线对，其分布电容要远大于同样长度而彼此靠近的平行导线。因此，在导通性正确的前提下，只要测量4个线对的分布电容并与预期数值比较，就能得出是否存在串绕故障。

　　图6-1 典型的全功能（能测试全部接线图故障）验证仪表

　　测量线对分布电容除能辨别串绕故障外，还能用于计算线对长度（线对总电容值除以单位长度电容值），可对断点进行定位。

　　2、测量阻抗

　　同理，线对结构发生变化后，其特性阻抗也随之改变，据此可判断是否出现串绕。

　　3、测量近端串扰（NEXT）

　　近端串扰（NEXT）是评判线缆传输特性的最基本的电气指标，端接正确但有缺陷的线缆，往往导致近端串扰指标劣化。存在串绕故障的线缆，近端串扰指标将严重超标。

　　4、测量误码率

　　带有串绕故障的链路有时仍能接入网络，虽然由于近端串扰造成网速很慢，但用PING命令收发短数据帧，并不能发现问题所在。用测试误码率的专用仪表能明显看到传输性能的差异，尤其在使用相同硬件设备的同一网络中，与正常链路作对比测试，更容易找到故障点。

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