概述

現在的高速以太網使用平衡雙絞銅線就是因為平衡。抗擾度是線纜正確地傳輸以太網信號的重要因素，而雙絞線中的兩根導線的平衡可避免干擾進入線中。平衡還負責避免線中信號泄漏。當我們轉向更高頻率和更快的數據速率時，線纜對噪音會更加敏感，而保證良好的平衡則比以往更加重要。

雙絞線平衡是通過線纜的整體設計和精密制造實現的。但是，并非所有線纜都是相同的，市場上的線纜各有不同。通過模式轉換測試保證雙絞線的平衡是抗擾度的優秀指標，包括高頻應用中的外部串擾 (AXT)。但是，因為缺乏能夠執行這些測試的現場測試設備，產業標準中尚未將模式轉換測試列入現場測試要求中。直到現在現場的安裝人員和用戶都沒有驗證平衡的辦法。

為什么平衡很重要

平衡背后的基本概念是以太網信號以不同的模式進入雙絞線的兩根導線中，即相反的正和負電壓，又稱異相。在不同的模式下，兩種信號相互參考。這與信號在內相并以接地為基準的共模信號是不同的。

在數據鏈路的傳輸路徑上，共模信號可部分轉換為不同的模式，反之亦然。這種現象稱為模式轉換，可發生在一根雙絞線中或一對之間，但這不是好現象。共模噪音進入線中后，噪音的一部分會轉換為不同的模式并成為以太網信號的一部分。這種噪音造成的不平衡會導致平衡的線對上的電壓變得不相等，降低以太網傳輸的差分信號質量，且可能產生位錯誤、重復傳輸和網絡變慢。在對噪音和延遲敏感的工業以太網和數據中心應用中，模式轉換會成為特別嚴重的問題。

平衡是通過線纜的整體設計和精密制造實現的，從而提供有相同導線尺寸和間距的更緊密、一致的雙絞線。平衡良好的線纜有更好的抗擾度，因為進入的共模噪音在平衡的線對上是相同或近乎相同的，從而可以相互抵消。

下面圖 1 展示了平衡良好和平衡不好的鏈路之間的差異。在平衡良好的鏈路中，進入的模式看起來是相同的，而差分模式信號在鏈路另一端保持相同的電壓。在平衡不好的鏈路中，進入的共模信號在兩根導線中不相等，導致遠端差分模式電壓不相等。

平衡良好的鏈路

平衡不好的鏈路

下面圖 1 展示了平衡良好和平衡不好的鏈路之間的差異。在平衡良好的鏈路中，進入的模式看起來是相同的，而差分模式信號在鏈路另一端保持相同的電壓。在平衡不好的鏈路中，進入的共模信號在兩根導線中不相等，導致遠端差分模式電壓不相等。

TCL 和 ELTCL 模式轉換參數

ANSI/TIA-568-C.2、ANSI/TIA-1005 和 ISO/IEC 11801:2010 中包含兩種表示平衡的模式轉換參數—TCL 和 TCTL。橫向變換損耗 (TCL) 是在雙絞線同端測量的模式轉換。如圖 2 所示，其測量方式是在雙絞線中注入一個差模信號，然后測量同一雙絞線上返回的信號。返回的共模信號越小，平衡就越好。TCL 與回波損耗測量類似，只是它測量的是返回的共模信號，而回波損耗測量的是返回的差分信號。

橫向變換傳輸損耗 (TCTL) 是在同一雙絞線內異端測量的模式轉換。如圖 3 所示，其測量方式是在雙絞線中注入一個差模信號，然后測量同一雙絞線上另一端的共模信號。因為共模信號的量取決于長度，所以必須通過均等化將插入損耗考慮在內。因此更有意義的測量是等水平 TCTL (ELTCTL)。與 TCL 類似，遠端共模信號越小，平衡就越好。

就和 TCL 類似回波損耗測量一樣，ELTCTL 與插入損耗測量類似。但是，插入損耗測量的是遠端的差模信號，而 ELTCTL 測量的是遠端的共模信號 (TCTL)，然后根據插入損耗應用均等化以獲得 ELTCTL 測量結果。

雖然 TCL 和 ELTCTL 參數是雙絞線平衡的優秀指標，但它們都沒有被 ANTI/TIA-568.C.2 標準列入現場測試要求之中。這是因為大部分現場測試設備都只能測量差模信號。因此，TCL 和 ELTCTL 測試都只限于實驗室環境，由必須保證優質雙絞線平衡特性、符合 TIA 和 ISO/IEC 產業性能標準的制造商生產。

但我們必須面對—并非所有線都是相同的，設計和制造上會出現很多差異。另外，通常制造商只在對產品進行初始質量測試時保證符合標準，而在日常生產中并不一定遵守，這就會產生不規則性。

因為 TCL 和 ELTCTL 是定義平衡及相應的抗擾度最低性能的重要測量，所以網絡運營商們對這些參數的興趣越來越高。現在不用僅依靠制造商，可在現場使用 DSX CableAnalyzer（見側欄）對平衡進行驗證。DSX 是一款能同時進行差模和共模測量以通過 TCL 和 ELTCTL 支持平衡測試的現場測試儀。

使用 ANEXT 打破平衡

在支持 10 Gb/s 數據速率（如 10GBASE-T、AXT）所需的較高 500 MHz 頻率下，相鄰導線之間的噪聲成為傳輸性能的限制因素。所以支持 10 Gb/s 所需的更高性能 6A 類線纜設計具備更好的雙絞線間平衡性，以提供比低類線纜更好的抗擾度。

在實驗室環境中，線纜制造商使用六繞一布線配置進行 AXT 測試，這是一種最差的情況，即六根干擾線圍繞一根線。雖然這很簡單，但現場 AXT 測試卻是一個復雜得多的流程。現場測試不能測試一束線中的每一根，因為這極其費時，比較實際的現場驗證是僅從鏈路總數中采樣一部分，通常為 1% 或五個鏈路。另外還推薦測試線束中最長和最短的一根，因為這些可以展示最高的 AXT 水平。雖然有這種取樣方法，但現場極少進行 AXT 測試，通常制造商也不要求認證。

雖然除數據中心外極少會部署 10 Gb/s 的速度，但 10GBASE-T 預期會在未來幾年內進入企業環境。這樣一來保證 AXT 性能就變得更加重要。但是，與現場 AXT 測試相關的人工成本仍然是個問題，特別是對于有幾千鏈路的大型項目。因為大部分之前安裝的 6A 類線并未經過 AXT 測試和認證，所以無法得知現有的線是否具備支持 10GBASE-T 的 AXT 性能。

幸運的是，通過 TCL 和 ELTCTL 測試得到的平衡是線纜能否提供足夠的 AXT 性能以支持 10GBASE-T 的優秀指標。TCL 和 ELTCTL 測試是比 AXT 更容易測試的參數，因為它可以在其他必要的通道內性能參數（如 NEXT、PSNEXT、插入損耗、回波損耗）的標準現場測試中完成。實際上，TIA 在 TSB-1197 中承認平衡和噪聲有很強的關聯性，并解釋了通道中平衡和模式轉換參數之間的相互影響，以及通道之間的外部串擾。

結論

沒人可以否認，即使沒有良好的平衡也能實現抗擾良好的 AXT 性能。現在許多 6A 類系統從未進行過外部串擾測試，而且幾乎沒有制造商要求 AXT 測試，所以我們無法得知現在已安裝的線纜是否有足夠的平衡性能來支持 10GBASE-T。因此 TCL 和 ELTCTL 測試為安裝商和用戶提供了巨大的優勢。

但目前還不能確定 TCL 參數最終是否會被加入標準之中。雖然現在還不是 ANSI/TIA-56-C.2 標準的要求，但使用 DSX CableAnalyzer 方便地進行 TCL 和 ELTCTL 測試的能力使其能夠通過常規現場測試驗證平衡以及是否支持更高速度的應用，如 10GBASE-T。它是保證您的網絡性能不會受到平衡的嚴重影響的最簡單、最有效的方式。

屏蔽線上的平衡呢？

雖然 LAN 線主要是無屏蔽的，但在許多環境中會布置屏蔽線以提供更好的抗擾度，且通常認為它可為高速應用提供更好的性能。許多人認為，對于屏蔽線來說，外部串擾不是問題。但是，在高速應用中，為了保證良好的外部串擾性能，整個通道上的屏蔽都必須一致。與非屏蔽線相比，屏蔽線的平衡的控制較少，因為引入的屏蔽可以減少進入信號線對的外部噪聲。雖然對于屏蔽線來說 TCL 和 ELTCTL 參數較不重要，但屏蔽本身的完整性對于屏蔽線的性能有重要意義。

一種保證屏蔽完整性的好辦法是利用 DSX CableAnalyzer 上的屏蔽完整性選項。屏蔽連續性測試過去一直是是直流 (DC) 測量，無可用的故障定位功能。在數據中心環境中，線兩端均位于接地到建筑的機架內，即有共同的接地，這樣即使屏蔽未連接，DC 測量也會顯示已連接。DSX CableAnalyzer 是一款使用專利的交流 (AC) 測量技術報告屏蔽完整性問題定位的測試儀器，無論是否有共同的接地都可以顯示屏蔽是否有中斷，并指出中斷的準確位置。

使用 DSX 可快速簡便地進行 TCL 和 ELTCTL 測試

TCL 和 ELTCTL 不是一種現場測試要求，因為在 DSX CableAnalyzer 之前，沒有任何現場測試設備可以執行 TCL 現場測試。雖然產業標準最終會要求現場進行此類測試，而且其他測試設備供應商最終也會提供 TCL 現場測量，但市場上的大部分現場測試儀通常只能進行差模測量。DSX CableAnalyzer 能同時進行差模和共模測量，從而具有測量 TCL 和 ELTCTL 的能力。

只要在 DSX 中的 Balance Measurements 文件夾下選擇測試極限（值）并使用后綴 (+TCL) 查找測試極限（值），即可方便地將 TCL 和 ELTCTL 添加到標準類別 5e、6、6A 或 D、E 或 EA 類測試中，如下所示：

后綴 (+TCL) 表示增加了 TCL 和 ELTCTL 測量的標準 ANSI/TIA 或 ISO/IEC 測試。ANSI/TIA-568-C.2 和 ISO/IEC 11801:2010 此時僅提供通道測量的測試極限（值）。如果您選擇永久鏈路測試極限（值），則雖然執行 TCL 和 ELTCTL 測量，但不會有“通過/失敗”的標準。另外還提供了工業以太網標準 TIA 1005 和不同的 E1、E2 和 E3 環境 TCL 和 ELTCTL 限制。TCL 和 ELTCTL 測試只會為典型 DSX AUTOTEST 時間增加約 6.6 秒—與 AXT 測試相比這是一個非常短的時間，而用這個時間驗證平衡是非常值得的。