屏蔽系统及施工要点分析

近几年来，计算机网络的应用面越来越广，它的传输能力也越来越强，就目前的水平而言，计算机网络的传输速率已经达到了10Gbps的等级，作为计算机网络的承载介质之一的双绞线，也就面对着更加高的性能要求，其中的要求之一就是尽量改善传输线路中的信噪比，以保证数据的可靠性。同理，从信息安全的角度出发，又要考虑到传输信号的向外泄漏问题。

　　从电磁兼容(EMC)的观点出发，电磁干扰和电磁辐射是客观存在的，作为综合布线工程而言，由于受到现场条件的限制，无法避免地会受到环境电磁干扰的影响。所以，随着高带宽应用越来越普及，用户对信息安全的考虑越来越重视，但是作为不受电磁干扰的光纤来说，基于其到桌面的接插件的非普及性及高昂的价格又让很多用户望而却步。所以，作为面向电磁兼容场合的屏蔽布线系统正逐渐得到行业与用户的重视。

　　随着屏蔽布线技术的逐步普及和在工程中被得到广泛的应用，越来越多的设计人员和工程人员希望了解屏蔽布线系统的基础知识与基本概念、系统的设计应用与产品的选用、施工技术与施工要点、验收内容与测试方法等方面的内容。在此，本文选取其中的几个内容---屏蔽系统的应用及其施工要点做一个介绍，以供读者参考。

　　在讨论施工要点以前，我们先来了解下屏蔽系统的应用及屏蔽产品：

　　1. 屏蔽系统的应用

　　屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容(EMC)特性。我们知道，在整个欧洲，大多数的最终用户会选择屏蔽布线系统。 目前，屏蔽布线系统已经为越来越多的用户所认识，它在电磁兼容方面的良好性能也正在为越来越多的人所认可。所以，市场上的屏蔽布线产品已不只局限于欧洲产品，越来越多的厂商提供屏蔽布线产品。越来越多的用户也选择使用屏蔽系统。

　　那屏蔽系统往往在哪些工程中需要用到呢，广泛的讲，我们的综合布线基本上都可以用屏蔽系统，只是我们需要考虑工程的成本而已。不过在有些需要考虑传输质量和传输效率的场所，我们也不得不采用较高成本的屏蔽系统。比如工厂、屏蔽机房、机场、医院、政府机关、军事机关、银行、金融机构、自用办公楼、精密实验室等对传输性能要求较高的地方，还有某些涉及到商业秘密的场合。

　　2. 屏蔽系统的组成

　　屏蔽布线系统的功能体现需要做到所有连接硬件都使用屏蔽产品，包括：传输电缆、配线架、模块和跳线。如果只是传输信道的一部分使用了屏蔽产品(如：水平电缆)，则起不到整体系统屏蔽的作用。在此我们先对这些产品做一个简单的了解。

　　2.1屏蔽线缆

　　目前的屏蔽双绞线中，主要有超5类(5e)屏蔽双绞线，6类屏蔽双绞线，超6类(6A)屏蔽双绞线，7类屏蔽双绞线以及7A类屏蔽双绞线。在这些屏蔽双绞线中，它们各自的屏蔽方式也有不同。在国家标准(GB 50311-2007)中规定了屏蔽电缆类型的表示方法，具体如下：

　　

 

　　其中，金属箔一般为铝箔，金属编织网一般为铜编织网。所以，对应的屏蔽线缆就有F/UTP，U/FTP，SF/UTP，S/FTP，F/FTP，SF/FTP等。需要说明的是，仅有铝箔屏蔽的屏蔽对绞电缆(F/UTP，U/FTP，F/FTP等)中都自带汇流铜导线，用于防止铝箔万一出现横向断裂时，汇流导线仍然能够涉放屏蔽层桑德感应电流，使屏蔽性能依然保持。

　　

 

　　MS-K RJ-45屏蔽模块

　　2.2屏蔽模块

　　屏蔽模块分有RJ45型和非RJ45型两大类。根据IEC 60603标准，RJ45型模块可以支持250MHz的传输带宽，而500MHz的6A类布线系统同样使用了RJ45型模块。对非RJ45(如GG45、TERA等等)型模块，因其四个线对分别位于模块的四个对角位置，并在四个线对之间添加了金属隔离体，切断了芯线之间的电磁耦合，因此它可以支持1000～1200MHz的传输带宽。

　　屏蔽模块通过屏蔽外壳将外部电磁波与内部电路完全隔离。因此它的屏蔽层需与对绞线的屏蔽层连接后，形成完整的屏蔽结构。

　　2.3屏蔽配线架

　　屏蔽配线架上具有接地汇接排和接地端子，汇接排将屏蔽模块的金属壳体联结在一起。屏蔽模块的金属壳体通过接地汇接排连至机柜的接地汇接排完成接地。屏蔽配线架可为屏蔽模块+配线架组合和一体化两类结构。

　　

　2.4屏蔽跳线

　　根据屏蔽布线系统的全程屏蔽理论，屏蔽布线系统必须使用屏蔽跳线，否则将达不到预期的屏蔽效果。由于屏蔽模块的种类分有RJ45型和非RJ45型两类，使屏蔽跳线的种类分为三类：RJ45型 - RJ45型，RJ45型 - 非RJ45型，非RJ45型 – 非RJ45型(其中非RJ45型包含有GG45与TERA)。

　　屏蔽跳线内部结构

　　以上这些都是屏蔽系统不可缺少的部件材料，当然，在屏蔽系统中，还有要涉及到屏蔽机柜，屏蔽桥架等等。有的甚至连整个机房都进行屏蔽。

　　3.屏蔽系统施工

　　要完成一个屏蔽系统，尤其是很好的完成一个屏蔽系统，那么整个屏蔽系统的施工是最关键的部分。屏蔽布线工程除了穿线、理线、端接、测试和管理外，还需要关注以下施工要点和必须遵守的基本原则：

　　● 严格按照国标GB 50312-2007所制定的条款要求制订施工操作规程进行施工;

　　● 根据GB 50312-2007的规定，屏蔽对绞线的弯曲半径为对绞线外径(缆径)的8倍，这要求施工时对桥架和线管的弯角处需特别注意。

　　● 在工程中，应根据所用屏蔽对绞线的外径确定桥架和电线管的尺寸，以免造成穿线困难。

　　● 轴装线布放电缆时使用支架;

　　● 接地系统要求完整无缺、没有松动的现象;

　　● 工作区的面板以及其中所安装的模块屏蔽壳体不需要接地。

　　而在这个关键的施工过程中，有两个步骤又是关键中的关键。那就是屏蔽模块的端接与屏蔽系统的接地。

　　3.1屏蔽模块的端接

　　对屏蔽模块的端接，笔者本人是深有体会。说其简单也简单，说其复杂也复杂，在刚学着端接屏蔽模块是，看着眼前的模块与线缆，不知道如果动手。但是，俗话说的好，熟能生巧。笔者曾经见过端接一个6A类屏蔽模块的最快速度是39秒，不仅快，而且端接的非常好，这个速度，是我所知道的最快的一个了。按一般人的端接速度，少不了也要1-2分钟吧。初做的或许3-4分钟也做不好一个。说了这么多，到底怎样才能端接好一个屏蔽模块呢。端接屏蔽模块，离不开要对屏蔽线缆的护套及屏蔽层进行处理。

　　

 

　　含有丝网的屏蔽线缆S/FTP

　　3.1.1屏蔽电缆的屏蔽层处理

　　1)含有丝网的对绞电缆

　　此类对绞电缆有SF/UTP、S/FTP和SF/FTP等。基本方法如下：

　　① 精确测量需保留的长度，剪断多余的线缆后，在电缆上制作永久性标签。

　　②使用专业剥线刀剥离屏蔽对绞线的护套，避免剥离护套时将铜网或铝箔切断。为保证端接质量，通常会距离电缆末端5cm处进行线缆的外护套剥离。

　　③剪去铝箔层，将丝网翻转后均匀覆盖在对绞电缆的护套外。

　　2)仅含铝箔层，且铝箔层导电面向内的对绞电缆

　　此类对绞电缆有F/UTP、F/FTP等。基本方法如下：

　　

 

　　仅含铝箔屏蔽线缆F/UTP

　　① 精确测量需保留的长度，剪断多余的线缆后，在电缆上制作永久性标签。

　　②使用专业剥线刀剥离屏蔽对绞线的护套，避免剥离护套时将铜网或铝箔切断。为保证端接质量，通常会距离电缆末端5cm处进行线缆的外护套剥离。

　　② 将铝箔层翻转后，均匀覆盖在对绞电缆的护套，导电面向外。

　　④用模块包装内的铜箔粘在电缆的开剥处。注意，要可靠紧固的粘住，同时之后，将长出铜箔的多余铝箔剪断。

　　⑤将导流线缠绕在铝箔屏蔽层外。
3)仅含铝箔层，且铝箔层导电面向外的对绞电缆

　　此类对绞电缆有U/FTP等。基本方法如下：

　　

 

　　仅含铝箔屏蔽线缆U/FTP

　　① 精确测量需保留的长度，剪断多余的线缆后，在电缆上制作永久性标签。

　　②使用专业剥线刀剥离屏蔽对绞线的护套，避免剥离护套时将铜网或铝箔切断。为保证端接质量，通常会距离电缆末端5cm处进行线缆的外护套剥离。

　　② 将铝箔层折叠翻转后，均匀覆盖在对绞电缆的护套上，导电面向外。

　　③ 将导流线缠绕在铝箔屏蔽层外。

　　3.1.2屏蔽模块端接方法

　　屏蔽模块端接分为两个部分：屏蔽层端接和8芯对绞芯线端接。

　　1)屏蔽层端接是指对绞线的屏蔽层与模块屏蔽壳体之间的端接过程。

　　屏蔽对绞线与屏蔽模块端接时应满足GB 50312-2007要求：“屏蔽对绞电缆的屏蔽层与连接器件终接处屏蔽罩应通过紧固器件可靠接触，缆线屏蔽层应与连接器件屏蔽罩360°圆周接触，接触长度不宜小于10mm。屏蔽层不应用于受力的场合”。

　　屏蔽对绞电缆在芯线端接完后。然后将屏蔽层(SF/UTP、S/FTP和SF/FTP的丝网层，F/UTP、F2TP、U/FTP、F/FTP则为铝箔和接地导线)固定在模块屏蔽壳体的尾部，确保屏蔽层之间完全导通。

　　2)对对绞芯线端接

　　屏蔽模块内8芯对绞芯线的端接要求可参照GB 50312-2007，基本做法如下：

　　①根据TIA-568A或B 的色标，将蓝、橙、绿、棕色线对分别卡入相应的卡槽内，最好不要破坏各个线对的绞合度，注意：如果为了保证色谱而被迫改变绞距时，应将芯线多绞一下，而不是让它散开。用手或专用工具将各个线对卡到位，采用工具(斜口钳或剪刀)将多余的线对剪断，手动或采用专用工具将模块的其他部件安装到位。

　　②芯线端接的打线规则在整个布线工程要求统一，不能混用。

　　③剪断多余线对，同时将模块卡接到位。

　　④注意检查端接点附近是否有丝网或铝箔。如果有则全部清除，以免造成芯线对地短路。

　　3)在屏蔽模块端接完成后，要做到如下几点：

　　①将模块的屏蔽壳体合拢，并固定对绞线及对绞线中的接地线。

　　②将模块安装到面板或配线架上，整理线缆。

　　③将当屏蔽模块插入面板或配线架的模块孔中。

　　④面板安装时应注意不要将屏蔽电缆的弯曲半径过小，否则容易造成测试失败。

　　⑤配线架安装时应注意屏蔽模块与配线架接地汇流排之间接地良好。

　　3.2屏蔽系统接地

　　根据GB 50311-2007标准的规定，不同接地体的电位差不应大于1Vr.m.s。这就要求工作区安装终端计算机设备的交流电源插座PE接地端子与电信间中局部等电位联结端子板之间的电位差不能大于1Vr.m.s。在布线系统采用单独接地体时，则要求接地电阻值小于4欧姆。屏蔽布线系统接地只需要在配线架端接地，工作区信息插座不需要再接地。因为工作区的网络设备和终端设备已经采用了保护接地(PE)，当网络设备(或终端设备)通电时，借助于全程屏蔽技术，已经满足了屏蔽布线系统所需要的两端接地要求。

　　在此，我们只讨论机架及机柜的接地，对于场地的接地，管槽接地不做详细描述。那么在配线端的机柜及机架究竟怎样进行接地呢?

　　3.2.1屏蔽配线架接地

　　1)屏蔽配线架串联接地(菊花链连接方式)

　　在综合布线系统的机柜中，屏蔽配线架一般是集中放置。因此使用短的接地导线连接到旁边一个配线架(上方的配线架或下方的配线架)的接地螺栓上，最终连接到机柜的接地汇集排上。为保证可靠接地，以构成封闭式环状的接地方式。这种接地方法结构简单。但是对施工要求比较高。

　　2)屏蔽配线架星型接地

　　每个屏蔽配线架配备1～2个接地端子，使用接地导线直接连接至机柜接地汇集排上，构成星型接地方式。推荐第2种接地方式，任何一个接地点的故障只会影响一个屏蔽配线架，有助于提高系统的可靠性。

　　3.2.2机柜接地

　　对于屏蔽布线系统而言，等电位联结导体的作用至关重要。如果等电位联结导体选型不当或出现施工故障，会给对绞电缆和屏蔽模块上感应到的电荷能够通过等电位联结导体尽快泄放掉，以免残留电荷引起二次辐射干扰，造成抗干扰能力下降。其二是高频电阻要小，在高频情况下，电流主要是经导体的表面传递，所以尽量增加等电位联结导体的面积，将会大幅度的降低高频电阻。具体要做到：

　　机柜内的接地

　　1)机房内机柜接地应采用多股铜导线或网状编制铜导线。如果对接地要求很高时，还在其表面镀银，以减少导线的表面电阻率，因而达到减小接地线高频阻抗的目的。

　　2)要求使用铜质导线。

　　3)在机房内，每个机柜采用2根不同长度的连接导体与等电位联结网格连接。

　　4)在没有设置等电位联结网格的场所，每个机柜/机架都必须分别采用等电位联结导体以并行方式连接到局部等电位联结端子板上，以确保接地可靠性。

　　另外，机柜上课拆卸的配线架及门等都要做接地连接。

　　这样，再加上工作区的屏蔽跳线，一个完整的内部屏蔽系统就建好了。

　　结束语：

　　随着屏蔽系统越来越被更多的用户所使用，对屏蔽系统的施工要求也会越来越高。如何根据现有的屏蔽产品，来设计与建设更好的屏蔽系统，是我们综合布线者们必须要面对的课题。当然，作为屏蔽系统，要真正发挥屏蔽系统的屏蔽效果，我们除了要选择品质好的屏蔽产品，做好屏蔽系统的端接，做好全程360度的屏蔽外，对整个屏蔽系统的接地连接与整个系统的等电位连接也是必不可少的。只有这样，我们才能保证屏蔽的完整以及屏蔽系统的屏蔽效果和系统传输性能。希望此文能对希望了解屏蔽系统及屏蔽技术的读者有所启发与帮助。