最近聊網(wǎng)線多一點點,但是發(fā)現(xiàn)還是有人覺得網(wǎng)線的好壞僅僅是由基材和鋪設(shè)的問題造成的。
這件事咱不杠,先來看一個模塊的設(shè)計圖:
這些日子不是發(fā)現(xiàn)了一個新的叫做“兆龍”的品牌嘛,對于iN所認(rèn)知的新的品牌一般都會從根上去仔細(xì)了解一下各個方面的設(shè)計,以便在之后的應(yīng)用中可以閉著眼選。這樣的好處則是一方面可以迅速的選品,另一方面則是在兩個全都符合現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中能根據(jù)需求選出更加合適的一個。這種事情在iN的本職工作中則是相當(dāng)重要的積累。從這種設(shè)計圖上我們可以看到模塊和網(wǎng)線插頭的接觸彈片被設(shè)計成扭曲纏繞的效果同時8根線被分為了兩組,這種設(shè)計實際上就是為了消除串?dāng)_所做出的努力。
所有的事情實際上都是一樣的,不僅僅要知其然,還要知其所以然。你得看到廠商付出了什么樣的努力才能達到或者超越技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
閑話不多說,咱們說回很多人關(guān)心的福祿克測試的內(nèi)容。
其實,福祿克測試并不是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的天花板,僅僅是證明一條網(wǎng)線或者一個鏈路能夠滿足相應(yīng)等級網(wǎng)絡(luò)需求的一條底線。只不過,由于很多的數(shù)碼博主為博取眼球鼓吹福祿克測試竟然在民間形成了過福祿克測試的才是頂級網(wǎng)線的謬誤。同時,咱們的很多網(wǎng)線品牌并不爭氣,一大堆爛線充斥市場,反而讓“過福祿克測試”成了買點。
但是,很多人知道福祿克測試,但完全不知道福祿克測試到底測了什么,這就是知其然不知其所以然的典型了,如果拿著自己都不明就里的事情去判斷一個事物難免就有偏差。
那么今天的話題也就來了——福祿克測試儀到底測了個什么?
首先第一個測試內(nèi)容是“線圖”(Wire Map),這是來測試你的網(wǎng)線連接的方式的,一般咱們很熟悉的568A和568B就是線圖來進行判斷的。當(dāng)然了,一條網(wǎng)線兩端各有8根芯線,就不一定非得只有568A和568B這兩種接線的方式。在F福祿克測試儀中大致包含了下面幾種網(wǎng)線的接法判定功能:
通過線圖是可以看到網(wǎng)線的制作是不是合格,也就是你制作的是568B的線,在測試儀上要顯示出T568B的線圖才算是將線序做對。
如果出現(xiàn)斷線、短路或者是錯誤的線序一般的情況下Fluke測試儀中都會給出具體的錯誤信息。
然后是“線長”(Length),也就是網(wǎng)線的長度。這里面其實就和很多人的理解有偏差了。實際上福祿克測試儀所測試的是鏈路長度:
在測試的過程中包是從永久鏈路(permanent link)的開始位置到結(jié)束位置的一整條線路的長度。這里面有兩個很重要的概念第一個是水平電纜(Horizontal cabling),水平電纜實際上是指埋在墻里或者是放置在走線橋架中的電纜,一般家用裝修的過程中這段電纜通常放置在線管中。第二個概念則是線纜“出口”,通常線纜的出口有兩種形式“配線架”或者“墻面模塊”,之前有粉絲在回復(fù)中提到網(wǎng)線做水晶頭,如果用網(wǎng)線做水晶頭也不是不行,但這是一種應(yīng)急的方式,做出來的叫做“跳線”也叫“補丁線”,是從永久鏈路的出口到設(shè)備的一小段網(wǎng)線。這種“跳線”本身有自己的特性也有自己的測試方式。
用網(wǎng)線自己壓水晶頭其實都是很頭鐵的。原因在于從六類線開始,人依靠手工制作網(wǎng)線實際上就已經(jīng)難以達到測試標(biāo)準(zhǔn)了。
所以這種“小白看了也會”的視頻教程并不能真正教會你如何制作一條合格的網(wǎng)絡(luò)跳線,用應(yīng)急方案去解決普遍問題這件事本身就是一個很坑人的舉動了,所以說在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中不到萬不得已別自己做水晶頭。不但如此,其實現(xiàn)在市場上銷售的大部分機制網(wǎng)絡(luò)跳線也是很難達到測試標(biāo)準(zhǔn)的。
對于跳線的測試,福祿克測試儀有自己的測試模塊:
跳線測試本質(zhì)上要比鏈路測試還要嚴(yán)格,這里就給廠商一個鉆空子的機會,很多聲稱通過福祿克測試的網(wǎng)絡(luò)跳線實際上是測試的中間的那一截網(wǎng)線,而且是使用鏈路測試的方式進行測試。而跳線兩端的水晶頭的材質(zhì)、做工、網(wǎng)線的加工工藝對跳線的性能都有極大影響,但廠商并不會把自己生產(chǎn)的跳線按照跳線測試來生成報告,所以,你看到的很多跳線的福祿克測試其實就是一張廢紙。
再然后就是電阻(Resistance)網(wǎng)絡(luò)鏈路的電阻由兩個部分左右,一個是網(wǎng)線本身,另一個則是網(wǎng)絡(luò)模塊的電阻。除了網(wǎng)線的長度越長電阻越大之外還有一點就是網(wǎng)線的材質(zhì)。通常網(wǎng)線是要無氧銅或者單晶無氧銅來作為芯線材料的,這種材料可以保障網(wǎng)線的電阻最小化,但是有不良商家使用銅包鋁的材料制作網(wǎng)線,也就是在鋁線外部再鍍一層銅。這種材料的電阻就相當(dāng)大了——銅的電阻率是1.6;鋁的電阻率是2.5。本質(zhì)上網(wǎng)線的信號傳輸就是電傳輸,電阻的影響對網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量至關(guān)重要。通常一個永久鏈路的電阻都會被控制在100歐姆以內(nèi)。
另一個則是網(wǎng)絡(luò)模塊的電阻通常優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)模塊的電阻在20毫歐姆的范圍內(nèi),但是一些粗制濫造的模塊本身的電阻可能高達幾歐姆,這個是量級的差別了,但至今iN自己也沒搞明白模塊怎么能測出這么大的電阻來……
以上的這些部分實際上是物理性質(zhì)的測試。剩下的福祿克測試儀就是在對線路進行信號測試了,主要有這么幾個方面:
傳輸延遲(Propagation Delay),一方面是電信號在線路中本身的延遲特性,畢竟任何東西都不會瞬間移動,另一方面則是電纜本身的電感特性造成的信號延遲,這就和電纜的設(shè)計有關(guān)系了。通常,延遲應(yīng)該在5-45微秒的范圍內(nèi)。我們做一個簡單的數(shù)學(xué)題,電信號在銅介質(zhì)中傳播的速度大約為13萬公里/秒,換算到100米的網(wǎng)線上也就只有0.77微秒,而合理的延遲范圍是5-45微秒,大家就可以知道網(wǎng)線的設(shè)計帶來的感性延遲是占多大的比例了。
延遲偏差(Delay Skew),剛剛我們來說的傳輸延遲是一根芯線上的延遲,但要知道每根網(wǎng)線是由8根芯線組成的,這8根芯線是否能保持一致而沒有偏差呢?由于網(wǎng)絡(luò)雙絞線的絞距不同,在外觀上看到的一根網(wǎng)線實際上內(nèi)部的芯線絕對長度是不一樣的,這樣的偏差也會導(dǎo)致不同的芯線在傳輸過程中有不同的延遲。通常延遲偏差會被限制在納秒級別,一些設(shè)計不當(dāng)?shù)木W(wǎng)線往往會產(chǎn)生更大的延遲偏差,這就導(dǎo)致了很多嚴(yán)重依賴于網(wǎng)絡(luò)延遲的高速應(yīng)用例如RDMA出現(xiàn)響應(yīng)上的錯誤。
衰減(Attenuation),要知道網(wǎng)絡(luò)信號是一個以高低電平驅(qū)動的波。在長距離傳輸?shù)臅r候在網(wǎng)線上是有能量損耗的。電能會被轉(zhuǎn)化為熱能。
隨著網(wǎng)線距離的增加,波的頻率不變但是振幅會降低。這就是最直觀的衰減解釋。當(dāng)振幅降低到不可檢測的閾值之后,實際上網(wǎng)絡(luò)線路就難以傳輸信號了。當(dāng)然了這個衰減和網(wǎng)線長度有關(guān)也和網(wǎng)線的設(shè)計甚至材質(zhì)有很大關(guān)聯(lián)性。
串?dāng)_(Crosstalk),串?dāng)_英文很有意思叫做“交叉說話”,這是之前模擬電話的時代出現(xiàn)的問題,在有的情況下一部電話正在通話,忽然聽到其他人的說話聲。在模擬電話時代這件事很常見于是就有了“交叉說話”的專有詞匯,在漢語語境中也有“電話竄線”的說法,說的都是一件事。對于網(wǎng)線的“串?dāng)_”主要是指在網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)倪^程中一對芯線收到了另外一對芯線上的電磁信號干擾,將原來這對芯線上的波形疊加上了相鄰芯線上的波形。波形壞了,那么數(shù)據(jù)的傳輸也就會出現(xiàn)問題了。
串?dāng)_是網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)淖顬橹旅膯栴},網(wǎng)線的設(shè)計就圍繞著消除內(nèi)部串?dāng)_和外部電磁干擾來做成的雙絞線結(jié)構(gòu)和附帶屏蔽層的結(jié)構(gòu)。
在福祿克測試儀中有一個專門的測試計算結(jié)果叫做“衰減串?dāng)_比”(ACR,Attenuation-to-Crosstalk Ratio),在大多數(shù)情況下這個測試的結(jié)果應(yīng)該維持在20dB以上,如果不能達標(biāo),最簡單的處理方式就是替換網(wǎng)線了。
圍繞著串?dāng)_還有兩個測試項目分別叫做近端串?dāng)_(NEXT,Near-End Crosstalk)和遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT,F(xiàn)ar-End Crosstalk),分別是在信號源處的原生串?dāng)_和在遠(yuǎn)端的終點附近的導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁耦合,導(dǎo)致信號從一個導(dǎo)線傳輸?shù)搅硪粋€導(dǎo)線上的干擾。NEXT主要是由于在信號源的位置上電平高功率大所致,而FEXT的主要原因則是網(wǎng)線末端的天線效應(yīng)。這兩種串?dāng)_的形成實際上就和“做網(wǎng)線”這件事息息相關(guān)了。無論是打模塊還是做水晶頭,不規(guī)范的操作和不合格的產(chǎn)品都會導(dǎo)致近遠(yuǎn)端串?dāng)_的加大。這也是為什么iN前陣子說到兆龍的這條網(wǎng)線“深得吾心”的原因了:
它的設(shè)計就是為了解決近遠(yuǎn)端串?dāng)_的一個舉措。
回到實際的應(yīng)用場景,當(dāng)你發(fā)現(xiàn)這個數(shù)值上不合格的時候,實際上是可以依靠重新制作網(wǎng)絡(luò)端點接頭的部分來獲得明顯的改善的,并不需要一定得將整條網(wǎng)線替換掉。
返回?fù)p耗(Return Loss),剛剛說了,網(wǎng)線上傳輸?shù)氖敲}沖信號。脈沖信號實際上也是一種波,波的特性就會作用于咱們說的返回?fù)p耗的話題中。波在傳播的過程中遇到不同介質(zhì)的時候會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,這件事在電學(xué)上依舊適用。當(dāng)網(wǎng)線介質(zhì)不均勻或者阻抗發(fā)生變化的時候(例如接頭部分)就會有一部分電磁波會被反射回來。
這時候反射的電磁波就會和這根線上所承載的電磁波發(fā)生干涉(也是波的特性),改變原始信號波形。通俗的說波形變了數(shù)據(jù)的傳輸也就失敗了。回波在任何線纜中都會出現(xiàn),但是依靠電纜的設(shè)計是可以在一定程度上消除的。但是消除是有過程的,這也就導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)電纜是有最短長度的。消除是一方面,減少回波的產(chǎn)生則是另一方面,這里就要求電纜的電阻盡量均一也就是阻抗平均度較高,其次則是要求在制作的時候盡量符合規(guī)范。
實際上,大多數(shù)小廠牌的機制跳線回波這一點上做的都不好,原因就在于不斷的加大產(chǎn)量降低設(shè)備本身的維護和調(diào)試,導(dǎo)致網(wǎng)線接頭部分制作粗糙所致。
最后就是插入損耗(Insertion Loss)了。這是衡量整體網(wǎng)絡(luò)線路的信號在通過連接器、配線和設(shè)備時的信號損耗。插入損耗通常以分貝(dB)為單位表示。
插入損耗涉及信號通過網(wǎng)絡(luò)中的連接器和其他插入點時發(fā)生的信號減弱。較低的插入損耗表示連接點對信號的影響較小,是網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計中所追求的理想狀態(tài)。
如果網(wǎng)線的質(zhì)量ok,那么更多的插入損耗的問題實際上還來自于制作網(wǎng)了鏈路的時候的施工過程。
一方面要求零件合格,另一方面要求的是施工規(guī)范且對于長期環(huán)境下應(yīng)力的處理得當(dāng)。對于機制線纜來說則是工藝、材質(zhì)、防腐蝕性的要求。
一般的情況下福祿克測試儀在測網(wǎng)線的時候也就是這么點內(nèi)容,只不過現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)并不僅僅依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)線路的施工質(zhì)量。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的層面上,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量出現(xiàn)問題的時候往往在協(xié)議規(guī)范內(nèi)都會有重試重發(fā)的機制。
簡單的說就是你發(fā)了10000個數(shù)據(jù)包如果不能保證10000個數(shù)據(jù)包都能完成發(fā)送,怎么著也能保證8000個數(shù)據(jù)包到達目的地吧?這時候網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就會再將失敗的2000個數(shù)據(jù)包進行重發(fā),這2000個數(shù)據(jù)包又只有300個沒有到達目的地,那么好300個再重發(fā)……
在協(xié)議的容錯機制下我們就能看到發(fā)送了一個文件雖然有點慢,但是還是可以整個發(fā)到另外的一臺機器上。
所以這也是大量劣質(zhì)網(wǎng)線充斥市場的主要原因。畢竟作為普通用戶即使是拿到手中的網(wǎng)線完全不合格,只要能通,大部分用戶就不會具備識別網(wǎng)線好壞的能力,而價格十幾萬的福祿克測試儀,因此大部分家庭選擇網(wǎng)線的事情也成了瞎貓碰死耗子撞大運的行為。
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