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鄭州智能家居雙絞線布線的國家標(biāo)準(zhǔn)

2018-11-29 10:54:35    點(diǎn)擊:     來源:同輝水電暖
  雙絞線(Twisted Pairwire,TP)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線由兩根22~26號絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起,可降低信號干擾的程度,每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波也會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。如果把一對或多對雙絞線放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線電纜,如在局域網(wǎng)中常用的五類、六類、七類雙絞線就是由4對雙絞線組成的。在雙絞線內(nèi),不同線對具有不同的扭絞長度,一般地說,扭絞長度在13 mm以內(nèi),按逆時(shí)針方向扭絞,相鄰線對的扭絞長度在12.7 cm以上。 
  雖然雙絞線與其他傳輸介質(zhì)相比,在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定的限制,但價(jià)格較為低廉,且其不良限制在一般快速以太網(wǎng)中影響甚微,所以目前雙絞線仍是企業(yè)局域網(wǎng)中首選的傳輸介質(zhì)。
  雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair,UTP)和屏蔽雙絞線(Shielded Twisted Pair,STP)兩種。屏蔽雙絞線在線徑上要明顯精過非屏蔽雙絞線,而且由于它具有較好的屏蔽性能,所以也具有較好的電氣性能。但由于屏蔽雙絞線的價(jià)格較非屏蔽雙絞線貴,且非屏蔽雙絞線的性能對于普通的企業(yè)局域網(wǎng)來說影響不大,甚至說很難察覺,所以在企業(yè)局域網(wǎng)組建中所采用的通常是非屏蔽雙絞線。不過七類雙絞線除外,因?yàn)樗獙?shí)現(xiàn)全雙工10 Gbps速率傳輸,所以只能采用屏蔽雙絞線,而沒有非屏蔽的七類雙絞線。六類雙絞線通常也建議采用屏蔽雙絞線。
  一 雙絞線布線標(biāo)準(zhǔn)概述
  隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的提高,雙絞線這種傳輸介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也得到了一步步的發(fā)展與提高。從最初的一、二類線,發(fā)展到今天最高的七類線,而且據(jù)悉這一介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)還有繼續(xù)發(fā)展的空間。在這些不同的標(biāo)準(zhǔn)中,它們的傳輸帶寬和速率也相應(yīng)得到了提高,七類線已達(dá)到600 MHz,甚至1.2 GHz的帶寬和10 Gbps的傳輸速率,支持千兆位以太網(wǎng)的傳輸。
  這些不同類型的雙絞線標(biāo)注方法是這樣規(guī)定的,如果是標(biāo)準(zhǔn)類型則按CATx方式標(biāo)注,如常用的五類線和六類線,則在線的外包皮上標(biāo)注為CAT 5、CAT 6。而如果是改進(jìn)版,就按xe方式標(biāo)注,如超五類線就標(biāo)注為5e(字母是小寫,而不是大寫)。在北美,也是在國際上最有影響力的3家綜合布線組織如下。
   ANSI(American National Standards Institute,美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)
   TIA(Telecommunication Industry Association,美國通信工業(yè)協(xié)會)
   EIA(Electronic Industries Alliance,美國電子工業(yè)協(xié)會)
  由于TIA和ISO兩組織經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定方面的協(xié)調(diào),所以TIA和ISO頒布的標(biāo)準(zhǔn)的差別不是很大。目前,在北美,乃至全球,在雙絞線標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最廣的是ANSI/EIA/ TIA-568A和ANSI/EIA/TIA-568B(實(shí)際上應(yīng)為ANSI/EIA/TIA-568B.1,簡稱為T568B)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最主要的不同就是芯線序列的不同, 
圖1 EIA/TIA-568A與EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)的芯線排列順序
 
  下面是對這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各雙絞線類型的一些簡單說明。
  一類線是ANSI/EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中最原始的非屏蔽雙絞銅線電纜,但它開發(fā)之初的目的不是用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信,而是用于電話語音通信。
  二類線是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 2類/A級標(biāo)準(zhǔn)中第一個(gè)可用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆瞧帘坞p絞線電纜,傳輸頻率為1 MHz,傳輸速率達(dá)4 Mbps。主要用于舊的令牌網(wǎng)。
  三類線是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 3類/B級標(biāo)準(zhǔn)中專用于l0Base-T以太網(wǎng)絡(luò)的非屏蔽雙絞線電纜,傳輸頻率為16 MHz,傳輸速度可達(dá)10 Mbps。
  四類線是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 4類/C級標(biāo)準(zhǔn)中用于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的非屏蔽雙絞線電纜,傳輸頻率為20 MHz,傳輸速度達(dá)16 Mbps。主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。
  五類線是ANSI/EIA/TIA-568A和ISO 5類/D級標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行CDDI(CDDI是基于雙絞銅線的FDDI網(wǎng)絡(luò))和快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜,傳輸頻率為100 MHz,傳輸速度達(dá)100 Mbps。
  超五類線是ANSI/EIA/TIA-568B.1和ISO 5類/D級標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜,傳輸頻率也為100 MHz,傳輸速度也可達(dá)到100 Mbps。與五類線纜相比,超五類在近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和信噪比4個(gè)主要指標(biāo)上都有較大的改進(jìn)。
  六類線是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6類/E級標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞線電纜,它也主要應(yīng)用于百兆位快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)中。因?yàn)樗膫鬏旑l率可達(dá)200~250 MHz,是超五類線帶寬的2倍,最大速度可達(dá)到1 000 Mbps,能滿足千兆位以太網(wǎng)需求。
  超六類線是六類線的改進(jìn)版,同樣是ANSI/EIA/TIA-568B.2和ISO 6類/E級標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞線電纜,主要應(yīng)用于千兆位網(wǎng)絡(luò)中。在傳輸頻率方面與六類線一樣,也是200~250 MHz,最大傳輸速度也可達(dá)到1 000 Mbps,只是在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善。
  七類線是ISO 7類/F級標(biāo)準(zhǔn)中最新的一種雙絞線,它主要為了適應(yīng)萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。但它不再是一種非屏蔽雙絞線了,而是一種屏蔽雙絞線,所以它的傳輸頻率至少可達(dá)500 MHz,是六類線和超六類線的2倍以上,傳輸速率可達(dá)10 Gbps。
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  二 雙絞線的主要測試指標(biāo)
  在雙絞線布線標(biāo)準(zhǔn)中,對一些用戶最關(guān)心的雙絞線性能指標(biāo)做了明確的說明。這些指標(biāo)包括衰減(Attenuation)、近端串?dāng)_(NEXT)、直流電阻、阻抗特性、衰減串?dāng)_比(ACR)和電纜特性(SNR)等。
  在測試的前期工作中,測試的連接圖表示出每條線纜的8條布線與接線端口的連接實(shí)際狀態(tài)。正確的線對為:1/2,3/6,4/5,7/8。
  1.衰減(Attenuation)
  衰減是沿鏈路的信號損失度量。由于集膚效應(yīng)、絕緣損耗、阻抗不匹配、連接電阻等因素,信號沿鏈路傳輸損失的能量稱為衰減,表示為測試傳輸信號在每個(gè)線對兩端間的傳輸損耗值及同一條電纜內(nèi)所有線對中最差線對的衰減量相對于所允許的最大衰減值的差值。衰減與線纜的長度有關(guān)系,隨著長度的增加信號衰減也相應(yīng)增加。衰減用dB(分貝)做單位,表示源傳送端信號到接收端信號強(qiáng)度的比率。由于衰減隨頻率的變化而變化,因此,應(yīng)測量在應(yīng)用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減。
  2.近端串?dāng)_(NEXT)
  串?dāng)_分近端串?dāng)_(NEXT)和遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)兩種。由于存在線路損耗,因此FEXT的量值的影響較小,測試儀主要測量NEXT。NEXT損耗是測量一條UTP鏈路中從一對線到另一對線的信號耦合。對于UTP鏈路,NEXT是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo),也是最難精確測量的一個(gè)指標(biāo),且隨著信號頻率的增加,其測量難度將加大。
  NEXT并不表示在近端點(diǎn)所產(chǎn)生的串?dāng)_值,它只是表示在近端點(diǎn)所測量到的串?dāng)_值。這個(gè)量值會隨電纜長度的不同而變化,電纜越長,其值變得越小。同時(shí)發(fā)送端的信號也會衰減,對其他線對的串?dāng)_也相對變小。實(shí)驗(yàn)證明,只有在40 m內(nèi)測量得到的NEXT才是較真實(shí)的。如果另一端是遠(yuǎn)于40 m的信息插座,雖然它會產(chǎn)生一定程度的串?dāng)_,但測試儀可能無法測量到這個(gè)串?dāng)_值。因此最好在兩個(gè)端點(diǎn)都進(jìn)行NEXT測量?,F(xiàn)在的測試儀都配有相應(yīng)功能,可以在鏈路一端就能測量出兩端的NEXT值。
  以上兩個(gè)指標(biāo)是TSB67測試標(biāo)準(zhǔn)中的主要內(nèi)容,但某些型號的測試儀還可以給出直流電阻、特性阻抗、衰減串?dāng)_比等指標(biāo)。
  3.直流電阻
  TSB67標(biāo)準(zhǔn)中無此參數(shù)。直流環(huán)路電阻會消耗一部分信號,并將其轉(zhuǎn)變成熱量。三類鏈路不超過170  ,三類以上鏈路不超過30  。在ISO/IEC 11801標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定雙絞線的直流電阻不得大于19.2  。每對雙絞線間的直流電阻的差異應(yīng)小于0.1  ,否則表示接觸不良,必須檢查連接點(diǎn)。
  4.特性阻抗
  特性阻抗是指鏈路在規(guī)定工作頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)的電阻。與環(huán)路直流電阻不同,特性阻抗包括電阻及頻率為1~100 MHz的電感阻抗及電容阻抗,它與一對電纜之間的距離及絕緣體的電氣性能有關(guān)。各種電纜有不同的特性阻抗,而雙絞線電纜則有100  、120  及150  幾種類型,通常采用100  的。但無論三類、四類、五類或六類線纜,其每對芯線的特性阻抗在整個(gè)工作帶寬范圍內(nèi)應(yīng)保證恒定和均勻。鏈路上任何點(diǎn)的阻抗不連續(xù)性將導(dǎo)致該鏈路信號反射和信號畸變。鏈路特征阻抗與標(biāo)準(zhǔn)值之差不大于20  。
  5.衰減串?dāng)_比(ACR)
  衰減串?dāng)_比的定義為:在受相鄰發(fā)信線對串?dāng)_的線對上其串?dāng)_損耗(NEXT)與本線對傳輸信號衰減值(A)的差值(單位為dB),即ACR(dB)=NEXT(dB) A(dB)。對于五類及高于五類線纜和同類接插件構(gòu)成的鏈路,由于高頻效應(yīng)及各種干擾因素,ACR的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)不單純從串?dāng)_損耗值NEXT與衰減值A(chǔ)在各相應(yīng)頻率上的直接的代數(shù)差值導(dǎo)出,通??赏ㄟ^提高鏈路串?dāng)_損耗NEXT或降低衰減A以改善鏈路ACR。對于六類布線鏈路在200 MHz時(shí)ACR要求為正值,六類布線鏈路要求測量到250 MHz。
  在某些頻率范圍內(nèi),串?dāng)_與衰減量的比例關(guān)系是反映電纜性能的另一個(gè)重要參數(shù)。ACR有時(shí)也以信噪比(Signal-Noice Ratio,SNR)表示,由最差的衰減量與NEXT量值的差值計(jì)算。ACR值較大,表示抗干擾的能力更強(qiáng)。一般系統(tǒng)要求至少大于10 dB(分貝)。
  6.電纜特性(SNR)
  通信信道的品質(zhì)是由它的電纜特性(SNR)描述的。SNR是在考慮到干擾信號的情況下,對數(shù)據(jù)信號強(qiáng)度的一個(gè)度量。如果SNR過低,將導(dǎo)致數(shù)據(jù)信號在被接收時(shí)接收器不能分辨數(shù)據(jù)信號和噪聲信號,最終引起數(shù)據(jù)錯誤。因此為了將數(shù)據(jù)錯誤限制在一定范圍內(nèi),必須定義一個(gè)最小的可接收的SNR。
  7.傳播時(shí)延(T)
  在通道連接方式或基本連接方式或永久連接方式下,對五類及五類以下鏈路傳輸10~30 MHz頻率的信號時(shí),要求線纜中任一線對的傳輸時(shí)延滿足T≤1 000 ns(納秒);對于超五類、六類鏈路則要求T≤548 ns。
  8.線對間傳播時(shí)延差
  以同一纜線中信號傳播時(shí)延最小的線對的時(shí)延值做參考,其余線對與參考線對時(shí)延差值不得超過45 ns。若線對間時(shí)延差超過該值,則在鏈路高速傳輸數(shù)據(jù)下4個(gè)線對同時(shí)并行傳輸數(shù)據(jù)信號時(shí),將造成數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。
  9.回波損耗(RL)
  回波損耗由線纜特性阻抗和鏈路接插件偏離標(biāo)準(zhǔn)值導(dǎo)致功率反射引起。RL為輸入信號幅度和由鏈路反射回來的信號幅度的差值。
  10.鏈路脈沖噪聲電平
  它指由大功率設(shè)備間斷性啟動對布線鏈路帶來的電沖擊干擾。布線鏈路在不連接有源器械和設(shè)備的情況下,高于200 mV的脈沖噪聲發(fā)生個(gè)數(shù)的統(tǒng)計(jì),測試2分鐘捕捉脈沖噪聲個(gè)數(shù)不大于10。
  三 超五類雙絞線
  雖然雙絞線的類型到目前為止已有七大類了,但在實(shí)際的企業(yè)局域網(wǎng)組建中,目前主要應(yīng)用的還是中間的兩大類,即五類和六類。七類線在一些大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,為了支持10 Gbps萬兆位網(wǎng)絡(luò)才采用,該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成本非常貴,一般企業(yè)在目前來說是不可能采用的。
  在五類和六類中又可細(xì)分為五類、超五類、六類、超六類(有的稱為"增強(qiáng)型六類")4種。雖然是在性能指標(biāo)上這4個(gè)小類各有不同,但從總的方面來說,這4個(gè)小類的雙絞線都差不多,而且在局域網(wǎng)組建中基本上都是采用非屏蔽類型。
  超五類雙絞線標(biāo)準(zhǔn)是于1999年正式發(fā)布的。與五類雙絞線一樣,它也有屏蔽雙絞線(STP)與非屏蔽雙絞線(UTP)兩類,但在企業(yè)局域網(wǎng)組建中基本都是采用廉價(jià)的非屏蔽雙絞線布線系統(tǒng)。
超五類屏蔽與非屏蔽雙絞線
  在超五類非屏蔽布線系統(tǒng)中,通過對它的鏈接和信道性能的測試表明,其性能超過了ANSI/EIA/TIA-568標(biāo)準(zhǔn)中的五類線要求。與普通的五類UTP比較,超五類在近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和信噪比4個(gè)主要指標(biāo)上都有較大的改進(jìn)。超五類雙絞線的主要性能如下。
   連接器的遠(yuǎn)端串?dāng)_:35.1 dB。
   連接器的綜合遠(yuǎn)端串?dāng)_:32.1 dB。
   信道遠(yuǎn)端串?dāng)_:17.4 dB。
   信道綜合遠(yuǎn)端串?dāng)_:14.4 dB。
   電纜回波損耗:20.1 dB。
   連接器回波損耗:20.0 dB。
   信道回波損耗:10.0 dB。
   線纜最大延時(shí):538 ns。
   連接器最大延時(shí):2.5 ns。
   信道最大延時(shí):548 ns。
   線纜最大延時(shí)差:45 ns。
   連接器最大延時(shí)差:1.25 ns。
   信道最大延時(shí)差:50 ns。
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  四 六類雙絞線
  自2001年開始經(jīng)過10個(gè)版本的修改后,在2002年6月,ANSI/EIA/TIA568-B銅纜雙絞線六類線標(biāo)準(zhǔn)正式出臺。這個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)將成為EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)的附錄,它被正式命名為EIA/TIA-568B.2-1。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IECJTC/SC 25/WG3 N 598工作組編寫的銅纜六類線標(biāo)準(zhǔn)也將正式出臺,到時(shí)超五類將替代原標(biāo)準(zhǔn)五類產(chǎn)品。
  1.六類線標(biāo)準(zhǔn)簡介
  ANSI/EIA/TIA568-B標(biāo)準(zhǔn)由ANSI/EIA/TIA568-A演變而來,ANSI/EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)屬于北美標(biāo)準(zhǔn)系列,在全世界一直起著綜合布線產(chǎn)品的導(dǎo)向作用。新的568-B標(biāo)準(zhǔn)從結(jié)構(gòu)上分為3部分:568-B1綜合布線系統(tǒng)總體要求、568-B2平衡雙絞線布線組件和568-B3光纖布線組件。
 ?。?)568-B1綜合布線系統(tǒng)總體要求:在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分中,包含了電信綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理、安裝準(zhǔn)則,以及與現(xiàn)場測試相關(guān)的內(nèi)容。
  (2)568-B2平衡雙絞線布線組件:在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分中,包含了組件規(guī)范、傳輸性能、系統(tǒng)模型,以及與用戶驗(yàn)證電信布線系統(tǒng)測量程序相關(guān)的內(nèi)容。
 ?。?)568-B3光纖布線組件:在新標(biāo)準(zhǔn)的這一部分中,包含了與光纖電信布線系統(tǒng)的組件規(guī)范和傳輸相關(guān)的內(nèi)容。
  新的六類標(biāo)準(zhǔn)在兩個(gè)方面對以前的草案進(jìn)行了完善,TIA指定六類系統(tǒng)組成的成分必須向下兼容(包括三類、五類和超五類布線產(chǎn)品),同時(shí)必須滿足混合使用的要求。六類布線標(biāo)準(zhǔn)對100  平衡雙絞線、連接硬件、跳線、信道和永久鏈路做了具體要求。
  新的六類布線國際標(biāo)準(zhǔn)在許多方面做了完善,主要有以下幾個(gè)方面。
   對六類性能的測試頻率最終確定為1~250 MHz。
   六類布線系統(tǒng)在200 MHz時(shí)綜合衰減串?dāng)_比(PS-ACR)應(yīng)該有較大的余量,它提供2倍于超五類的帶寬。為了確保整個(gè)系統(tǒng)有良好的電磁兼容性,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還同時(shí)對線纜和連接的匹配提出了建議。
   六類與超五類的一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于,改善了在串?dāng)_及回波損耗方面的性能,對于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。
   在以前的布線測試中有基本鏈路(TIA)、永久鏈路(ISO)和信道模型(TIA/ISO)。在六類標(biāo)準(zhǔn)中取消了基本鏈路模型,從而兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在測試模型上達(dá)成了一致。
  六類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了介質(zhì)、布線距離、接口類型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、安裝實(shí)踐、信道功能及線纜和連接硬件性能等多方面的要求。同超五類標(biāo)準(zhǔn)一樣,新的六類布線標(biāo)準(zhǔn)也采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),要求的布線距離為:永久鏈路的長度不能超過90 m,信道長度不能超過100 m。
  六類產(chǎn)品及系統(tǒng)的頻率范圍應(yīng)當(dāng)在1~250 MHz之間,對系統(tǒng)中的線纜、連接硬件、永久鏈路及信道在所有頻點(diǎn)都需測試以下幾種參數(shù):插入損耗(Insertion-Loss)、回?fù)p(Return Loss)、延遲/失真(Delay/Skew)、近端串?dāng)_(NEXT)、功率和近端串?dāng)_(PowerSum NEXT)、等效遠(yuǎn)端串?dāng)_(ELFEXT)、功率和等效遠(yuǎn)端串?dāng)_(PowerSum ELFEXT)、平衡(Balance:LCL,LCTL)等。另外,測試環(huán)境應(yīng)當(dāng)設(shè)置在最壞情況下,對產(chǎn)品和系統(tǒng)都要進(jìn)行測試,從而保證測試結(jié)果的可用性。所提供的測試結(jié)果也應(yīng)當(dāng)是最差值而非平均值。六類系統(tǒng)的最壞情況配置(4個(gè)接頭)下的信道模式如下:
  A+C+I<10 m    E+G<90 m
  其中,A為電信間設(shè)備線;C為快接/跳接線;E,G為水平線纜,I為工作區(qū)設(shè)備線。
  2.六類雙絞線簡介
  六類、超六類雙絞線與五類、超五類線在外觀上看起來沒有太大的區(qū)別,都是4對8芯電纜,但六類和超六類雙絞線要稍粗些。同樣,六類雙絞線也有屏蔽與非屏蔽兩類
 
圖3 六類屏蔽與非屏蔽雙絞線
  六類線除了像五類線那樣具有用單一屏蔽層包裹4對芯線的屏蔽線以外,還有一種既采用統(tǒng)一屏蔽層,又在各芯線對分別采用一個(gè)屏蔽層的雙屏蔽線,如圖4(a)所示。在七類線中就全是采用這種雙屏蔽的屏蔽雙絞線,雙屏蔽雙絞線主要用于對性能和安全性要求較高的領(lǐng)域,如千兆位或萬兆位以太骨干網(wǎng),或者一些特殊的行業(yè),如電信、證券和金融等。
  六類線系統(tǒng)與五類線系統(tǒng)相比,主要存在以下幾方面的區(qū)別。
  在新標(biāo)準(zhǔn)中增加了電信布線設(shè)計(jì)原理、安裝準(zhǔn)則與現(xiàn)場測試組件規(guī)范、傳輸性能、系統(tǒng)模型和用于驗(yàn)證電信布線系統(tǒng)的測量程序。
 
圖4 六類和七類雙屏蔽層雙絞線
  在性能測試方面增加了"插入損耗"項(xiàng)目,用來表示鏈路與信道上的信號損失量。
  用"永久鏈路"替代五類線系統(tǒng)中的"基本鏈路"。
  在測試參數(shù)方面,新增"傳播延時(shí)"和"傳播延時(shí)差",前者表示傳播信號延長時(shí)間,后者表示最快線對與最慢線對發(fā)送信號延時(shí)差的尺度。
  3.六類線標(biāo)準(zhǔn)所帶來的好處
  在2002年6月,六類布線標(biāo)準(zhǔn)的出臺不僅結(jié)束了長達(dá)多年的商家在產(chǎn)品性能方面的紛爭局面,也為用戶選擇六類布線產(chǎn)品提供了一個(gè)可靠的技術(shù)依據(jù)。
  六類布線帶來的最大好處是用戶可以大大減少在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端的投資,包括網(wǎng)卡和交換機(jī)等。西蒙公司指出,六類系統(tǒng)的投資可能會比五類(系統(tǒng))多30%,但網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本會有大幅降低。以思科公司的設(shè)備計(jì)算,每端口成本將至少節(jié)省25%。因此綜合起來計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的總成本,六類布線并不算貴。而且六類布線不只是提供了新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺,還提升了數(shù)字話音和視頻應(yīng)用到桌面的服務(wù)質(zhì)量。
  至于采用六類布線系統(tǒng)后,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資成本是如何節(jié)省的,可以從目前主流應(yīng)用的千兆位網(wǎng)絡(luò)工作原理來分析。目前的千兆位以太網(wǎng)銅線標(biāo)準(zhǔn)是1 000Base-T(IEEE 802.3ab),在采用超五類雙絞線的情況下是以全雙工方式工作的,對回波損耗非常敏感。交換機(jī)在收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后可能難以分辨是對方正常發(fā)過來的,還是已發(fā)出被反射回來的。因此在支持1 000Base-T的五類線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上需要具備源數(shù)字信號處理器來補(bǔ)償回波損耗。而如果采用六類線系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上可以不再需要這個(gè)源數(shù)字信號處理器,于是其成本可以降低許多。1 000Base-T在五類線上利用雙工方式實(shí)現(xiàn)就需要在同一根線上既要收又要發(fā),自然會復(fù)雜一點(diǎn)。而六類線采用單工方式(半雙工),就不存在這個(gè)問題了。
  更重要的是,在五類線上跑1 000 Mbps,把這個(gè)流量分配到8根銅線上,每根線還要負(fù)擔(dān)125 Mbps。但它的頻率最高只能到100 MHz,這就意味著1 Hz要產(chǎn)生1.25位,編碼調(diào)制便比較復(fù)雜。而六類線用1對線實(shí)現(xiàn)500 Mbps,每根線上承擔(dān)250 Mbps,而它的頻率可達(dá)到250 MHz,這樣在1 Hz上產(chǎn)生1位便足夠使用了,因此編碼方式比較簡單。
  在技術(shù)方面,新出臺的六類布線標(biāo)準(zhǔn)給人最深的印象是帶寬由五類、超五類的100 MHz提高到250 MHz,帶寬資源一下提高了2.5倍,為將來的高速數(shù)據(jù)傳輸預(yù)留了廣闊的帶寬資源。同時(shí)新標(biāo)準(zhǔn)保證系統(tǒng)的向下兼容性和相互兼容性,即不僅能夠包容以往的三類、五類布線系統(tǒng),而且保證了不同廠家產(chǎn)品之間的混合使用,消除了以往在六類線標(biāo)準(zhǔn)未正式出臺前六類線產(chǎn)品必須完全統(tǒng)一的弊端。
  還有,六類線的布線性能指標(biāo)也有了較大程度的提高,對衰減、近端串?dāng)_、綜合近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_、綜合等效遠(yuǎn)端串?dāng)_、回波損耗等指標(biāo)提出了更高的要求,因而在布線系統(tǒng)性能上已大大優(yōu)于超五類布線系統(tǒng)。
  說到這里,可能就有讀者認(rèn)為,六類線是必需的,現(xiàn)有的五類線系統(tǒng)必須全部轉(zhuǎn)換成六類線系統(tǒng),其實(shí)不然。至于用戶是否要立即采用新的六類線系統(tǒng),筆者認(rèn)為要區(qū)別對待。對一個(gè)已經(jīng)布設(shè)了五類或超五類布線系統(tǒng)的用戶而言,如現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用一切正常,又無網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型等特殊需要,就沒有必要淘汰原有的五類或超五類電纜,而重新布設(shè)六類電纜了;而對一個(gè)新用戶而言,是使用超五類布線產(chǎn)品,還是使用六類產(chǎn)品,完全取決于用戶的需求和決策。但隨著千兆位網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及,對那些有高速數(shù)據(jù)傳輸需求的用戶來說,選擇六類已無后顧之憂,而且完全有必要。從長遠(yuǎn)看,也是明智的選擇,畢竟六類系統(tǒng)的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于五類、超五類。而對那些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求較低,在較長時(shí)間內(nèi)不會有網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型需求的,或者對自身應(yīng)用需求根本不明確的,至少在現(xiàn)階段沒必要選擇六類系統(tǒng)。超五類布線經(jīng)過幾年來的應(yīng)用驗(yàn)證,其良好的穩(wěn)定性和性價(jià)比贏得了很多有中、低速網(wǎng)絡(luò)需求用戶的信賴,因而對他們來說,在目前不一定非要選擇六類系統(tǒng),超五類或許是他們最理智的選擇。
  五 七類線標(biāo)準(zhǔn)
  七類線標(biāo)準(zhǔn)雖然并未正式發(fā)布,但是它的草案已非常多,而且已有不少技術(shù)實(shí)力雄厚的公司發(fā)布了基于七類布線系統(tǒng)的產(chǎn)品,如AMP(安普)、西蒙等。七類線標(biāo)準(zhǔn)是一套在100  雙絞線上支持最高600 MHz帶寬傳輸?shù)牟季€標(biāo)準(zhǔn)。在1997年9月,ISO/IEC正式確定進(jìn)行七類/F級布線標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)。
  1.七類線標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)
  
  與四類、五類、超五類和六類相比,七類具有更高的傳輸帶寬,至少為600 MHz。不僅如此,七類布線系統(tǒng)與以前的布線系統(tǒng)不同,采用的不再是廉價(jià)的非屏蔽雙絞線,而是采用雙屏蔽的雙絞線。在網(wǎng)絡(luò)接口上也有較大變化,開始制訂七類標(biāo)準(zhǔn)時(shí),共有8種連接口被提議,其中兩種為RJ形式,6種為非RJ形式。在1999年1月,ISO技術(shù)委員會決定選擇一種RJ和一種非RJ型的接口做進(jìn)一步的研究。在2001年8月的ISO/IEC JTC 1/SC 25/WG3工作組會議上,ISO組織再次確認(rèn)七類標(biāo)準(zhǔn)分為RJ型接口及非RJ型接口兩種模式。其中,RJ型接口的可行性正在被IEC SC488 組織審查和研究中。2002年7月30日,西蒙公司開發(fā)的TERA七類連接件被正式選為非RJ型七類標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口的標(biāo)準(zhǔn)模式。TERA連接件的傳輸帶寬高達(dá)1.2 GHz,超過目前正在制定中的600 MHz七類標(biāo)準(zhǔn)傳輸帶寬,可同時(shí)支持語音、高速網(wǎng)絡(luò)、CATV等視頻應(yīng)用。
  非RJ型七類布線技術(shù)完全打破了傳統(tǒng)的8芯模塊化RJ 型接口設(shè)計(jì),從RJ型接口的限制中解脫了出來,不僅使七類的傳輸帶寬達(dá)到1.2GHz,還開創(chuàng)了全新的1、2、4對的模塊化形式。這是一種新型的滿足線對和線對隔離、緊湊、高可靠、安裝便捷的接口形式。例如,TERA連接頭可提供極佳的傳輸帶寬,超過目前正在制定中的600 MHz七類標(biāo)準(zhǔn)傳輸帶寬。這使得一些需要高帶寬的應(yīng)用,如高達(dá)862 MHz的寬帶視頻應(yīng)用,可以運(yùn)行在七類/F級布線系統(tǒng)中。由于TERA的緊湊性設(shè)計(jì)及1、2、4對的模塊化多種連接插頭,一個(gè)單獨(dú)的七類信道(4對線)可以同時(shí)支持語音、數(shù)據(jù)和寬帶視頻多媒體等混合應(yīng)用,這使得在同一插座內(nèi)可以管理多種應(yīng)用,減少了以前必需的光纖、同軸、雙絞線纜需求,從而降低了高速局域網(wǎng)設(shè)備的成本。
  2.七類線的主要優(yōu)勢
  與現(xiàn)行的超五類、六類雙絞布線系統(tǒng)相比,七類布線系統(tǒng)具有以下明顯優(yōu)勢。
  (1)至少600 MHz的傳輸帶寬
  在七類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最低的傳輸帶寬為600 MHz,而采用非RJ型七類布線技術(shù)可以達(dá)到1.2 GHz。而且要求使用雙屏蔽電纜,即每線對都單獨(dú)屏蔽,而且總體也屏蔽的雙絞電纜,以保證最好的屏蔽效果,參見圖3-5(b)。此種七類系統(tǒng)的強(qiáng)大噪聲免疫力和極低的對外輻射性能使得高速局域網(wǎng)(LAN)不需要更昂貴的電子設(shè)備來進(jìn)行復(fù)雜的編碼和信號處理。
  與六類、超五類比較,非RJ型七類在傳輸性能上的要求更高。六類/E級是目前不采用單獨(dú)線對屏蔽形式而提供最高傳輸性能的技術(shù)。對于絕大多數(shù)的商業(yè)應(yīng)用,六類/E級的250 MHz帶寬在整個(gè)布線系統(tǒng)生命期內(nèi)對于用戶來說是足夠的,因此六類/E級是商業(yè)大樓布線的最佳選擇。而七類/F級的目標(biāo)要比任何平衡電纜的每一個(gè)傳輸參數(shù)性能都要好。
  雙屏蔽的七類電纜在外徑上比六類電纜大得多,并且沒有六類電纜的柔韌性好。這要求在設(shè)計(jì)安裝路由和端接空間時(shí)要特別小心,要留有很大的空間和較大的彎曲半徑。另外二者在連接硬件上也有區(qū)別。正在制定中的七類標(biāo)準(zhǔn)要求連接頭要在600 MHz時(shí),提供至少60 dB的線對之間的串?dāng)_隔離,這個(gè)要求比超五類在100 MHz時(shí)的要求嚴(yán)格32 dB,比六類在250 MHz時(shí)的要求嚴(yán)格20 dB,因此,七類具有強(qiáng)大的抗干擾能力。
 ?。?)節(jié)約成本
  人們可能有這樣的疑問:既然非RJ型七類布線可以達(dá)到光纖的傳輸性能,為什么不使用光纖來代替非RJ型七類布線系統(tǒng)呢?對于用戶來說最關(guān)鍵的就是成本了。
  與一個(gè)光纖局域網(wǎng)的全部造價(jià)相比較,非RJ型七類布線具有明顯優(yōu)勢。對24個(gè)SYSTEM 7(SYSTEM 7采用雙屏蔽的TERA連接頭,具有每一線對可達(dá)1 GHz傳輸性能的標(biāo)準(zhǔn)雙絞布線系統(tǒng)解決方案)和62.5/125 μm多模光纖信道系統(tǒng)的安裝做一個(gè)成本比較研究后發(fā)現(xiàn),二者的安裝成本接近。但一個(gè)光纖局域網(wǎng)設(shè)備的成本大約是雙絞線設(shè)備的6倍。當(dāng)考慮全部的局域網(wǎng)絡(luò)安裝成本時(shí),SYSTEM 7不僅能提供高帶寬,而且其成本只有多模光纖的一半。
  另一方面,非RJ型七類/F級具有光纖所不具備的功能。由于非RJ型七類/F級的每對均單獨(dú)屏蔽,極大地減少了線對之間的串?dāng)_,這樣允許SYSTEM 7能在同一根電纜內(nèi)支持語音、數(shù)據(jù)、視頻多媒體3種應(yīng)用。在工作區(qū)或電信間,TERA有1對、2對和4對模塊化連接插頭形式,實(shí)現(xiàn)了在同一插座口內(nèi)直接連接多種應(yīng)用設(shè)備口。
 ?。?)應(yīng)用廣泛
  由于非RJ型七類布線系統(tǒng)采用雙屏蔽電纜,它能滿足那些以屏蔽的雙絞系統(tǒng)為主的地區(qū),比如部分歐洲和亞洲市場的需要。雙屏蔽解決方案主要應(yīng)用于嚴(yán)重電磁干擾的環(huán)境,如一些廣播站、電臺等。另外,也可應(yīng)用于那些出于安全目的,要求電磁輻射極低的環(huán)境。另外寬帶智能小區(qū)和商業(yè)大樓也是潛在的市場。一根七類電纜的能力可以滿足所有的雙絞線布線系統(tǒng)的要求,包括代替同軸,不受共享護(hù)套的限制,同時(shí)享受高性能和低成本。
  目前在七類標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方面,西蒙公司走在其他同行的前面。按照西蒙公司的說法就是,西蒙公司開創(chuàng)了七類布線商業(yè)應(yīng)用的新紀(jì)元。西蒙公司的TERATM打破了傳統(tǒng)的8芯模塊化RJ 型的接口設(shè)計(jì)的束縛,開創(chuàng)了全新的結(jié)構(gòu),以不可比擬的性能及1,2和4對的模塊化形式,從RJ型接口的限制中解脫出來,使七類的傳輸帶寬達(dá)到1.2 GHz。西蒙的SYSTEM7SM解決方案采用TERATM連接頭,可提供極佳的傳輸帶寬,遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過目前標(biāo)準(zhǔn)正在制定中的600 MHz七類標(biāo)準(zhǔn)傳輸帶寬。這種能力使得一些需要高帶寬的應(yīng)用,如高達(dá)862 MHz的寬帶視頻應(yīng)用,可以運(yùn)行在七類/F級布線系統(tǒng)中,并與其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一起采用同樣的連接。例如,在一個(gè)單獨(dú)的七類信道(4對線)上可以支持3種混合的應(yīng)用,同時(shí)支持語音、數(shù)據(jù)和寬帶視頻多媒體應(yīng)用等。這種新技術(shù)使得在雙絞布線上支持所有的應(yīng)用,包括支持那些以前需用光纖和同軸傳輸?shù)囊恍?yīng)用。七類系統(tǒng)的強(qiáng)大噪聲免疫力和極低的對外輻射性能使得更先進(jìn)的高速局域網(wǎng)不需要更昂貴的電子設(shè)備來進(jìn)行復(fù)雜的編碼和信號處理。西蒙公司開發(fā)的七類TERATM連接頭提供了連續(xù)的高性能余量及高達(dá)1 GHz的線性頻率響應(yīng),而且端接時(shí)間短,體積也小,和RJ類型的8芯接口占用同樣的空間尺寸。
  六 主要的雙絞線品牌
  對于作為以太局域網(wǎng)最基本的連接、傳輸介質(zhì)的雙絞網(wǎng)線,人們的重視程度很不夠,總認(rèn)為它無足輕重,其實(shí)做過網(wǎng)絡(luò)的人都知道絕對不是這樣的,相反它在一定程度上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)連接的傳輸介質(zhì),網(wǎng)絡(luò)上的所有信息都需要在這樣一個(gè)信道中傳輸,因此不能說它不重要。如果雙絞線本身質(zhì)量不好,傳輸速率受到限制,即使其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能再好,傳輸速度再高也沒什么用,因?yàn)殡p絞線已成為制約整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的瓶頸。
  雙絞線作為一種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的傳輸介質(zhì),在綜合布線系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于水平布線。目前在千兆位以太網(wǎng)技術(shù)中,也有采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)的(六類線以上),它提供的傳輸速度可高達(dá)1 000 Mbps,不僅可用于數(shù)據(jù)傳輸,還可以用于語音和多媒體傳輸。下面介紹目前主流的一些雙絞網(wǎng)線品牌,以方便用戶選擇。
  1.安普(AMP)
  AMP這一品牌是我們見得最多,也是最常用的一個(gè),幾乎在每一個(gè)網(wǎng)線經(jīng)營商店都可見到。該網(wǎng)線的最大特點(diǎn)是質(zhì)量好、價(jià)格便宜。正因?yàn)槭軞g迎,所以它的假貨也最多,并且很難區(qū)分真假。
  AMP的六類雙絞線系統(tǒng)由Quantum UTP線纜、Quantum模塊化信息插座系統(tǒng)、Quantum模塊化配線架系統(tǒng)和Quantum跳線等連接件組成。Quantum六類系統(tǒng)提供了200 MHz的帶寬,其UTP線纜模塊化的連接由傳統(tǒng)110系統(tǒng)或無須工具的模塊化連接硬件組成,整個(gè)系統(tǒng)將輕易超越由ISO/IEC規(guī)定的目前六類布線應(yīng)達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)。
  2.西蒙(Siemon)
  西蒙產(chǎn)品在綜合布線系統(tǒng)中經(jīng)??梢砸姷剑c安普品牌相比,檔次要高許多,質(zhì)量、技術(shù)特性也都高出一個(gè)檔次,當(dāng)然其價(jià)格也高許多,所以在DIY市場中很難見到它的應(yīng)用。不僅如此,它在綜合布線系統(tǒng)中還提供了一整套的方案,包括后面要介紹的網(wǎng)線制作和布線工具。
  西蒙SYSTEM 6系統(tǒng)的頻率帶寬超過250 MHz,同時(shí)可以保證在250 MHz以內(nèi)所有的性能參數(shù)都滿足和超過六類標(biāo)準(zhǔn)草案的要求,西蒙公司可提供所有六類產(chǎn)品(連接硬件、線纜)和系統(tǒng)(基本鏈路和信道)的測試報(bào)告及第三方認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室(如DELTA、ETL)的測試認(rèn)證。
  3.朗訊(Lucent)
  朗訊這一品牌雖然聽得較多,但是在雙絞線行業(yè)還是較少見到,特別是在中、小型企業(yè)中。但這并不是說它就缺乏技術(shù)實(shí)力,相反它在高端網(wǎng)絡(luò)組建中經(jīng)??梢姷健@视嵰载悹枌?shí)驗(yàn)室為后盾,所設(shè)計(jì)開發(fā)的端到端六類布線系統(tǒng)SYSTIMAX GigaSPEED Solution,對網(wǎng)絡(luò)中連接主機(jī)及計(jì)算機(jī)的布線系統(tǒng)的每一元件都進(jìn)行了革新,更加優(yōu)化了布線系統(tǒng)的端到端性能。
  GigaSPEED解決方案是一個(gè)性能超前的產(chǎn)品,其性能完全達(dá)到及超過目前最新的六類標(biāo)準(zhǔn)草案的指標(biāo)。GigaSPEED系統(tǒng)擁有14項(xiàng)世界專利,典型的GigaSPEED配置是水平系統(tǒng)UTP銅纜與垂直主干及建筑群子系統(tǒng)SYSTIMAX光纖的組合。這種解決方案可為用戶提供目前所需的網(wǎng)絡(luò)性能,同時(shí)也能為將來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展提供充足的帶寬。
  4.麗特(NORDX/CDT)
  麗特的千兆位六類2400系統(tǒng)采用IBDN PS5增強(qiáng)型連接和IBDN 2400系列非屏蔽電纜,能夠提供2.4 Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率,其電纜提供了較高的頻帶寬度和余量,以保證更廣泛的應(yīng)用。麗特新的六類產(chǎn)品IBDN System 4800LX將達(dá)到4.8 Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率,由新型的IBDN 4800LX電纜、PS6連接硬件和PS6標(biāo)準(zhǔn)線纜組成,能提供300 MHz的帶寬性能。與當(dāng)前的六類建議標(biāo)準(zhǔn)草案相比,IBDN System 4800LX 在各項(xiàng)性能參數(shù)上都有了顯著提高。
  5.IBM
  IBM 的ACS銀系列產(chǎn)品符合ISO/IEC 11801六類/E級標(biāo)準(zhǔn)草案、EN 50173 六類E級標(biāo)準(zhǔn)草案和TIA/EIA 568六類標(biāo)準(zhǔn)草案。ACS銀系列帶寬達(dá)200 MHz,可以更好地支持千兆位以太網(wǎng)及其他使用4對線纜傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。
  IBM ACS銀系列系統(tǒng)向下兼容五類或超五類,銀系列和銅系列適用同類型的配線架,易升級且保護(hù)投資。同時(shí),IBM ACS銀系列產(chǎn)品是一個(gè)100  銅纜系統(tǒng),它可與IBM ACS水晶系列產(chǎn)品進(jìn)行整合,以實(shí)現(xiàn)不同樓層之間、集線器和樓宇之間光纜的連接,這時(shí)水晶系列產(chǎn)品可以為水平系統(tǒng)上低速的銀系列產(chǎn)品提供高速的連接。
  七 RJ-45水晶頭
  RJ-45插頭之所以被稱為"水晶頭",是因?yàn)樗耐獗砭К撏噶?。雙絞線的兩端必須都安裝RJ-45插頭,以便插在以太網(wǎng)卡、集線器(Hub)或交換機(jī)(Switch)RJ-45接口上。
  水晶頭也可分為幾種檔次,一般也是如AMP這樣的名牌大廠的產(chǎn)品質(zhì)量好些,價(jià)格也很便宜,約為1.5元一個(gè)。不過在選購時(shí)最好別貪圖便宜,否則質(zhì)量得不到保證。質(zhì)量差主要體現(xiàn)為接觸探針是鍍銅的,容易生銹,進(jìn)而造成接觸不良,網(wǎng)絡(luò)不通。質(zhì)量差的另一點(diǎn)明顯表現(xiàn)為塑料扣位扣不緊(通常是變形所致),也很容易造成接觸不良,網(wǎng)絡(luò)中斷。不能用電話線水晶頭代替RJ-45水晶頭,雖然現(xiàn)在的雙絞線只用了其中的兩對,即4根芯線,但它與電話線的4根插針分布不一樣。如圖5中左邊所示的是單個(gè)的水晶頭,右邊為一段做好網(wǎng)線的水晶頭。
 
圖5  RJ-45水晶頭
  水晶頭雖小,但在網(wǎng)絡(luò)中卻很重要,在網(wǎng)絡(luò)故障中就有相當(dāng)一部分是因?yàn)樗ь^質(zhì)量不好而造成的,如網(wǎng)絡(luò)時(shí)斷時(shí)續(xù)、網(wǎng)絡(luò)連接性能下降,甚至根本連不上網(wǎng)絡(luò)等。選購水晶頭等網(wǎng)絡(luò)附件時(shí)的注意事項(xiàng),將在后面詳細(xì)介紹,在此不再贅述。
 

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