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从六类布线发展看GigaBIX系统

发布时间:2017-10-12 23:17 所属栏目:[佳作] 来源:ChinaITLab
导读:信息化时代的到来意味着我们对网络的速度有了越来越高的要求,我们要通过网络传送文件, 也要通过网络举行视频会议;我们不仅需要收发邮件,也要快速下载各种视频、音频文件。 而随着网络的速度由原来的一兆、十兆、几年前的百兆,发展到今天的千兆, 布线系

  信息化时代的到来意味着我们对网络的速度有了越来越高的要求,我们要通过网络传送文件, 也要通过网络举行视频会议;我们不仅需要收发邮件,也要快速下载各种视频、音频文件。 而随着网络的速度由原来的一兆、十兆、几年前的百兆,发展到今天的千兆, 布线系统作为网络的基础设施面临着更高的挑战。
  
  千兆传输技术的挑战
  
  千兆以太网协议的制定工作是在IEEE 802.3完成百兆以太网协议的制定后开始的。 在当时5类布线正开始被广泛的使用,因而铜缆千兆以太网的开发目标是希望在大量的5类布线上可以实现千兆以太网的传输, 由此铜缆千兆以太网(1000BASE-T)被确定为采用和百兆以太网(100BASE-TX)相兼容的协议形式(相同的帧结构, 相同的信号率-每秒125兆个信号)。在这种条件下要达到千兆的数据传输率, 必须采用更高效的编码和多线对并行传输的方式。1000BASE-T采用脉冲幅度调制的5级电平(PAM5)编码方式, 即每个信号有5级电平,可携带2.5位(bit)信息,其中2位为有用信息,其他为控制信息。 这样在一个线对上可传输的可用数据率为125M信号/秒x 2位/信号= 250M位/秒; 为达到千兆双工的传输率必须采用4对同时并行传输,同时在每一对上要采用双向同时传输的方式。
  
  影响传输性能的几个主要参数
  
  铜缆千兆以太网由于采用了复杂的传输方式,对传统的5类布线是一个巨大的挑战。
  
  根据香农的信息传输理论,传输的信号总是伴随着噪音一起到达接收端的。在接收端要能分辩出有用信号, 要求接收的有用信号的强度必须大于接收的噪音信号强度,而信号和噪音强度相等时是接收的临界点, 此时信号和噪音的比率等于1;而我们通常用对数形式来表达的信号噪音比率,得出的结果用分贝(dB)表示, 信号和噪音的比率等于1的地方即是0dB点,信号和噪音的比率大于1的地方其分贝数大于0, 这即是我们常说的信噪比大于0。
  
  在双绞线上传输信号,受几个方面因素的影响,其中之一是线缆的衰减(Attenuation)。 衰减主要是由于高频信号在铜线上传输受到趋肤效应的影响。趋肤效应是指在高频信号在导线上传输时,频率越高, 信号的传输区域越趋于导线外层的一种物理现象。由于信号频率越高,导线能传输信号的表层越薄, 对信号的衰减也就越大,因而导线上信号的传输衰减是随频率的增加而增加的。
  
  影响双绞线上信号传输的另一个因素叫串扰(Cross Talk),它是一个线对与其他线对产生电磁耦合, 其他线对传输的信号被耦合到此线对,这些耦合信号构成了此线对传输的主要噪音来源。 电磁耦合的程度也是随着频率增加而增加,因而串扰也是随着频率的增加而强度增加的。
  
  一般意义上的信噪比采用布线系统特定的性能参数后便成为衰减串扰比,英文缩写为ACR。布线系统的衰减随频率增加, 即信号强度随频率减小,串扰增加,两条曲线有交汇点,此点ACR=0或信噪比等于0,在此频率以下ACR>0。 此ACR=0点确定了有用传输频率的上限,此频率点定义了布线系统的传输带宽。
   
  在各种传输条件下会产生不同的形式的串扰,
  在线缆某一端的一个接收线对受到本端另一线对发送信号的影响而产生的串扰叫近端串扰(NEXT)。
  受到线缆另一端的另一发送线对的影响而产生的串扰叫远端串扰(FEXT)。
   
   
  在多对并行传输的情况下,某一线对就不仅仅受到另外一个线对的影响,而是受到多个线对的影响, 此时受到的影响是多个线对影响的叠加,分别为功率和近端串扰(Power Sum NEXT) 和功率和远端串扰(Power Sum FEXT)。
  
  千兆以太网在每一线对上都采用双向传输方式,因而又出现一种新的反射噪音------由于线缆、 连接器以及跳线等元器件的阻抗不匹配,在一个方向上传送信号因阻抗不同而产生的反射, 对另一方向传送的信号构成一种噪音。这个噪音的强度用回程损耗(Return Loss)表示。
  
  千兆传输对布线的要求
  
  由于五类布线布线标准出现的时候,没有象千兆以太网这样复杂的传输协议, 对五类布线系统的主要性能要求只测量衰减和近端串扰,没有对功率和近端串扰、远端串扰、 回程损耗等参数作出要求,因而传统的五类系统指标无法满足千兆以太网传输的要求。
  
  为此,布线标准委员会为千兆传输的布线系统制定了两个文件,分别为TSB-95和TIA/EIA 568-A5。 TSB-95包含验证已安装的五类布线系统是否具备千兆传输能力的性能指标,以及改造不合千兆要求的五类布线系统, 以便提升其传输能力的工程指南。TIA/EIA 568-A5作为TIA/EIA 568-A标准的第5个附件文件定义了具备传输千兆能力的布线系统 ------增强型五类布线系统(Cat. 5e)。这两个文件相对与最初的五类标准增加了对功率和近端串扰、线对间远端串扰、 功率和远端串扰、回程损耗等参数的性能要求,对原有的线对间近端串扰也相应改进了要求。 TSB-95和TIA/EIA 568-A5两个文件是基于同一个千兆传输性能要求的,只是两个文件所应用的环境不同而性能要求有所差别。 TIA/EIA 568-A5是对于新建造增强型五类布线系统而应用的,其性能要求是基于最差信道模型的(90米水平线,10米跳插线, 4个连接器)。而TSB-95是对已安装的五类系统应用的,在这里大部分信道不是在最差信道条件下, 相反有相当一部分的网络连接信道是采用互配连接(直连)方式。 TSB-95验证的信道参数是在2个连接器的情况计算的, 它比TIA/EIA 568-A5的要求稍宽松一点。
  
  今后,布线标准中将不再使用五类标准,所有数据端口的布线要求最低是增强型五类布线, 在即将出版的新布线标准TIA/EIA 568-B中,将不再出现五类性能指标。
  
  六类、超六类布线系统
  随着网络技术的发展,在五类或增强型五类布线已无法满足千兆以上网络的传输, 而且千兆以太网为了在100MHz带宽的布线系统上传输,采用了复杂的传输方式,带来了更多的噪音影响。 为此千兆以太网的收发器使用了比百兆以太网复杂得多的线路设计,使用了更多的数字信号处理器(DSP)来减除噪音, 增加信噪比,其结果是千兆网络设备成本高昂。布线系统的性能与网络传输性能要求之间的裕量减少, 意味着一旦使用环境偏离布线系统规定的环境,网络的误码率即告增加,传输性能下降。
  
  六类布线提供比增强型五类布线系统高一倍的传输带宽,为未来使用较简单传输方式的低成本千兆网络设备的应用提供了基本的条件, 对普通的千兆网络设备而言,六类布线提供了更大的性能裕量,使得在较恶劣的环境下依然可以保证网络传输的误码率指标, 保持网络传输性能不变。
  
  GigaBIX产品系列
  高速的布线系统对高速布线对配线架提出了更高的要求。千兆布线、六类布线因为设计、制造更加复杂,质量控制更严格, 成本较以前的布线要高,并且大量使用快捷式线架方式,就更增加了成本。而布线的电话网络通用性在这种配置情况下显得较难实现。 传统的IDC式配线架支持布线的通用性,并且价格适中,但随着网络应用份量的增加,由电话配线架发展而来的这种传统配线架, 已经无法胜任这一工作。
  
  在此方面,NORDX/CDT又取得了新的突破,2001年1月 15日, 在蒙特利尔的奥兰多(Orlando, FL)BICSI冬季会议上, 丽特(NORDX/CDT)有限责任公司首次展出新型的GigaBIX交叉连接系统. 这种新型的数据传输交叉连接系统提供了超出目前六类标准的高密度的无与伦比的性能.
  
  新推出的GigaBIX配线架是新一代的IDC式配线架,它采用了透明质感的材料制造,具备高科技的外观, 并配有一系列完整的线缆管理组件,更支持高达300MHz的带宽,是当今最高性能和最高端接密度的配线架系统。 它除了支持布线通用性外,还具有连接可靠,易于安装和管理,机柜、墙装通用等特点, 并且可采用低成本的GigaBIX交叉连接线和GigaBIX跳插线两种配置形式。GigaBIX配线架价格适中, 为高性能布线系统提供了最佳性能价格比的配置方案。

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