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10GBASE-T和六类标准的热点问题
发表时间 : 2018-10-25 23:49:11

200211月,IEEE发起成立工作组,讨论建立基于1004对五类以上布线系统的10G以太网标准。参加工作组的有来自结构化布线、芯片开发、部件供应商、系统集成行业和最终用户的代表。2003年初,IEEE得到了来自TIA TR-42ISO/IEC SG25/WG3布线标准组织的反馈,支持改善现有布线性能以适应10G网络应用。经过几轮会议讨论,20039月份IEEE确定下来把10GBASE-TPHY定义为支持100CLASS F(七类)或55-100CLASS E(六类)的信道模型,并且把六类的测试带宽扩展到625MHz。对于CLASS D级别布线系统的支持仅局限于短距离的机房内应用。

  2004年,工作组802.3an正式成立,10GBASE-T草案同年6月初稿,正式版预计在2006年公布。在20046月份的会议上,工作组把PHY的编码方式从PAM5修订为PAM8,对CLASS E级别布线系统的带宽要求也相应地修改至500MHz

  与之相对应的是,TIA TR-42正在研发TSB-155568-B.2-10,前者是是针对现有已安装的六类布线系统,而后者是新修订的扩展六类标准。这两个标准都类似于1999年颁布的TSB-95568-A-5,区别是一个是面向10G的六类,一个是面向千兆的五类。

  TSB-155的目标是验证现有六类布线系统能否在55的距离上支持10GBASE-T的应用,根据IEEE802.3an的最新要求,各信道和链路参数的测试规范扩展到500MHz,但250MHz以内的指标值与六类原有的保持一致。此外还增加了外部串扰参数ANEXTPS ANEXT的考虑,其它参数如AFEXTPSAFEXT目前还未引用。

  568-B.2-10的目标是定义一个新的“扩展六类”标准,包含布线部件和系统的规格指标和测试程序,以支持1004个连接点的10GBASE-T平衡双绞线传输。此标准同样把带宽定义在500MHz,但是与TSB-155相比,提出了更高的性能要求,如外部串扰和插入损耗余量等。此标准预计会先于IEEE 802.3an 10GBASE-T标准发布。

  ISO/IEC JTC 1/SC 25标准委员会也正在修订现有标准,在最新的文件N981里,ISO回应了来自IEEE 10GBASE-T工作组的请求,在原有ISO11801:2002 Ed2的基础上扩展CLASS E/F的带宽性能,并且从屏蔽外部串扰的角度出发,增加了unbalance attenuation(非平衡衰减)、coupling attenuation(耦合衰减)和PS ANEXT的指标。

  在面向10G应用的六类布线标准发展过程中,有以下几个热点是用户比较关心的:

1.增强五类能够支持10GBASE-T吗?

  IEEE802.3an工作组经过研究认为:

  五类线缆毕竟存在有需要电子设备容忍或补偿的缺陷,包括NEXTFEXT等,还要考虑外部串音干扰。在网络设备的物理层芯片上,用于克服五类线缆性能局限性的晶体管数量超过了总数的50%。物理层的集成度高、技术复杂。

  与增强五类相比,六类系统具有更好的抗噪声性能,可提供更透明、更全能的传输信道。在高频率上尤其如此;

  测试表明,10G以太网需要至少500MHz(起初是625MHz)的线性传输性能。大多数的增强五类电缆只有150MHz250MHz,标准也只要求有150MHz。六类虽没有被强制其性能达到500MHz,但对于高带宽传输是更好的媒质;许多制造商提供的电缆标称600MHz,正是预计到有应用需要更高的性能;

  网络芯片和设备制造商需要某个确定性能级别以使他们能够生产出在铜缆上传送10G的产品。六类系统在500MHz上的平均抗噪能力比增强五类高。布线系统基础的容量越大,网络器件制造商对其产品就可以做越少的补偿。最终产生的结果是更廉价的解决方案,人们也不再依赖电子元件去补偿较低级别的布线技术。

  基于以上考虑,现在IEEE802.3an工作组已经放弃对增强五类布线系统的支持。

在面向10G应用的六类布线标准发展过程中,有以下几个热点是用户比较关心的:

1.在面向10G的六类解决方案中,屏蔽产品有何优势?

  大家都知道在高带宽应用如10GBase-T的场合中,由于平衡绞和线对结构的双绞线而带来外部串扰是影响系统性能的新课题。非屏蔽的布线系统虽然可以抵御一定的外界干扰,但工程中同一线槽内的双绞线一般均为同厂家产品,这些线缆完全一样,在传输高速网络信号时,相邻的线缆间会产生信号的相互耦合,尤其是相同颜色的线对由于绞距与方向完全一样,耦合的干扰无法依靠平衡结构抵消。

  屏蔽双绞线铝箔内的线对也是精密的双绞结构,但它们已经不承担抵抗干扰的主要作用,接地的铝箔对电磁信号具有非常优异反射、吸收、隔离的性能,它使传输数据的双绞导线与外界的电磁环境完全隔离。屏蔽布线的屏蔽结构使得它对降低线缆间的相互干扰有先天的优势,不仅可以屏蔽外界的电磁信号,铝箔也同时阻断了线缆本身的电磁泄露,不会发射干扰信号影响其它线缆的工作。紧密线槽内部的各个线缆同时运行万兆以太网,相互间没有影响。

  一般采用耦合衰减来衡量线缆抵抗干扰的能力。屏蔽系统一般比同级别非屏蔽系统至少高20dB左右。

  屏蔽系统具有比非屏蔽系统更大的可用带宽,一般传输万兆以太网的最低要求布线系统至少具有15.9Gb/s(过去为18Gb/s)的物理层信道传输能力,非屏蔽的万兆布线系统物理层的传输能力为1720GBps,余量不是很大,屏蔽的万兆布线系统则可以达到35GBps以上的传输能力。

2.为什么最近TIA把支持10GBase-T的扩展六类标准从625MHz降低到500MHz

  在10GBase-T项目启动初期,IEEE 802.3an 工作组假设网络应用将采用5级脉冲振幅调制编码方式(PAM5)来确定信道容量模型。在20049月召开的渥太华会议上,IEEE 802.3工作组同意将其调整为PAM12编码方式。PAM12相比PAM5具有下列有利条件:

  • 降低波特率

  • 低辐射

  • 低功耗

  • 减少对带宽的需求

与之相对应的是,扩展六类(草案)的带宽频率也从625MHz降到了500MHz。在TIAIEEE之间关于标准草案修订相关事件时间表如下:

  • 2004715(美国俄勒冈州波特兰市)- IEEE 802.3an工作组将链路的频率上限规范到500MHz

  • 200484(美国加利福尼亚州旧金山市) - TIA TR-42.7 采用 500 MHz 上限作为TSB155 和扩展六类布线标准草案的规范;

  • 2004930(加拿大渥太华市)- TIA TR-42.7 联络IEEE 说明500 MHz 会作为频率上限写入下一版本的TSB155和扩展六类草案。

3.外部串扰参数如何测试?

  目前测试仪厂商正在研究现场测试安装系统ANEXT的方法。但是在实验室里已经可以实现线缆的外部串扰性能测试,最差情况是64对线缆包裹一根被测4对线缆,典型情况可以测试两根相邻4对线缆的外部串扰,此方法也可以用于链路或信道的测试。

  虽然现场无法测试链路或信道的外部串扰性能,但是线缆和连接硬件在设计上已经最大化地考虑了ANEXT的余量,如配线架和工作区插座安装时的间隔空间等,而且在敷设线缆过程中的随意性和线缆捆绑的新法则也避免了过量串扰的引入。同时,10G设备厂商们也在考虑把ANEXT评估能力加入到他们的设计中。


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