近端串?dāng)_報(bào)告的統(tǒng)計(jì)方法
近端串?dāng)_（NEXT）
大多數(shù)用戶在查看一個(gè)技術(shù)數(shù)據(jù)表或銷售資料時(shí)，會(huì)仔細(xì)比較其中的數(shù)字，并且會(huì)根據(jù)紙面上顯示的電纜性能數(shù)據(jù)，做出購(gòu)買決定。 但是除去這些已經(jīng)非常明顯的性能數(shù)據(jù)之外，衰減串?dāng)_比（ACR），正慢慢成為衡量非屏蔽雙絞線對(duì)電纜性能的新標(biāo)準(zhǔn)。
ACR主要包括兩個(gè)部分： 衰減和串?dāng)_。 衰減是一個(gè)參數(shù)，可以用方程式近似計(jì)算得出，它在整個(gè)電纜中的線對(duì)間基本保持不變。 它的曲線可以通過(guò)幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)精確地表示出來(lái)。 而串?dāng)_則無(wú)法使用一個(gè)曲線精確表示。 當(dāng)前采用的EIA/TIA TSB-36規(guī)范是一個(gè)方程式，它表示的是串?dāng)_隨頻率增加而遞增的近似值。 但是不同的線對(duì)組合在串?dāng)_性能上可能會(huì)有幾個(gè)dB的差別。
許多生產(chǎn)廠家已經(jīng)紛紛在近期公布了關(guān)于電纜串?dāng)_性能的標(biāo)準(zhǔn)。 然而，這些檢測(cè)結(jié)果中，有一些也許并不能精確表示電纜的性能。 下面我們將對(duì)串?dāng)_問(wèn)題做簡(jiǎn)要說(shuō)明，并引入一種測(cè)量方法，同時(shí)我們還將推薦一種精確報(bào)告測(cè)量結(jié)果的方法，它可以更精確地報(bào)告產(chǎn)品的串?dāng)_性能。
串?dāng)_
串?dāng)_指的是能量從一個(gè)線對(duì)到另一個(gè)線對(duì)的轉(zhuǎn)移。 這種轉(zhuǎn)移給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來(lái)了噪音干擾，縮短了信號(hào)的有效傳輸距離。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這種能量轉(zhuǎn)移的測(cè)量值稱為近端串?dāng)_（NEXT）。 它是由與電纜信號(hào)發(fā)生器在同一端的接收器測(cè)得的從一個(gè)線對(duì)到另一個(gè)線對(duì)能量轉(zhuǎn)移的比率。
目前，EIA/TIA TSB-36和568A草案中列出了11種NEXT頻率。它們有時(shí)也被稱為“關(guān)鍵”頻率，這是因?yàn)樵谀承┚幋a方案中，基礎(chǔ)信號(hào)也在這些特殊頻率進(jìn)行傳輸。 但這11個(gè)頻率點(diǎn)之間的帶寬上仍傳輸有其他重要信息。 基礎(chǔ)信號(hào)周圍信息的信號(hào)強(qiáng)度可能會(huì)較低，但由于NEXT是功率轉(zhuǎn)移的比率，因此應(yīng)將噪音干擾減小到最小，以提高信號(hào)的分辨率。
測(cè)量技術(shù)
在下面的圖例中可以看到，串?dāng)_的軌跡是由一系列波峰和波谷組成。 對(duì)角線是5類電纜規(guī)范。 如果僅僅只按照TSB-36中列出的11個(gè)頻率點(diǎn)來(lái)測(cè)量該電纜，它已經(jīng)達(dá)到了要求。 然而，需要指出的是，該要求中方程式的適用對(duì)象是整個(gè)帶寬。
許多電纜生產(chǎn)廠商目前都使用網(wǎng)絡(luò)分析器來(lái)測(cè)量電子參數(shù)。 網(wǎng)絡(luò)分析器在指定的頻率下對(duì)帶寬進(jìn)行取樣，如，201、401、801和1601。它沒(méi)有對(duì)生產(chǎn)廠家在測(cè)試電纜串?dāng)_時(shí)應(yīng)選取的數(shù)據(jù)點(diǎn)的***數(shù)量做出規(guī)定。 這樣，測(cè)試可能使用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器和功率測(cè)量?jī)x，來(lái)生成11個(gè)頻率通過(guò)電纜傳輸。 而568A計(jì)劃書(shū)草案中建議每10進(jìn)制必須至少檢測(cè)100個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。 10進(jìn)制表示按照系數(shù)為10增加的頻率（例如，從3MHz到30MHz就是一個(gè)10進(jìn)制）。 5類電纜的帶寬有2個(gè)10進(jìn)制，入到下一個(gè)10進(jìn)制中，因此，對(duì)于5類電纜就有300個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。 當(dāng)前的EIA/TIA 568和TSB-36文件沒(méi)有規(guī)定精確測(cè)試所需數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量。
評(píng)估技術(shù)
隨著對(duì)ACR的不斷重視，一些電纜生產(chǎn)廠家都紛紛在最近出版了有關(guān)他們產(chǎn)品NEXT性能的信息。主要生產(chǎn)廠家之間的測(cè)量技術(shù)，大體上并沒(méi)有什么不同。但是他們對(duì)如何統(tǒng)計(jì)分析這些數(shù)字沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而也不可能精確地測(cè)量在不同系統(tǒng)配置中的電纜性能。不同的廠商采用不同的方式來(lái)表示這些數(shù)據(jù)。 由于NEXT的特性，這些數(shù)據(jù)也許不能準(zhǔn)確表達(dá)已經(jīng)安裝的電纜的性能。
表格中的11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)
報(bào)告串?dāng)_值的***種方法是采用一個(gè)列表，列出11種頻率和測(cè)得的相應(yīng)值。 這個(gè)方法有兩個(gè)固有缺陷。 首先，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都是在所選頻率的中間窗口生成。 該窗口可能只有100Hz寬，但客戶可能會(huì)將其理解成一個(gè)大得多的帶寬。 再回到圖例1，圖例1中的電纜不符合5類要求，但如果僅僅從11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)看，該電纜便已經(jīng)符合要求。 它的第二個(gè)問(wèn)題在于軌跡中出現(xiàn)的低槽或低谷。 這些波谷是串?dāng)_測(cè)量技術(shù)固有的特性，受樣本長(zhǎng)度的影響。電纜的長(zhǎng)度不同，其波谷也會(huì)在頻率位置移動(dòng)。 這些波谷可能會(huì)減少串?dāng)_的峰值，或可能與11個(gè)頻率中的一種保持一致，可能得到與實(shí)際不符的比周圍帶寬低30dB的理想值。
分布統(tǒng)計(jì)
報(bào)告串?dāng)_的另一個(gè)方法是采用分布統(tǒng)計(jì)圖表，顯示電纜期望的NEXT余量性能。 這個(gè)方法需要從電纜抽樣中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字庫(kù)。 使用一個(gè)選擇流程從該庫(kù)中生成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。然后從這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)平均和標(biāo)準(zhǔn)的偏離進(jìn)行計(jì)算，并生成一個(gè)圖形來(lái)模擬電纜性能的分布狀況。 從理論上講，最終用戶可以通過(guò)對(duì)這些圖表進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)可以通過(guò)所選余量的電纜百分率。 這是一個(gè)非常有用的工具，但如果不能使用正確的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，該工具就不能發(fā)揮出正常的作用。 為了證明這一點(diǎn)，我們采用了三種不同的方法來(lái)對(duì)Belden DataTwist 350（產(chǎn)品型號(hào)1700A，由兩個(gè)不同批次組成）的30個(gè)樣本進(jìn)行分析。
方法1：
統(tǒng)計(jì)分析采用66個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，與線對(duì)到線對(duì)相關(guān)。
***種方法是在電纜6個(gè)可能的線對(duì)到線對(duì)組合中各選11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以代表這些“關(guān)鍵”頻率。 將每個(gè)組合的最差的情況（無(wú)論頻率多少）輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以生成標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均值。假定一個(gè)正常的分布狀況，生成累積分布，并用圖形表示。 在這種情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)是180個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)（每個(gè)樣本選6點(diǎn)），從1，980個(gè)點(diǎn)中選擇（30個(gè)樣本中各選66點(diǎn)）。 平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差被確定，圖例中用藍(lán)線表示的結(jié)果表明，50%的電纜都比5類規(guī)定的最小余量高11.3dB。
這個(gè)方法很容易受到兩個(gè)主要因素的影響。 首先，線對(duì)到線對(duì)組合的NEXT性能可能有8dB的偏差。 如果電纜生產(chǎn)廠家想只使用一套線對(duì)，這可能是他們想要的結(jié)果。但如果那個(gè)特殊線對(duì)到線對(duì)的組合沒(méi)有被使用，或者如果所有4個(gè)線對(duì)都實(shí)施在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)就不會(huì)從這個(gè)設(shè)計(jì)改進(jìn)中獲益。 特別的線對(duì)的組合可能會(huì)人為增加平均余量值。 其次，該方法沒(méi)有考慮到數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的頻率。 因此，它不能準(zhǔn)確表示電纜在不同系統(tǒng)配置中的最差情況。
方法2：
統(tǒng)計(jì)分析采用66個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，與線對(duì)到線對(duì)無(wú)關(guān)。
第二種方法可以免受較好線對(duì)組合對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這一次，對(duì)11個(gè)“關(guān)鍵”頻率進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)庫(kù)包含從1，980個(gè)點(diǎn)集中抽取的30個(gè)號(hào)碼。 每個(gè)電纜提供一個(gè)最差情況號(hào)碼（無(wú)論那種頻率和線對(duì)間組合）。 對(duì)平均和標(biāo)準(zhǔn)偏離進(jìn)行計(jì)算，50個(gè)百分點(diǎn)的余量超過(guò)8.2dB，在圖例2中用灰線表示。這次50個(gè)百分點(diǎn)的余量值減少了3.1dB。 比較接近真正的電纜性能，但仍然忽略了所選數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的頻率，根據(jù)編碼方案的不同，可能還包含大量的信息。
方法3：
統(tǒng)計(jì)分析采用多于300個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，與線對(duì)到線對(duì)無(wú)關(guān)。
圖例2中的綠線表示同樣的30個(gè)電纜樣本，每個(gè)線對(duì)有超過(guò)300的被測(cè)頻率。 每個(gè)電纜提供一個(gè)最差情況號(hào)碼（在任何頻率和線對(duì)間組合中）。 該數(shù)據(jù)庫(kù)包含從54，000個(gè)點(diǎn)集中抽取的30個(gè)號(hào)碼。 從這30個(gè)選出的點(diǎn)中計(jì)算平均和標(biāo)準(zhǔn)偏離。 現(xiàn)在，有50個(gè)百分點(diǎn)的余量超過(guò)6.6dB，比方法1的結(jié)果下降了4.7dB。Belden認(rèn)為這種測(cè)量方法準(zhǔn)確地表示了電纜的性能。 它使最終用戶能夠確定電纜預(yù)期的最差情況下的余量值，無(wú)論任何頻率，編碼方案或接線腳引出（如線對(duì)終端配置）。
結(jié)論
隨著業(yè)內(nèi)對(duì)ACR和串?dāng)_的日益重視，用來(lái)報(bào)告電纜性能的新方法也得到了不斷發(fā)展。 以往從11頻率點(diǎn)中獲得列表結(jié)果的方法，已經(jīng)沒(méi)有多大的價(jià)值。 這11個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)不能對(duì)電纜的整體帶寬容量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。 同樣，從宏觀數(shù)據(jù)分析流程中獲得的分布曲線，對(duì)客戶而言也已失去價(jià)值。 11數(shù)據(jù)點(diǎn)的使用會(huì)產(chǎn)生與表格相同的錯(cuò)誤。 此外，如果每個(gè)線對(duì)組合都提供一個(gè)最差的情況點(diǎn)，某些特別線對(duì)將會(huì)人為提高余量值。 即使增加數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，也將獲得相似的平均值。帶寬每增加10倍便對(duì)100個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)每個(gè)電纜取最差的結(jié)果，這樣可以準(zhǔn)確地表示電纜的性能，而不受頻率和線對(duì)組合的影響。 這種更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ū闶荁elden所推薦的。
只有清楚了電纜的評(píng)估流程，才能正確的根據(jù)紙面上所列的數(shù)據(jù)選擇所需的電纜。 應(yīng)該注意的是，“所有頻率”指的是每次測(cè)量超過(guò)300個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)還是僅僅只包括11個(gè)“關(guān)鍵”頻率？ “最差情況”是表示任何線對(duì)配置中的最差點(diǎn)還是某些特別線對(duì)組合的平均余量？這些問(wèn)題的答案都會(huì)直接影響到電纜的正確選擇。
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