闡述綜合布線系統(tǒng)信道富余量對(duì)傳輸性能的影響
信道在單位時(shí)間內(nèi)通過或傳送的數(shù)據(jù)總量被我們稱為信道傳輸量，但在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，所有信道都將存在不同的損耗，我們將這種損耗稱為信道富余量。在我們的綜合布線系統(tǒng)中，有效利用信道富余量可以大幅提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。這里根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出綜合布線系統(tǒng)中信道富余量對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的影響并分析其中的原因。
在最近的許多通信雜志和IT行業(yè)展覽會(huì)上，結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)傳輸性能對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸比特誤碼率的影響成為引人注目的焦點(diǎn)。一般來講，因阻抗不匹配而產(chǎn)生的信道回波損耗是導(dǎo)致高比特誤碼率的主要原因，而且回波損耗對(duì)所有的系統(tǒng)性能都有一定的影響，近端串?dāng)_衰耗的影響則更為嚴(yán)重。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)與測試要求信道必須符合應(yīng)用性能，而這些信道卻可能無法提供充足的富余量來擔(dān)負(fù)許多未來高寬帶網(wǎng)絡(luò)需求應(yīng)用。為了比較及驗(yàn)證6類布線方案比新近頒布的5e類標(biāo)準(zhǔn)能提供更好的傳輸質(zhì)量及更快的網(wǎng)絡(luò)速度，美國康普實(shí)驗(yàn)室最近利用三種高速、高密集信息量傳輸?shù)膽?yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了信道富余量實(shí)驗(yàn)。所選的應(yīng)用系統(tǒng)是270 Mb/s的串行數(shù)字視頻信號(hào)，100BASE-TX視頻流和100BASE-TX數(shù)據(jù)文件傳輸。并把同護(hù)套大對(duì)數(shù)共享線纜接入實(shí)驗(yàn)中，模擬最差條件下的近端串?dāng)_的干擾網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。
這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求下，使用有效高性能的信道富余量的結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)能夠顯著的提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度。另外，通過實(shí)驗(yàn)還證明了使用6類布線系統(tǒng)能夠?yàn)楝F(xiàn)在市場現(xiàn)存的應(yīng)用系統(tǒng)提供更好的傳輸及使用性能。
背景
信道傳輸量的定義是指信道在一定時(shí)間內(nèi)通過或傳輸數(shù)據(jù)的總量。信道***傳輸量僅在理想信道條件下方可實(shí)現(xiàn)，而在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境下無法達(dá)到。所有信道都存在不同的損耗，因此信道只能在低于***工作能力或傳輸量的條件下工作。在通信系統(tǒng)或特定的局域網(wǎng)中，信道的設(shè)計(jì)必須考慮要能彌補(bǔ)這些損耗。
系統(tǒng)元器件以及周圍環(huán)境等因素給信道的傳輸特性帶來一定的損害，從而影響結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)的傳輸性能。一些干擾因素給結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)的信道傳輸性能帶來負(fù)面影響，這些干擾因素被記入在1000BASE-T的IEEE 802.3ab千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，現(xiàn)將其列出如下：
散射
外界干擾
延遲偏差
衰減
阻抗失配/回波損耗
近端串?dāng)_及遠(yuǎn)端串?dāng)_
所有這些潛在的干擾因素都可能導(dǎo)致信道比特誤碼，從而降低結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)的信道傳輸量。比特誤碼率是指錯(cuò)誤接收比特與總傳輸比特的比率。在使用高速網(wǎng)絡(luò)帶寬及密集型信息傳輸應(yīng)用中，需要***的比特誤碼來保證***傳輸性能。在數(shù)據(jù)應(yīng)用中，較高的比特誤碼率、網(wǎng)絡(luò)性能遲緩會(huì)導(dǎo)致信號(hào)重發(fā)。在視頻應(yīng)用中，較高比特差碼率導(dǎo)致圖像間斷，丟失禎或產(chǎn)生白斑（雪花）。在任何應(yīng)用領(lǐng)域，較高的比特誤碼率都會(huì)導(dǎo)致令人不滿的性能。以下各節(jié)將探討一些對(duì)比特誤碼率及其后傳輸量有影響的因素。
散射：
散射是位脈沖在通過信道時(shí)產(chǎn)生的擴(kuò)散。它起因于每一比特與相鄰比特的疊加，從而導(dǎo)致信道終端接收到的傳輸位發(fā)生錯(cuò)誤。散射的影響通常被稱為內(nèi)擾，能夠用可見圖形來反映，以跳動(dòng)來測量。信道纜線和連接線匹配性是產(chǎn)生散射的主要原因。對(duì)于像270Mb/s串行數(shù)字視頻的數(shù)字傳輸應(yīng)用而言，散射會(huì)增加比特誤碼率及降低信道的性能，造成接收端的圖像分辨率降低。通常會(huì)把自適應(yīng)性均衡電路加入通信硬件系統(tǒng)的電路接口處來補(bǔ)償散射的影響。
外界干擾：
噪音通過信道附近的外部電場和磁場進(jìn)入信道，這就是外界干擾。ESD或EFT的不定向發(fā)射是外界干擾來源的一種。需要注意的是，即使是設(shè)計(jì)和安裝非常***的結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)信道，外界電磁場的轉(zhuǎn)化仍然會(huì)對(duì)其起作用，影響比特誤碼率，并導(dǎo)致原有的不平衡因素由通信硬件電路與纜線接口處侵入信道，從而對(duì)系統(tǒng)性能造成不良效果。
延遲偏差：
延遲偏差是在多對(duì)線纜套內(nèi)不同對(duì)線纜產(chǎn)生的傳輸速率差異，絞合率變化以及線對(duì)的絕緣結(jié)構(gòu)限定了偏差，并以秒為單位。一些應(yīng)用系統(tǒng)需要信號(hào)在復(fù)合雙絞線上傳輸，并且同時(shí)到達(dá)信道末端的接收器。所以把延遲偏差減至最小非常重要。
利用雙絞線進(jìn)行現(xiàn)場傳輸?shù)牡湫桶咐窃谧C券交易所內(nèi)把金融信息發(fā)送到高分辨率顯示屏。這類顯示屏需要100兆赫茲以上的可用帶寬和RGB同步模擬視頻信號(hào)。過度的延遲偏差可能會(huì)導(dǎo)致色素分散，隨著信道長度增加則會(huì)產(chǎn)生重影。1000BASE-T（千兆位以太網(wǎng)）是另一個(gè)需要使用UTP雙絞線進(jìn)行傳輸?shù)陌咐?。延遲偏差在IEEE802.3ab協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中被定義為在2MHz到100MHz頻率之間，所有對(duì)組合之間雙工信道的偏差差異不得超過50ns 。 衰減：
衰減是信號(hào)幅度通過信道時(shí)能量的減小。與散射類似，纜線與連接接插件是造成衰減的主要因素。IEEE 802.3協(xié)議中對(duì)1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，衰減是接入損耗，雙工信道的***衰減使用下面的公式計(jì)算：
接入損耗(f) = 2.1 f (0.529) + 0.4/f (dB) [f=1MHz to 100MHz]
信道衰減的不良影響可以通過考察模擬視頻信號(hào)的傳輸效果來論證。過度衰減導(dǎo)致視頻流中的低頻亮度信號(hào)部分的強(qiáng)度低于高頻色度信號(hào)部分，使得接收的影像灰暗，對(duì)比度過低。
阻抗失配/回波損耗：
阻抗失配/回波損耗發(fā)生在負(fù)載阻抗與設(shè)備內(nèi)部阻抗不平衡的情況下。對(duì)結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)而言，這類損耗多出現(xiàn)于構(gòu)成信道的組件沒有適當(dāng)匹配的情況下。這樣會(huì)影響能源與負(fù)載間的***傳輸功率。對(duì)于使用混合功能接口電路的1000BASE-T的系統(tǒng)而言，將阻抗匹配失衡減至最小是非常重要的?；旌瞎δ艹Ｓ脕韺?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的全雙工傳送。
混合電路提供四對(duì)終端，信號(hào)由一個(gè)終端對(duì)進(jìn)入后，從相鄰兩對(duì)分發(fā)出來，但卻不能到達(dá)相對(duì)應(yīng)的終端線對(duì)。設(shè)備電路與信道的阻抗匹配是相當(dāng)重要的，否則產(chǎn)生回波，也就是反射的傳輸能量將以噪音的形式在接收端出現(xiàn)。將回波補(bǔ)償電路并入1000BASE-T接口電路，目的是有效的抵制混合功能產(chǎn)生的回波影響。
1000BASE-T ，IEEE 802.3ab標(biāo)準(zhǔn)指出阻抗失配就像回波損耗一樣用分貝來表示，即每一個(gè)特定頻率段上的相關(guān)阻抗（100歐姆）?；夭〒p耗是由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的應(yīng)用信號(hào)反射，是一個(gè)分?jǐn)?shù)數(shù)值的比率。IEEE 802.3ab 標(biāo)準(zhǔn)記錄了信道上的阻抗失配影響，并用以下公式表示阻抗失配的容限范圍。
Return Loss (f)=15 (dB) {f= 1MHz to 20MHz}
Return Loss (f) =15 - 10log(f/20) (dB)
{f= 20MHz to 100MHz}
第二個(gè)公式允許在回波損耗適合值里有一個(gè)較寬的容限。例如，這個(gè)容限范就是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的100 MHz頻率下8dB的回波損耗。這個(gè)回波損耗等于100歐姆（-57歐姆到133歐姆）的阻抗失配。諸如1000BASE-T之類應(yīng)用的能力可以容許很寬范圍的阻抗失配。這表明，此類損害因素還沒有像其他因素那樣危及到布線傳輸性能。
近端串?dāng)_及遠(yuǎn)端串?dāng)_：
從一對(duì)或多對(duì)線纜到其他相鄰線對(duì)上的信號(hào)耦合被稱做串?dāng)_。近端串?dāng)_損耗被定義為：耦合信號(hào)與原來的傳輸信號(hào)從同一信道端被測量情況下，傳輸信號(hào)大小與耦合信號(hào)大小的比率。遠(yuǎn)端串?dāng)_損耗被定義為：耦合信號(hào)在原來傳輸信號(hào)相對(duì)另一端進(jìn)行測量的情況下，傳輸信號(hào)大小與耦合信號(hào)大小的比率。近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_損耗同樣是用分貝(dB)來表示的。
對(duì)于1000BASE-T等多線對(duì)傳輸系統(tǒng)來講，把近端串?dāng)_最小化是非常關(guān)鍵的。每個(gè)1000BASE-T全雙工信道接收器從與四對(duì)信道相連接的三個(gè)相鄰傳送器感受近端串?dāng)_。因此，在1000BASE-T傳送系統(tǒng)中，引入近端串?dāng)_補(bǔ)償以減少近端串?dāng)_的干擾。同樣的方式，把遠(yuǎn)端串?dāng)_補(bǔ)償引入1000BASE-T傳送系統(tǒng)也可以降低遠(yuǎn)端串?dāng)_的干擾。但是，如果把遠(yuǎn)端串?dāng)_與近端串?dāng)_作的影響比較起來，就明顯小的很，以至于可以忽略不計(jì)。另外，近端串?dāng)_干擾產(chǎn)生于相鄰的的線纜之間，這些線纜不在同一護(hù)套內(nèi)。近端串?dāng)_一般指來自于外在的近端串?dāng)_干擾，當(dāng)線纜被緊緊束在一起的時(shí)產(chǎn)生。外在的近端串?dāng)_一般被視為外部干擾。
總而言之，結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)信道的傳輸性能被一些潛在干擾因素所影響。不管是近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_還是外部噪音產(chǎn)生的串?dāng)_，對(duì)比特誤碼率都有非常重要的影響，隨之也殃及到結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)信道的傳輸性能。串?dāng)_就像其他影響結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)信道的損害因素一樣，它可以蔓延到難以控制的地步并且影響更多的應(yīng)用。
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