串?dāng)_對局域網(wǎng)性能和布線信道的影響

2019-11-03 10:07:57

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　LAN的傳輸速度越來越快，同時結(jié)構(gòu)化布線的需求也不斷增加, 一個問題是“對于綜合布線系統(tǒng)，什么是提高LAN傳輸速度最重要的和需要考慮的”，本文揭示了布線系統(tǒng)一個重要的性能參數(shù) – Crosstalk(串?dāng)_)對LAN運行的影響。

　　在CAT5系統(tǒng)和CAT5標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)之前, LAN 的性能主要還是受限于整個布線結(jié)構(gòu)的建立和LAN的設(shè)備的影響。然而LAN的傳輸速度目前還在不斷增加, 有一個同樣的問題是設(shè)計者如何在網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上支持千兆位傳輸, 由此出現(xiàn)了CAT5E和CAT6。由于LAN速度的增加和線纜不斷的改善, LAN的設(shè)計者不僅僅需要考慮線纜的性能問題，而是需要考慮整個信道組成部分的性能。

　　圖1給出布線用于通訊傳輸?shù)某Ｓ玫男诺澜Y(jié)構(gòu)鏈路。 LAN 的設(shè)備通常放置在通訊間內(nèi) ，通訊間往往是連接大樓的主干系統(tǒng), 現(xiàn)在主干系統(tǒng)通常使用光纖。用戶通過一些網(wǎng)絡(luò)集中設(shè)備連接LAN, 一般是集線器（HUB）和交換機（SWITCH）, 在配線間中，這部分的布線系統(tǒng)屬于水平布線子系統(tǒng), (在樓層和工作區(qū)之間)，是LAN需要考慮和布線系統(tǒng)性能考量的重要區(qū)域。

　　Connector Channel: 信道結(jié)構(gòu)鏈路

　　Work area equipment: 工作區(qū)設(shè)備間

　　Legend:圖例

　　　　　　　　　　　　最長度

　　完整的布線系統(tǒng)提供所有設(shè)備的連接, 包括工作站和集線器，每一個部件都必須被嚴(yán)謹設(shè)計和生產(chǎn)來適用于整個信道的阻抗匹配和系統(tǒng)性能的保證。在關(guān)注這些布線部件以前，我們先了解一下布線的一些性能參數(shù)：

　　Impedance阻抗, Channel Return Loss回程損耗,

　　Attenuation衰減 , Crosstalk串?dāng)_

　　電路的阻抗是整個阻礙AC交流電傳輸?shù)囊粋€重要的因素。比如說一個數(shù)據(jù)信號在特殊的頻率和溫度下的傳輸環(huán)境。這是電阻和電抗的結(jié)合，用歐姆值表示。在整個線纜上阻抗值被平均分配。線纜, 硬件和設(shè)備的阻抗被分別定義，很重要的一點是它們必須是互相匹配。系統(tǒng)的不匹配會造成反射, 增加數(shù)據(jù)的丟失和誤碼率.

　　信道的 Return Loss (RL)回程損耗是衡量整個信道部件是否阻抗匹配的指標(biāo),用（dB）表示。線對中兩根導(dǎo)線的間距、線對的扭距保持的一致性以及絕緣層橫截面本身是否保持一致性都將影響該參數(shù)。這些因素在線纜、連接器和跳線的設(shè)計和生產(chǎn)過程中必須反復(fù)仔細測量，其中很小的變動（不一致）都會導(dǎo)致回損參數(shù)的變差.

　　為什么要關(guān)注RL，是因為在信道中阻抗的變化將導(dǎo)致接受端的噪音。因此很重要的一點就是控制不一致性，使得RL的影響相對其它噪音，如串?dāng)_會很小。正是出于這個原因，RL被增加到整個標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)中去。

　　衰減, 現(xiàn)在可參考插入損耗, 是整個線纜和信道上信號損失的總和。它的計量單位是(dB) ，與距離和頻率有關(guān)。當(dāng)信號在線纜上進行傳輸, 隨著距離增加而信號逐漸減弱。線纜或信道的衰減用來定義接收器可以得到信號的最大的傳輸距離。今天，由于對銅芯的尺寸限制(因為考慮到銅芯的尺寸必須滿足RJ45接頭的要求)，衰減被有效的控制。因此，若要顯著提高衰減的性能，只能采用嶄新的接頭---但絕大部分用戶不接受新接頭。

　　串?dāng)_可能是數(shù)據(jù)進行高速傳輸中最重要的一個影響因素了。它是一個信號對另外一個信號耦合所產(chǎn)生的一種不受歡迎的能量值。這個感應(yīng)信號可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G失和傳輸錯誤。基于這個原因，我們來集中討論一下串?dāng)_的問題。

　　我們從四個方面全面的來討論一下串?dāng)_：

　　Crosstalk測量的方法 - Pair-to-Pair 或Power Sum.近端串?dāng)_, 遠端串?dāng)_和外部串?dāng)_。

　　Crosstalk 在差分模式和共模模式下的影響。

　　Crosstalk 性能 – 線纜，連接器，跳線 – 整個系統(tǒng)。

　　Crosstalk串?dāng)_的測量

　　目前有兩種常用的方法來測量Crosstalk串?dāng)_ - Pair-to-Pair 和 Power Sum 方法。

　　pair-to-pair 方法需要對線纜中每個線對兩兩組合進行計算。對于一根4對線來說，就需要對所有6對組合所產(chǎn)生的串?dāng)_進行測量?！白畈罹€對間串?dāng)_” 是其中最重要的評判標(biāo)準(zhǔn)。目前對四對線纜采用pair-to-pair 方法測試的原因是, 目前LAN的應(yīng)用, 典型的數(shù)據(jù)傳輸是采用2對線纜來進行。值得注意的是，在不同的運用中會使用不同的線對，比如10Base-T, Token Ring 和 TPPMD。因此，雖然只有一對線在特定應(yīng)用中被采用，但是隨著應(yīng)用的改變線對會變化，所以需要考慮每個組合。

　　在平行傳輸模式中，比如1000BASET，線纜中所有的線對都被用來進行傳輸。比如用戶可能會需要信號在25對大對數(shù)電纜上傳輸12個2對的信號, 或者在4對的線纜上傳輸千兆位的信號。這時簡單的pair-to-pair的串?dāng)_測試是不夠的。即使pair-to-pair的串?dāng)_測試指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但考慮所有其它線對對一個線對的耦合影響，其指標(biāo)就會超出導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。因此必須采用power sum測試方法，即考慮所有其它線對對某一線對的影響。

　　power sum 串?dāng)_值一般比 pair-to-pair 測出的串?dāng)_值要差3~6dB。由此可見，不同的測試途徑所得出的測試結(jié)果也是不一樣的。因此對于客戶來講必須很清楚這兩點之間的區(qū)別。

　　另外必須注意的是，要對信道的性能進行全盤了解，需要在線纜的兩端都進行測試。因為大多數(shù)系統(tǒng)在兩端都有接收器和發(fā)射器，這一端的串?dāng)_值可能會不同于另外一端的串?dāng)_值。

　　在串?dāng)_的測試中, 高的測試值（dB）優(yōu)于低的測試值。高的測試值意味著有較低的噪音被傳輸?shù)脚R近的線對上。Crosstalk與頻率相關(guān)，當(dāng)頻率的增加時，串?dāng)_值變得更低 (即有更多的噪音被傳輸) 。

　　近端串?dāng)_, 遠端串?dāng)_ 和外部串?dāng)_

　　當(dāng)LANs首次開始使用UTP系統(tǒng)作為傳輸媒質(zhì)，噪音限制了應(yīng)用范圍，來源就是外部的噪音干擾和內(nèi)部其它線對的干擾。外部的干擾已經(jīng)通過更好的線纜和設(shè)備設(shè)計，遵循官方的關(guān)于輻射的標(biāo)準(zhǔn)，及改良的線纜安裝程序大大減少。外部干擾的一個因素是從臨近的線纜上拾取的信號引起的外部噪音。這個因素很大程度上依靠線纜是如何進行安裝的。同時應(yīng)遵循布線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的指導(dǎo)方針和一些合適的測試方法。在線纜安裝和管理時，必須杜絕對線纜在施工中的拉扯，牽壓，極度彎曲和外力損傷等等。

　　來自線纜表皮內(nèi)的其它線對的噪音會因為控制信號方式和信號放大而相應(yīng)的減少.比如我們可以看一下100Mbps，1Gbps以太網(wǎng)和155Mbps ATM系統(tǒng)。在今天，影響LAN的性能的最主要的干擾是線纜的近端串?dāng)_（NEXT），該串?dāng)_是當(dāng)設(shè)備在發(fā)送端傳輸?shù)男盘栺詈系搅硪粚€的相鄰接收端引起的。圖例2解釋了這個現(xiàn)象。然而對于傳輸數(shù)據(jù)的速率越來越高，且采用的是平行傳輸模式的方法。LAN 系統(tǒng)還會受到新的部分的影響－遠端串?dāng)_（FEXT）和等級遠端串音干擾（ELFEXT）。遠端串?dāng)_（FEXT）是指由電纜鏈路近端對別的線對上的信號引起的、感應(yīng)到遠端線對上的信號.

　　ELFEXT 是由衰減與FEXT相減而得的。

　　FIGURE 2

　　從上面我們可以看出，對于LAN來說，最大的可支持的傳輸距離，和最大的信號傳輸率的問題，一旦我們了解了信道傳輸?shù)幕夭〒p耗、串?dāng)_和衰減的性能指標(biāo)后，就可以決定了。這可能會因為實際的一些噪音模式、傳輸級別的變化和其它的一些環(huán)境限制而被更改。LAN傳輸?shù)哪芰κ滓Q于衰減、串?dāng)_、編碼方式所采用的頻率范圍，還有就是信號傳輸級別和允許的的傳輸誤碼率(BER)。因此針對一系列誤碼率和編碼技術(shù)，改善衰減和串?dāng)_指標(biāo)尤為重要。如GigaspEED XL解決方案中顯示的高性能，就可以考慮更高速的數(shù)據(jù)傳輸。

　　串?dāng)_在差分模式或共模模式

　　在整個串?dāng)_的產(chǎn)生過程中，基本上存在兩種不同模式的信號。

　　共模模式 (CM)

　　差分模式 (DM)

　　共模模式通過兩種方式影響設(shè)備。第一它能夠直接影響到設(shè)備的運行。比如計算機被鎖定，這是由于共模模式信號直接產(chǎn)生于設(shè)備內(nèi)部而且導(dǎo)致了邏輯錯誤。這是由于差的設(shè)計和低劣的布線所導(dǎo)致的。

　　第二，共模模式信號會通過設(shè)備和線纜變成差分信號。評定的參數(shù)是“平衡性”。系統(tǒng)的平衡性越好，共模模式信號轉(zhuǎn)化成差分模式信號就越少。

　　共模噪音確實存在卻有些難以捉摸。只有在一個電氣系統(tǒng)中對參考地測量時才會變得明顯?，F(xiàn)今許多電氣制造商使用共模端接技術(shù)（如把未使用的線對進行共模端接）來幫助控制共模噪音。

　　差模噪音使得在一個平衡的線路中傳輸?shù)男盘栔苯邮艿礁蓴_。它會直接影響到傳輸線路或者來自于共模信號。

　　串?dāng)_在系統(tǒng)運用中會同時受到共模模式和差分模式的影響。SYSTIMAX GigaSPEED XL 的設(shè)計有很好的平衡性，同時有先進的設(shè)計工具比如MDM（模態(tài)分割建模）設(shè)備，可以計算所有可能產(chǎn)生的共模和差模因素。通過這些設(shè)備我們可以發(fā)現(xiàn)除了線纜，還有連接硬件和跳線都需要控制這些因素。SYSTIMAX 實驗室能夠通過線纜、接插件和跳線的整體設(shè)計來建設(shè)一個平衡的傳輸信道。通過 MDM傳輸設(shè)備, SYSTIMAX 實驗室可以同時看清差分模式和共模模式對線纜的影響，并有能力去計算它。GigaSPEED XL 解決方案的設(shè)計在今天是一個劃時代的設(shè)計，提供了所有元器件和整個系統(tǒng)的出色的串?dāng)_、損耗和平衡性能的指標(biāo)。

摘自《千家綜合布線網(wǎng)》

上一篇：通信電纜的安全等級

下一篇：綜合布線技術(shù)及其應(yīng)用