闡述綜合布線系統(tǒng)信道富余量對傳輸性能的影響
信道在單位時間內(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)實驗結(jié)果給出綜合布線系統(tǒng)中信道富余量對網(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)展覽會上，結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)傳輸性能對數(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。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)負許多未來高寬帶網(wǎng)絡(luò)需求應(yīng)用。為了比較及驗證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，美國康普實驗室最近利用三種高速、高密集信息量傳輸?shù)膽?yīng)用系統(tǒng)進行了信道富余量實驗。所選的應(yīng)用系統(tǒng)是270 Mb/s的串行數(shù)字視頻信號，100BASE-TX視頻流和100BASE-TX數(shù)據(jù)文件傳輸。并把同護套大對數(shù)共享線纜接入實驗中，模擬最差條件下的近端串?dāng)_的干擾網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。
這些實驗的結(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，通過實驗還證明了使用6類布線系統(tǒng)能夠為現(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現(xiàn)，而在現(xiàn)實的環(huán)境下無法達到。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)計必須考慮要能彌補這些損耗。
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)性能遲緩會導(dǎo)致信號重發(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導(dǎo)致令人不滿的性能。以下各節(jié)將探討一些對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產(chǎn)生的擴散。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)化仍然會對其起作用，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，從而對系統(tǒng)性能造成不良效果。
延遲偏差：
延遲偏差是在多對線纜套內(nèi)不同對線纜產(chǎn)生的傳輸速率差異，絞合率變化以及線對的絕緣結(jié)構(gòu)限定了偏差，并以秒為單位。一些應(yīng)用系統(tǒng)需要信號在復(fù)合雙絞線上傳輸，并且同時到達信道末端的接收器。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。過度的延遲偏差可能會導(dǎo)致色素分散，隨著信道長度增加則會產(chǎn)生重影。1000BASE-T（千兆位以太網(wǎng)）是另一個需要使用UTP雙絞線進行傳輸?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：
衰減是信號幅度通過信道時能量的減小。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部分的強度低于高頻色度信號部分，使得接收的影像灰暗，對比度過低。
阻抗失配/回波損耗：
阻抗失配/回波損耗發(fā)生在負載阻抗與設(shè)備內(nèi)部阻抗不平衡的情況下。對結(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。這樣會影響能源與負載間的***傳輸功率。對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。混合功能常用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的全雙工傳送。
混合電路提供四對終端，信號由一個終端對進入后，從相鄰兩對分發(fā)出來，但卻不能到達相對應(yīng)的終端線對。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)用信號反射，是一個分?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}
第二個公式允許在回波損耗適合值里有一個較寬的容限。例如，這個容限范就是標(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)_及遠端串?dāng)_：
從一對或多對線纜到其他相鄰線對上的信號耦合被稱做串?dāng)_。近端串?dāng)_損耗被定義為：耦合信號與原來的傳輸信號從同一信道端被測量情況下，傳輸信號大小與耦合信號大小的比率。遠端串?dāng)_損耗被定義為：耦合信號在原來傳輸信號相對另一端進行測量的情況下，傳輸信號大小與耦合信號大小的比率。近端串?dāng)_和遠端串?dāng)_損耗同樣是用分貝(dB)來表示的。
對于1000BASE-T等多線對傳輸系統(tǒng)來講，把近端串?dāng)_最小化是非常關(guān)鍵的。每個1000BASE-T全雙工信道接收器從與四對信道相連接的三個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)_補償以減少近端串?dāng)_的干擾。同樣的方式，把遠端串?dāng)_補償引入1000BASE-T傳送系統(tǒng)也可以降低遠端串?dāng)_的干擾。但是，如果把遠端串?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。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)_、遠端串?dāng)_還是外部噪音產(chǎn)生的串?dāng)_，對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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