布線鏈路電器特性在網(wǎng)絡傳輸中的重要性_secret

1、布線鏈路電器特性在網(wǎng)絡傳輸中的重要性請注意：本文將介紹大家可能不了解或忽視的導致網(wǎng)絡失效的因素。我們建議您不要在網(wǎng)絡不通時就立即去重裝系統(tǒng)或是更換網(wǎng)卡，為此您可能會在浪費了大塊的時間后，卻發(fā)現(xiàn)故障并沒有解決，原因也沒有找到。 如果把網(wǎng)絡比作是一條運輸線路的話，物理層的介質則是通道，如果你駕駛著豪華的轎車在一條碎石與沙子鋪成的通道 上行使時，結果會怎樣呢？對于網(wǎng)絡的傳輸來說，布線系統(tǒng)就是這樣重要的基礎路面，衰減、串擾等介質的傳輸特性可能就是 使你的網(wǎng)絡變慢或是不通的主要原因，而我們卻會常常輕易地把他們忽略了，一方面是因為作為網(wǎng)絡管理者不重視這類問題， 而更多的原因是他們不了解布線系統(tǒng)的電氣特性會

2、對網(wǎng)絡的通信造成什么樣的影響。本文中我們對這些電氣性能與參數(shù)對網(wǎng)絡 傳輸?shù)挠绊懽饕环治?，希望對網(wǎng)絡的管理員有所幫助。 衰減 (Attenuation) 衰減是指信號幅度沿鏈路傳輸?shù)臏p弱，是由于電纜的電阻所造成的電能損耗以及電纜絕緣材料所造成的電能泄漏，衰減以分 貝（db）表示，低的衰減值表示鏈路的性能好，而鏈路越長，頻率越高，衰減就越大。試想一下，一個過分衰減的的信號，接收端 又怎能識別呢！ 鏈路的衰減是由電纜的結構、長度及傳輸信號的頻率所決定的，在1M至100MHz頻率范圍內，衰減主要是由集膚效應所決定的， 它與頻率的平方根成正比的，不恰當?shù)亩私右矔斐蛇^量的衰減。 TSB67（現(xiàn)場測試非屏

3、蔽布線系統(tǒng)的規(guī)范）中定義了兩種UTP鏈路 （Basic Link和Channel）允許的衰減計算公式。此外，TSB67還列出了這些鏈路的極限值的表格。衰減極限值的環(huán)境溫度是20。 衰減值隨溫度的增加而增大。對于5類雙絞線鏈路，溫度每增加1，衰減增大0.4%。此外，如果電纜穿過金屬的導線管，期衰減會 增加2%至3%。衰減的公式如下： 信道鏈路衰減應小于： K1SQRT(f)+ K2f + K3/SQRT(f)(L+2)/100 + 4A 基本連接鏈路衰減應小于： K1SQRT(f) + K2f + K3/SQRT(f)(L+0.8)/100 + 2A 其中：K1、K2、 K3為衰減公共參數(shù)，對于

4、5類雙絞線鏈路，K1=1.967，K2=0.023，K3=0.050。A是連接硬件的衰減，對于5類雙 絞線鏈路，當頻率在1M10M時，A=0.1；頻率在10M31.25M時，A=0.2；頻率在31.25M62.5M時，A=0.3；頻率在62.5M100M時，A=0.4。 下表中列出了在選定頻率上對于通道和基本鏈路在最壞情況下衰減的值。 近端串擾 (NEXT) 串擾在通訊領域又叫串音，他類似于噪聲，是從鄰近的一對線傳輸過來的不期望的信號。這種串擾信號主要是由于臨近繞對通 過電容或電感耦合過來的。隨著頻率的增高，串擾增加，并且對數(shù)據(jù)更具破壞性。在10M和100M網(wǎng)絡應用中我們只考慮近端串擾。 NE

5、XT（Near End Crosstalk）是UTP鏈路的一個關鍵的性能參數(shù)，也是最難以精確測量的參數(shù)。因為NEXT需要在UTP鏈路的所有繞對 之間進行測試以及從鏈路的兩端進行，這相當于12對電纜繞對組合的測量。串擾可以通過電纜的絞結被最大限度的減少，這樣信號耦合是 “互相抑制的”的。當安裝鏈路出現(xiàn)錯誤時，可能會破壞這種“互相抑制”而產生過大的串擾。串繞就是一種典型的情況。串擾是用兩個 不同的繞對重新組成新的發(fā)送或接收繞對而破壞了絞結所具有的消除串擾的作用。對于10M的網(wǎng)絡傳輸來說，如果距離不很長，串繞的影 響并不明顯，有時甚至會覺得網(wǎng)絡運行完全正常，但對于100M的網(wǎng)絡傳輸，串繞的存在是致命

6、的。不信的話，你可以試試下面的繞對順 序：白橙、橙、白綠、綠、白藍、藍、白棕、棕，在這樣的接線情況下，運行 100Base-TX 會有極大的網(wǎng)絡碰撞和 FCS 幀校驗錯出現(xiàn)， 從而對網(wǎng)絡的傳輸能力產生嚴重的影響，甚至會造成網(wǎng)絡的癱瘓。 下表中給出了在關注的頻帶內一些特定頻率上對于通道和基本鏈路最壞線對的近端串擾損耗值。 在千兆網(wǎng)(1000Base-T)的應用中NEXT的仍然是重要的參數(shù)之一，同時又增加了綜合近端串擾(PowerSum NEXT) 這個新概念。原因 很簡單，1000Base-T使用四對線同時傳輸數(shù)據(jù)，一對線已經不僅單受另一對線的影響了，而是其他三對線綜合對它的影響。類似的，還 有

7、一些參數(shù)在千兆的應用中被考慮為綜合的影響。 接線圖、長度、衰減和近端串繞是國際現(xiàn)場測試標準TSB 67所要求的，是5類雙絞線最基本的傳輸特性。但是對于IEEE 802.3標準 化委員會頒布的全雙工千兆以太網(wǎng)1000BASE-T來說是遠遠不夠的，傳輸延遲與延遲偏差、等效遠端串擾、回波損耗、綜合遠端串擾等是千 兆以太網(wǎng)所要求的新參數(shù)指標，這個現(xiàn)場測試標準叫TSB 95，這種能夠運行千兆網(wǎng)的5類雙絞線，我們稱作“新五類”(Cat5n)。在今年年 初，超五類的標準也出臺了，名字叫TIA-568-A-5-2000。在這個超五類標準中，千兆網(wǎng)所要求的參數(shù)都列入其中了。 衰減串擾比（ACR） 衰減串擾比類似

8、于信噪比，是衰減除以近端串擾的比值。計算出來的ACR是試圖回答這樣的問題，在傳輸線對上發(fā)送信號時，在接 收端收到的衰減過的信號中有多少來自于串擾的噪聲影響。衰減串擾比直接影響誤碼率，從而決定是否需要從發(fā)。當ACR的測試結果越接 近零dB，你的鏈路就越不可能正常工作。當ACR等于零dB時，表明此時接收到的衰減后的信號和串擾的信號幅值相等。 回波損耗 (RETURN LOSS） 回波損耗是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產生的反射，是一對線自身的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜 中特性阻抗發(fā)生變化的地方，所以施工的質量是減少回波損耗的關鍵?；夭〒p耗將引入信號的波動，返回的信號將被雙工

9、的千兆網(wǎng)誤認為 是收到的信號而產生混亂。 等效遠端串擾 (ELFEXT) 遠端串擾和近端串擾是親兄弟，但性格相反。當一對線發(fā)送信號時，近端串擾從其他對向回反射而遠端串擾則從其他對向遠端反射， 所以遠端串擾和發(fā)送的信號所走的距離幾乎相同，所用的時間幾乎相同。但是,千兆網(wǎng)關心的不是遠端串擾，而是等效遠端串擾(ELFEXT)和 綜合等效遠端串擾（PSELFEXT）。等效遠端串擾是遠端串擾和衰減信號的比，可以簡單的用公式表示為：FEXT-ATTENUATION。實際上，這是 信噪比的另一種表達方式，即兩個以上的信號朝同一方向傳輸（1000Base-T）時的情況。千兆網(wǎng)用四對線同時來發(fā)送一組信號，再在接

10、收 端組合。具有同樣方向和傳輸時間的串擾信號就會干擾正常信號在接收端的組合，所以這就要求鏈路有很好的等效遠端串擾的值。同樣， 綜合等效遠端串擾顯示了其他三對線對另一對線的綜合作用。 傳輸延遲和延遲偏差 (Propagation delay & delay skew) 傳輸延遲（Propagation delay）是電信號從電纜一端到另一端所必需的時間，是在長度測試中傳輸往返時間的一半。我們知道，電 子是以近似恒定的速度運動，那就可將它與光速的比值定義為一個常數(shù)，叫做額定傳輸速度NVP（Nominal Velocity of Propagation）。 我們在長度測試中用NVP乘以光速再乘以傳輸往返時間的一半即傳輸延遲就是電纜的實際長度。大多數(shù)網(wǎng)絡標準定義了在LAN的工作站之間一 個最大的傳輸延遲。我們在測試中要求這個傳輸延遲不要大于555ns。 有一種特性在千兆網(wǎng)的應用中得到了比傳輸延遲更多的重視，這個特性就是延遲偏差（Dela