关于局域网的布线技术

时间:2017-12-06 编辑:炎英 手机版

  在设计网络系统时,布线是一个关键因素。随着Internet的蓬勃发展和计算机桌面应用的提高,连接到桌面的布线新技术市场前景广阔,并为5E类及6类布线提供了无限商机。

关于局域网的布线技术

  综合布线技术

  1.布线标准

  本文所介绍的LAN技术其布线规范均指TIA/EIA-568-A(商用建筑电信布线标准)和ISO/IEC11801:1995(E)标准。布线标准的内容包括布线网络拓扑结构、性能、部件、安装实践和现场测试。与其相关的电信标准很多,如ATMForum、CC99vT、CENELEC、IEEEANSI802等。

  2.布线拓扑结构

  TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801布线标准基于同一基本的布线系统结构,其系统结构在标准中有严格而明确的定义。布线系统包括电缆、接插软线以及用于水平布线、建筑物内主干布线和建筑群主干布线的连接器。结构化布线支持布线端接,同时使用接插软线很容易与设备相连或作交叉连接。

  3.布线距离

  在标准中对布线距离有严格规定(水平布线<90米、建筑物主干<500米、园区主干<1500米),布线距离主要取决于实际工作区域(即建筑物楼层区域)。主干布线距离基于实际应用所限定的距离。

  4.布线性能

  在TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801两个标准中,100欧姆双绞线按其性能分为:

  3类:规定为16MHz;

  4类:规定为20MHz;

  5类/5E类:规定为100MHz;

  6类:规定为250MHz。

  5.电缆电气传输性能参数

  直流电阻不平衡;

  直流电阻;

  工作电容;

  对地电容不平衡;

  特性阻抗;

  结构回损(SRL);

  衰减;

  近端串音衰减(NEXT)。

  6.连接器电气传输性能参数

  直流电阻;

  回波损耗;

  衰减;

  近端串音衰减。

  7.水平布线链路性能

  TIA/EIA-568-A标准关于水平布线的传输特性基于其组成元件,而ISO/IEC11801则依赖于应用。另外,ISO/IEC11801规范基于链路(Link)(即不包括工作区电缆和设备电缆),而TIA/EIA-568A基于信道(Channel)。TIA/EIA568-A最小信道近端串音衰减可以由组成元件的特性导出(例如信道近端损耗是其所采用元件的带相位的失量之和),最大衰减为信道中每一元件的衰减之和。对于ISO/IEC11801链路,最小近端衰减和最大衰减基于其附录G中所列出的标准应用。ISO链路以性能分类(A类到E类),其中E类相当于6类性能。

  8.串音衰减比

  ACR与在LAN技术中定义的信串比(SCR)相关联(通常更精确的定义为串音与插入损耗比NIR)。ACR不受收发器变化的影响,SCR和NIR也如此。

  由于没有支持在100MHz以上4dBACR的技术,在100MHz以上的ACR没有具体应用与之关联。另外,随着网络技术的发展及消除串音方法的出现,布线选择将不再依赖于ACR值(即ACR一定后,与电缆长度相关的衰减和近端串扰间可相互补偿)。

  9.100欧姆布线性能现场测试

  布线系统的传输性能取决于其组成元件的性能和安装过程两个方面。TIA/EIA技术系统公告(TSB-67)规定了100欧姆双绞线布线在安装后用于测试性能的现场测试工具的参数。

  10.TIA/EIA-TSB-67测试参数

  连线图:检测电缆线对连接器和插头的端接,找出连接错误。

  衰减:信道或链路中的信号损耗。

  长度:布线最大长度。

  近串衰减:在相邻发送和接收线对间的信号耦合。

  11.MHz与MBps比较

  线缆的衰减和NEXT可以从扫频测量中得出,规定的测试范围从0.1MHz到100MHz。衰减和NEXT值表示在特定频率下正弦电压损耗,不可与带宽限定值、位速率或波特相混淆(即622MBps并不意谓将布线限定为622MHz)。根据设计目标,伴有振幅、频率或相位变化的调制及信号加工,通常用来将所需的位率改变成可接收的信号发送率(波特)。

  12.数据传输

  设计目标决定了调制技术、信号整形和需要消除串扰的复杂性。最具挑战性及吸引力的是基于5E类布线的1000BASE-T和基于3类布线的100BASE-T2。这些建议均需对电缆缺陷进行极其复杂的补偿。如100BASE-T2,需要在两对3类(ISO/IEC11801中的A类)布线上完成数字信号处理和混合信号处理技术。而且100BASE-T2是运行于近端串扰较恶劣的环境下,仅符合FCCA类或B类及CISPR.022A类或B类。

  13.串扰环境

  由于多线对电缆能用于多种应用,而基于并行数据传输和多媒体技术的应用已经实现(如1000BASE-T使用4对线同时传输数据),故串扰的其他来源及自身近端串扰必须引起重视,同时5E类及6类布线也增加了新的性能参数,例如,RSL(回波损耗)及ELFEXT(等效远端串音)。

  外来串扰所指的近端串音(NEXT)或远端串音(FEXT)耦合不能采用如同消除自身近端串扰的方式来消除(即串扰来自外连接)。当串扰与两种可能的外来干扰源有关时,被定义为多干扰源NEXT(MDNEXT)和多干扰源ELFEXT(MDELFEXT)。

  远端串扰(FEXT)描述从电缆一端的发送器(源)对另一端回路的串扰耦合。

  等效远端串音(ELFEXT)描述了从电缆一端发送器(源)对另一端的回路的串扰耦合,是从FEXT(远端串扰)减去线对衰减而得到,从而消除了电缆长度的影响。

  回波损耗(RSL)由传输信道中各元件的相互匹配程度决定,对于1000BASE-T来说,只有采用互相匹配的连接,才能满足其苛刻的RSL要求。

  14.共享式和交换式LAN

  在局域网(LAN)中,工作站可使用介质访问控制协议(MAC)分享单一信道,或者可连接到交换机。在共享式LAN中,各工作站连接到中继器或集中器上,并形成站点间的广播式通道。所以工作站可以接收到从任何一站发出的信息。工作站以半双工方式运行,同一时间只能有一个在LAN上发送信息,这由MAC协议决定。

  上面提到的工作站同样可连接到交换机。在任何单一时刻每一个交换器只允许一个激活源。交换机将信息包从一个输入口复制到一个有需求的特定的输出口,同时其他口可以发送和接收不同的信息包。当工作端直接与交换机相连接时,则其为全双工模式,因而没必要进行访问控制。

  15.传输延迟和延迟畸变

  在共享式1000BASE-TLAN中,包含布线传输延迟的往返行程延迟是一个关键参数。另外,对于100BASE-T4(半双工)和1000BASE-T(全双工)等使用同步发送器的应用来说,延迟畸变(即线对间传输延迟的差异)也很重要。

  在任何条件下,一个链路中最快和最慢单工链路段其传输延迟或延迟的差异不得不超过50ns(其频率范围为2MHz到100MHz),而行程延时不超过570ns。作为进一步的功能要求,1000BASE-T一旦安装,由环境条件引起的所有线对组合间的延迟畸变在满足以上要求的条件下其变化将不超过±10ns。

  高速技术布线拓扑结构

  1.1000/100BASE-T布线拓扑结构

  1000BASE-T、100BASE-T和10BASE-T在拓扑结构上有很大的不同。由于定时的限制,1000BASE-T冲突域内的有源中继器数仅有1个,而100BASE-T不超过2个。由MAC限定的1024个站数不变。它所支持的介质类型包括有3类、5类、5E类和6类双绞线。通过合并FDDI与PMD规范使其满足多模光纤,1000/100BASE-T也可支持多模光纤;但由于上面提到的定时限制,不能实现由PMD所支持的2公里距离范围。

  2.ATM布线拓扑结构

  155Mbps的ATM支持5/5E/6类、150欧姆STP、多模光纤(UNI3.1)和单模光纤的应用,预测6类布线系统将支持622Mbps和1.2Gbps的ATM应用。ATM拓扑结构是一个交换网,即是说,一个工作站点使用含有多路由功能的独立的交换机,可以连接到网上另一个交换机。由于ATM的MAC协议没有为端到端扩展设置时限,从而ATM提供了一虚拟的、无限的端到端扩展。

  3.VG-AnyLAN拓扑结构

  VG-AnyLAN也称为100VG-AnyLAN和需求优先网。它是由IEEE802.12工作组开发的一个100Mbps协议,支持802.3或802.5帧格式,但其协议本身不同于其他协议,由于网络仅能以一种帧格式运行,VG-AnyLAN可运行于802.3或802.5一种帧格式,而非二者同时使用。

  VG-AnyLan支持3类、5类、5E类、6类UTP和150欧姆屏蔽双绞线(STP),也支持2公里距离1300nm波长和0-5公里距离800nm波长光纤链路。其拓扑结构由链式集线器(Hub)组成,类似10BASE-T结构。端到端的距离限制与有源中继器类型有关。

  总结

  高速局域网技术正以迅猛的速度发展,100欧姆非屏蔽双绞线布线因其现有市场份额较大而将扮演一个重要角色。6类布线由于提供了较大的净空间(布线性能的额外裕量)从而支持廉价网络设备也得到业界的认可。可以预见,千兆以太网标准在支持已安装的、现有的5类和5E类布线的同时,将更全面地支持6类布线。


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