快速局域網布線技術

隨著計算機桌面處理能力的提高及使用者之間聯網需求的增長，新一代局域網(LAN)技術已經形成。為滿足數據傳輸速率增長的需要，100歐姆非屏蔽對稱雙絞線和光纖是布線線纜較理想的選擇。

　　在設計網絡系統時，布線是一個要害因素。隨著Internet的蓬勃發展和計算機桌面應用的提高,連接到桌面的布線新技術市場前景廣闊,并為5E類及6類布線提供了無限商機。

綜合布線技術
　　1.布線標準

　　本文所介紹的LAN技術其布線規范均指TIA/EIA-568-A(商用建筑電信布線標準)和ISO/IEC11801:1995(E)標準。布線標準的內容包括布線網絡拓撲結構、性能、部件、安裝實踐和現場測試。與其相關的電信標準很多,如ATMForum、CCITT、CENELEC、IEEEANSI802等。

　　2．布線拓撲結構

　　TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801布線標準基于同一基本的布線系統結構，其系統結構在標準中有嚴格而明確的定義。布線系統包括電纜、接插軟線以及用于水平布線、建筑物內主干布線和建筑群主干布線的連接器。結構化布線支持布線端接，同時使用接插軟線很輕易與設備相連或作交叉連接。局域網布線

　　3．布線距離

　　在標準中對布線距離有嚴格規定(水平布線<90米、建筑物主干<500米、園區主干<1500米),布線距離主要取決于實際工作區域(即建筑物樓層區域)。主干布線距離基于實際應用所限定的距離。

　　4．布線性能

　　在TIA/EIA-568-A和ISO/IEC11801兩個標準中，100歐姆雙絞線按其性能分為：

　　3類：規定為16MHz；
　　4類：規定為20MHz；
　　5類/5E類：規定為100MHz；
　　6類:規定為250MHz。

　　5．電纜電氣傳輸性能參數

直流電阻不平衡；

直流電阻；

工作電容；

對地電容不平衡；

特性阻抗；

結構回損(SRL)；

衰減；

近端串音衰減(NEXT)。

　　6．連接器電氣傳輸性能參數

直流電阻；

回波損耗；

衰減；

近端串音衰減。

　　7．水平布線鏈路性能

　　TIA/EIA-568-A標準關于水平布線的傳輸特性基于其組成元件，而ISO/IEC11801則依靠于應用。另外,ISO/IEC11801規范基于鏈路(Link)(即不包括工作區電纜和設備電纜)，而TIA/EIA-568A基于信道(Channel)。TIA/EIA568-A最小信道近端串音衰減可以由組成元件的特性導出(例如信道近端損耗是其所采用元件的帶相位的失量之和)，最大衰減為信道中每一元件的衰減之和。對于ISO/IEC11801鏈路，最小近端衰減和最大衰減基于其附錄G中所列出的標準應用。ISO鏈路以性能分類(A類到E類)，其中E類相當于6類性能。

　　8．串音衰減比

　　ACR與在LAN技術中定義的信串比(SCR)相關聯(通常更精確的定義為串音與插入損耗比NIR)。ACR不受收發器變化的影響，SCR和NIR也如此。

　　由于沒有支持在100MHz以上4dBACR的技術，在100MHz以上的ACR沒有具體應用與之關聯。另外，隨著網絡技術的發展及消除串音方法的出現，布線選擇將不再依靠于ACR值(即ACR一定后，與電纜長度相關的衰減和近端串擾間可相互補償)。

　　9．100歐姆布線性能現場測試

　　布線系統的傳輸性能取決于其組成元件的性能和安裝過程兩個方面。TIA/EIA技術系統公告(TSB-67)規定了100歐姆雙絞線布線在安裝后用于測試性能的現場測試工具的參數。

　　10．TIA/EIA-TSB-67測試參數

連線圖：檢測電纜線對連接器和插頭的端接，找出連接錯誤。

衰減：信道或鏈路中的信號損耗。

長度：布線最大長度。

近串衰減：在相鄰發送和接收線對間的信號耦合。

　　11．MHz與MBps比較

　　線纜的衰減和NEXT可以從掃頻測量中得出，規定的測試范圍從0.1MHz到100MHz。衰減和NEXT值表示在特定頻率下正弦電壓損耗，不可與帶寬限定值、位速率或波特相混淆(即622MBps并不意謂將布線限定為622MHz)。根據設計目標，伴有振幅、頻率或相位變化的調制及信號加工，通常用來將所需的位率改變成可接收的信號發送率(波特)。
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　　12．數據傳輸

　　設計目標決定了調制技術、信號整形和需要消除串擾的復雜性。最具挑戰性及吸引力的是基于5E類布線的1000BASE-T和基于3類布線的100BASE-T2。這些建議均需對電纜缺陷進行極其復雜的補償。如100BASE-T2，需要在兩對3類(ISO/IEC11801中的A類)布線上完成數字信號處理和混合信號處理技術。而且100BASE-T2是運行于近端串擾較惡劣的環境下，僅符合FCCA類或B類及CISPR.022A類或B類。
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　　13．串擾環境

　　由于多線對電纜能用于多種應用,而基于并行數據傳輸和多媒體技術的應用已經實現(如1000BASE-T使用4對線同時傳輸數據)，故串擾的其他來源及自身近端串擾必須引起重視,同時5E類及6類布線也增加了新的性能參數,例如，RSL(回波損耗)及ELFEXT(等效遠端串音)。

　　外來串擾所指的近端串音(NEXT)或遠端串音(FEXT)耦合不能采用如同消除自身近端串擾的方式來消除(即串擾來自外連接)。當串擾與兩種可能的外來干擾源有關時，被定義為多干擾源NEXT(MDNEXT)和多干擾源ELFEXT(MDELFEXT)。

　　遠端串擾(FEXT)描述從電纜一端的發送器(源)對另一端回路的串擾耦合。

　　等效遠端串音(ELFEXT)描述了從電纜一端發送器(源)對另一端的回路的串擾耦合，是從FEXT(遠端串擾)減去線對衰減而得到，從而消除了電纜長度的影響。

　　回波損耗(RSL)由傳輸信道中各元件的相互匹配程度決定,對于1000BASE-T來說,只有采用互相匹配的連接,才能滿足其苛刻的RSL要求。

　　14．共享式和交換式LAN

　　在局域網(LAN)中，工作站可使用介質訪問控制協議(MAC)分享單一信道，或者可連接到交換機。在共享式LAN中，各工作站連接到中繼器或集中器上，并形成站點間的廣播式通道。所以工作站可以接收到從任何一站發出的信息。工作站以半雙工方式運行，同一時間只能有一個在LAN上發送信息，這由MAC協議決定。

　　上面提到的工作站同樣可連接到交換機。在任何單一時刻每一個交換器只答應一個激活源。交換機將信息包從一個輸入口復制到一個有需求的特定的輸出口，同時其他口可以發送和接收不同的信息包。當工作端直接與交換機相連接時，則其為全雙工模式，因而沒必要進行訪問控制。

　　15．傳輸延遲和延遲畸變

　　在共享式1000BASE-TLAN中，包含布線傳輸延遲的往返行程延遲是一個要害參數。另外，對于100BASE-T4(半雙工)和1000BASE-T(全雙工)等使用同步發送器的應用來說，延遲畸變(即線對間傳輸延遲的差異)也很重要。

　　在任何條件下，一個鏈路中最快和最慢單工鏈路段其傳輸延遲或延遲的差異不得不超過50ns(其頻率范圍為2MHz到100MHz),而行程延時不超過570ns。作為進一步的功能要求，1000BASE-T一旦安裝，由環境條件引起的所有線對組合間的延遲畸變在滿足以上要求的條件下其變化將不超過±10ns。

高速技術布線拓撲結構
　　1．1000/100BASE-T布線拓撲結構

　　1000BASE-T、100BASE-T和10BASE-T在拓撲結構上有很大的不同。由于定時的限制，1000BASE-T沖突域內的有源中繼器數僅有1個,而100BASE-T不超過2個。由MAC限定的1024個站數不變。它所支持的介質類型包括有3類、5類、5E類和6類雙絞線。通過合并FDDI與PMD規范使其滿足多模光纖，1000/100BASE-T也可支持多模光纖；但由于上面提到的定時限制，不能實現由PMD所支持的2公里距離范圍。
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　　2．ATM布線拓撲結構

　　155Mbps的ATM支持5/5E/6類、150歐姆STP、多模光纖（UNI3.1）和單模光纖的應用,猜測6類布線系統將支持622Mbps和1.2Gbps的ATM應用。ATM拓撲結構是一個交換網，即是說，一個工作站點使用含有多路由功能的獨立的交換機，可以連接到網上另一個交換機。由于ATM的MAC協議沒有為端到端擴展設置時限，從而ATM提供了一虛擬的、無限的端到端擴展。表2雙絞線ATM拓撲結構


　　3．VG-AnyLAN拓撲結構

　　VG-AnyLAN也稱為100VG-AnyLAN和需求優先網。它是由IEEE802.12工作組開發的一個100Mbps協議，支持802.3或802.5幀格式，但其協議本身不同于其他協議，由于網絡僅能以一種幀格式運行，VG-AnyLAN可運行于802.3或802.5一種幀格式，而非二者同時使用。

　　VG-AnyLan支持3類、5類、5E類、6類UTP和150歐姆屏蔽雙絞線（STP），也支持2公里距離1300nm波長和05公里距離800nm波長光纖鏈路。其拓撲結構由鏈式集線器（Hub）組成，類似10BASE-T結構。端到端的距離限制與有源中繼器類型有關。

總結
　　高速局域網技術正以迅猛的速度發展,100歐姆非屏蔽雙絞線布線因其現有市場份額較大而將扮演一個重要角色。6類布線由于提供了較大的凈空間(布線性能的額外裕量)從而支持廉價網絡設備也得到業界的認可。可以預見,千兆以太網標準在支持已安裝的、現有的5類和5E類布線的同時，將更全面地支持6類布線。