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综合布线系统信道 对网络传输性能的影响
浏览: 发布日期:2018-03-15 09:01:00

  近端串扰及远端串扰:

  从一对或多对线缆到其他相邻线对上的信号耦合被称做串扰。近端串扰损耗被定义为:耦合信号与原来的传输信号从同一信道端被测量情况下,传输信号大小与耦合信号大小的比率。远端串扰损耗被定义为:耦合信号在原来传输信号相对另一端进行测量的情况下,传输信号大小与耦合信号大小的比率。近端串扰和远端串扰损耗同样是用分贝(dB)来表示的。

  对于1000BASE-T等多线对传输系统来讲,把近端串扰最小化是非常关键的。每个1000BASE-T全双工信道接收器从与四对信道相连接的三个相邻传送器感受近端串扰。因此,在1000BASE-T传送系统中,引入近端串扰补偿以减少近端串扰的干扰。同样的方式,把远端串扰补偿引入1000BASE-T传送系统也可以降低远端串扰的干扰。但是,如果远端串扰与近端串扰作的影响比较起来,就明显小的很,以至于可以忽略不计。

  另外,近端串扰干扰产生于相邻的的线缆之间,这些线缆不在同一护套内。近端串扰一般指来自于外在的近端串扰干扰,当线缆被紧紧束在一起的时产生。外在的近端串扰一般被视为外部干扰。

  总而言之,结构化布线系统信道的传输性能被一些潜在干扰因素所影响。不管是近端串扰、远端串扰还是外部噪音产生的串扰,对比特误码率都有非常重要的影响,随之也殃及到结构化布线系统信道的传输性能。串扰就象其他影响结构化布线系统信道的损害因素一样,它可以蔓延到难以控制的地步并且影响更多的应用。

  演示      Avaya实验室做出的实验表明,对三个不同的高带宽大型密集型应用而言,近端串扰(NEXT)是主要影响传输性能的损害因素。实验是以二个四连接器信道来评估的,其中一条信道用市场上通用的CAT5e超五类相关产品,另一信道使用市场上通用的SYSTIMAX GigaSPEED?六类布线系统。

  1. 100BASE-TX局域网大型数据文件传输:

  比特误码率性能影响着局域网上传输大型文件所需的时间,甚至影响工作效率。

  演示

  a) 100BASE-TX 局域网大型数据文件传输

  b) 100BASE-TX局域网视频信号传输流      c) 串行数字视频信号(SDV)

  利用诺顿克隆精灵多点传送服务器软件,把一个248 MB的视像文件从服务器传输到客户端。在传输过程中监测传输速 和所用时间。利用惠普公司8112A脉冲发生器,在4对信道内相邻对信道近端处引入干扰信号脉冲。

  使用5e类线缆信道的实验结果:

  当连接客户端PC的局域网使用一般厂家CAT5e类信道时,文件传输需要129秒,平均每分钟传输速率为115 MB。

  使用GigaSPEED 六类线缆信道的实验结果:

  利用GigaSPEED 6类信道,文件传输需要72秒,平均每分钟传输速率为206 MB。在同样的串扰干扰条件下,同样的信息数量,用GigaSPEED 6类信道传输的时间是用5e类信道传输的时间的80%。

  2. 100BASE-TX局域网视频信号流:

  在局域网上传输多媒体内容需要有足够的传输能力。对于用户的实时浏览而言,从多媒体服务器到终端用户传输大量数据的能力以及纠错能力都非常关键。既可以对接收到的数字信号的视频和音频质量做出主观评估,也可以测定比特误码的数量。

  一个56MB、40秒的视频文件,在服务器与客户机间通过一对带有4个连接器的结构化布线信道以15祯/秒的速度进行传输,信道分别使用其他厂家5e类缆线与GigaSPEED 6类线缆。通常,计算机视频格式的祯传输速度是15祯/秒。文件使用微软公司的多媒体设备以多点播送模式进行传输。该文件是寄宿生在积雪的山坡滑雪的图象。利用惠普公司8112A脉冲发生器,在4对信道内某一相邻对信道近端处引入干扰脉冲。引入脉冲的大小、周期、上升/下降时间都不相同,从而模拟最差的近端串扰环境。缆线未用端使用100欧姆节线器来终止。使用统计软件来测量发送与丢失的数据包,网络的利用率以及CRC位误码。

  使用其他厂家CAT5e类缆线信道的实验结果:

  在CAT5e类缆线信道里,CRC比特误码导致视频图象变形,例如图象出现凝滞。每个错误都会使数据包无效,导致图象祯的丢失,造成接收画面抖动。

  使用GigaSPEED 6类线缆信道的实验结果:

  在相同的近端串扰环境下,使用GigaSPEED线缆不会产生比特误码,因此接收的视频图象质量相当好。

  3. 串行数字视频(SDV):

  SDV传输是基于SMPTE 259M标准的。这个标准广泛应用于动画制作领域,将电影数字化并以270Mb/s的速度非压缩传输。这种系统也可用45Mb/s的压缩视频传输速度来传送的重要影象,以143Mb/s的非压缩视频传输速度来传送电视图象。只有270Mb/s的非压缩视频才可用来传送高质量电影图象。270Mb/s的位流被编辑并传送到广播的前端用来做实况广播。缆线长度一般小于或等于100米。

  SDV来自模拟基带视频与音频信号,要求4.2MHz和20KHz独立的、数字化的、可组合的带宽。在单根75欧姆同轴电缆上以270Mb/sNRZI串行位流传输。视频信号中的亮度与色差元素是分离的。嵌入式数字音频要求3MHz带宽。一般跳动为0.2UI(单位间隔),约为0.5ns。SMPTE 259M标准允许大于18分贝的回波损耗。合成的SDV基带信号峰到峰的电压值为0.8V(+/-10%),需要最小的带宽为135MHz,而下面的谱线分析图中有效能量光谱可延展到270MHz。

  SDV的演示配置可以实现比特误码数量和跳动的测量,也可主观评估接收信号的视频和音频质量。实验由Sony和Tektronix公司制造的音频和视频设备组成,用于主观评估和独立的数量测量。它包含传输/接收SDV到UTP适配器,SDV信号在非平衡75欧姆的同轴电缆上传输为270 Mb/s,超过了平衡的100欧姆4对UTP线缆。两个SDV信号在相对的方位上传输,即4对线缆中的2和3线对,目的是为了在信道的每端都产生串扰。标准适配器完成自适应均衡,根据形变状态和数量,在信道线缆长度范围内,提供自动补偿的服务。标准适配器被设计成连接插线/插头装置的15个插脚的连接器。多插脚连接器的作用与目前线缆测试装置的作用类似。它可以把任何信道所测定的连接器串扰最小化。信道内不用的线缆用适配器终结,并把每个适配器设为“Y” 形式。

  一对四个连接器的结构化布线信道是用市场上其他厂家通用的CAT5e类和SYSTIMAX GigaSPEED 6类相关组件构成的。Tektronix TSG601 SDV信号发生器把16个可选之中的一个SDV测试样本以270 Mb/s的速率,以嵌入式AES/EBU数字音频、CRC数据的方式传送到Tektronix WFM601M SDV波形监测器。监测器履行实时数字错误侦察,并根据SMPTE标准RP-165汇报CRC误差。

  当检测到以前和现在视频帧之间的CRC位值有所不同时便立即报告错误。跳动可以被精确测定并显示为一个眼状图形。叠加所有可能到达信道接收端的传输脉冲序列,就构成了这个图形。效果图象一个眼的形状。这个眼状图形是评估象SDV这样的基带信号性能的方法。在信道中,当噪音、干扰、或跳动增加时,眼睛的睁开的程度就会减小,睁开的高度表明在噪音环境下裕量存在的程度。Tektronix WFM601M SDV 波形监测器也可提供一个被动的闭合回路,允许在高分辨率NTSC Sony 20”显示器上显示接收的视频信 号。Sony DVW-510 Digital Betacam ? Player以嵌入式AES/EBU数字音频方式,通过一个3.5分钟Digital Betacam格式化磁带,把数字视频传输到高分辨率SDV Sony 20”显示器。显示器被特别装备以视频和音频串行数字接口,以便于对两者进行自动评估。

  使用其他厂家CAT5e类缆线信道的实验结果:

  最初用单一SDV信号单向传输视频和音频时没有明显的问题。然而,当在信道中加入第二个SDV 信号产生近端串扰时,视频和音频的质量就变的很差。影象出现很多的白斑(雪花)。这个白斑产生的原因是由于比特误码导致的图片元素即像素损失的结果。传输的音频部分存在明显的、令人不满的静电干扰。Tektronix WFM601M波形监视器显示红色警报以表明CRC比特误码发生。跳动被显示为眼状图形,测定的结果是962微微秒。当来自于Tektronix TSG601 Signal Generator 或 Sony Digital Betacam Player的传输信号被取消,所有可见的和可听的干扰终止了,跳动减少到592微微秒。CRC比特误码、白斑或静电将不再出现。

  使用GigaSPEED 6类线缆信道的实验结果:

  使用6类GigaSPEED信道进行双向传输时,没有监测到任何可视和可听的干扰,也没有记录到CRC比特误码。跳动测定的结果是592微微秒,与在5e类信道中只有一个SDV传输信号时的跳动记录相同。很明显,近端串扰裕量设计给6类GigaSPEED信道带来非常好的传输性能。

  总结

  当文件在结构化布线信道上传输时,很多干扰因素都影响着高速、高带宽密集型网络应用的传输性能,实验清楚地揭示了近端串扰存在的严重影响。目前使用其他厂家的CAT 5e类缆线的两类应用程序——文件传输和局域网视频流,在很差的近端串扰环境下, 利用GigaSPEED 6类缆线取得了显著优越的运行效果。近端串扰附加的10 dB富余量 ,很 大程度地改善了6类信道数据传输性能。额外的裕量改善了信噪比,另外,当信道产生的串扰减小时,还可以传输更多的信号。

  最终论证还指出,目前有一些象270 Mb/s 串行数字视频的应用远远超出了5e类信道的性能。标准明确指出5e类信道性能最高到100 MHz,这就出现了明显的不足,因为SDV应用所要求的信道性能要达到250 MHz,这是 6类信道GigaSPEED才能提供的。象文件传送之类的应用程序可以允许数据包偶尔丢失,并可以花费时间来等待数据包重新发送。然而,诸如视频流和270 Mb/s SDV的应用根本不允许任何延迟。视频流程序每次只传输和处理一个数据包。

  结构化布线信道内的传输损失是无法弥补的。由于影象祯和像素的丢失,原始传输影象的质量明显下降了。因此,信道损失很大程度上制约着传输性能。随着高速应用程序以及未来带宽需求的不断增长,这种影响将越来越明显。结构化布线系统信道需要提供充分的裕量来抵制信道损失,以支持超出当前水平的下一代数据速率,达到良好的传输性能。

  1)其他厂家CAT5e类缆线信道结果:由于位误码产生许多白斑

  2)Avaya GigaSPEED 6类缆线信道的结果:没有位误码导致的像素损耗。