数据传输速率不断提升的以太网技术

技术分类: 通信  | 2005-01-21
David Marsh,EDN特约技术编辑

题随传输频率的提高而愈发严重,但是由于所有发送器都是同一通信链路的一部分,所以有可能在每个接收器中实现干扰相消。一些1000BaseT收发器也采用有限的FEXT相消量来衰减电缆远端邻近发送器的干扰。但是,这种功能是10GbaseT必须具备的,而且需要大约20 dB的干扰相消量,因为在其他情况下,由此产生的SNR损失可能使得10aseT 在5e/6类电缆上无法运行。这个目标之所以很难达到,乃是因为与近端串扰不同,FEXT的本质意味着干扰信号到达时间大不相同;干扰很可能先于有关信号之前到达。
  10GBaseT技术使信号质量降低一览表又增加ANEXT(外来串扰),从而意味着它对邻近电缆的噪声也很敏感。由于DSP无法有效地消除ANEXT或其它由常见信息源(如TV及无线电广播、荧光灯和马达)产生的干扰,安装时可能不得不加大UTP之间的间隔,使用屏蔽更好的电缆,或者两者兼而有之。有些项目正在电信行业协会的第6类线论坛(www.category6.org)上进行,其目的是生产能提供100m有效距离的增强电缆。同时,电缆委员会正在使用当前的第6类电缆特性来建模,只不过将频率响应范围扩展到625 M
Hz,而不是基准的250 MHz。他们的计算表明:10GBaseT需要大约400 MHz的模拟带宽,而不是1000BaseT的80 MHz,在这种较高的频率下100m电缆对信号的衰减有50 dB之多。
  KeyEye Communications公司、SolarFlare Communications公司和Teranetics公司传承小公司推动创新的以太网传统,在当今的10GBaseT领域地位显赫。Intel公司资助的新公司——SolarFlare公司的营销副总裁Ron Cates将10Gbps铜线信号恢复难题比喻为从外层空间接收卫星信号。他解释说,回波相消问题和NEXT相消问题均属于最难解决的难题之列,需要高于40dB的衰减(即大约1000BaseT所要求的两倍),才能使10GBaseT正常工作。他估计,仅仅推广应用1000BaseT的FIR方法就会将计算复杂度提高45倍之多,从而需要大约每秒10万亿次的运算速度。此外,脉冲响应的可变性使得纯模拟滤波器或IIR(无限脉冲响应)数字滤波器无法使用。更糟的是,回波干扰和NEXT干扰在接收信号中达到了这样一种程度,即使得所有数字方法都要求高于10位的ADC分辨率。
SolarFlare公司的方法是将模拟处理与数字处理相结合
图5,SolarFlare公司的方法是将模拟处理与数字处理相结合,使得对ADC分辨率的要求降低到小于9位。


  相应地,SolarFlare公司的方法是将模拟处理与数字处理相结合,使得对ADC分辨率的要求降低到小于9位(图5)。这种数字处理采用了数百分支长的干扰相消器,并把计算量分配给所有16个回波及NEXT相消路径,从而使得复杂度比1000BaseT高出可行的6倍。作为一种可行性示范,该公司在2003年3月演示了首款可正常工作的10GBaseT芯片。测量结果证明100m有效距离现在在5e类电缆上也是可能的。5e类电缆与6类电缆一起占UTP安装基数的四分之三(图6)。
眼图表明,现在在100m的5e类电缆上运行10 GBaseT是可行的
图6,眼图表明,现在在100m的5e类电缆上运行10 GBaseT是可行的。


  参考文献
  1,Metcalfe, Robert M and David R Boggs, "Ethernet: distributed packet switching for local computer networks," Communications of the Association for Computing Machinery Inc, 1976, www.acm.org/classics/apr96.
  2,Marsh, David, "Category 6 cable: Gigabit Ethernet over copper," EDN, Dec 9, 1999, pg 71.
  Zimmerman, G and Brett McClellan, "PHY proposal for 10GBase-T: Encoding, mapping and framing," SolarFlare Communications, www.ieee802.org/3/an/public/may04/mcclellan_1_0504.pdf.

附文
  以太网瞄准LAN/WAN边界
  长期以来,以太网采取了大量的光纤物理层选项,不过更便宜更灵活的铜线替代品已经开始使其相形见绌。但是,有一段时间,铜线传输速度在任何距离上都无法跟上光纤传输速度。至少在最初,有关10Gbps铜线以太网标准可行性的讨论被一个由10GbE(10 G位以太网)联盟推动的基于光纤的项目所取代。这个10GbE系列保留了以太网
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