|
5類和6類數(shù)字通信電纜的傳輸性能分析
（作者未知） 2009/7/30
（接上頁）/N為：
S/N=-10Lg(10-NEXT(F)/10)-α（f）L (5)
下面分別計算5、6類纜在此類應(yīng)用中各種不同傳輸速率時的誤碼率。在局域網(wǎng)中由于傳輸?shù)氖蔷匦尾ǎ盘栔泻卸喾N頻率成分，其功率譜見圖1。
所以計算100Mb/S凈數(shù)據(jù)速率時（用4B/5B編碼傳輸速率為125Mb/s）的S/N不能用f=125MHz簡單地代入式（3），而應(yīng)在整個信號頻帶內(nèi)求平均。
5類纜用于100BASE-T2和FDDI時，一對發(fā)送信號，一對接收信號，所以PSNEXT=NEXT（f）,代入式（6）得：
同樣地，6類纜用于同樣的網(wǎng)絡(luò)時，
應(yīng)用MATLAB數(shù)學(xué)軟件對式（7）和式（8）進(jìn)行數(shù)值計算，帶寬用Bb=1.25r(r為傳輸速率),得到5、6類纜在各種不同速率下的（S/N）AV(dB)(見下表3)。
表3中的S/N還沒有將白高斯噪聲（AGWN）、符號間干擾（ISI）、語音傳輸線對的振鈴干擾、用戶電力線干擾、廣播干擾考慮在內(nèi)，所以要將表3中的（S/N）再扣除1dB的裕度后，代入P（ε）公式（9），得到在不同傳輸速率下的BER，數(shù)值也列于表3中。
從計算結(jié)果可見，5類電纜在100Mb/s傳輸速率（物理層鏈路速率）時，BER為10-7，滿足數(shù)據(jù)通信的使用要求（一般為10-6級）。但當(dāng)速率提高時，BER顯著上升，5類纜不能再使用。而6類纜在200Mb/s時的BER相當(dāng)于5類纜在100Mb/s時的BER，所以6類纜可用到200Mb/s的速率。
上面的計算結(jié)果沒有考慮信道編碼增益，由于4B/5B碼的信道編碼增益，實際的BER還要低一點。
2.2 千兆比以太網(wǎng)中的計算
在千兆比以太網(wǎng)1000BASE-T中，四對線同時全雙工傳輸，每對線實際傳輸速度250Mb/s,取消4B/5B編碼，而用其他FEC編碼，五電平傳輸，前后兩者S/N增益和損耗抵消。1000BASE-T的噪聲環(huán)境示意如圖3所示。下面計算四對線同方向傳輸時，遠(yuǎn)端串音對BER的影響。
圖3 1000BASE-T近端和遠(yuǎn)端串音模型
TXM為發(fā)送機(jī)，RXM為接收機(jī)
根據(jù)IEC1156-5標(biāo)準(zhǔn)草案，5、6類纜的等電位遠(yuǎn)端串音，防衛(wèi)度的功率和（PSELFEXT），即三對線對一對線干擾的總功率為：
5類：PSELFEXT（f）=62.3-20lgf (dB) (10)
6類：PSELFEXT（f）=72.3-20lgf (dB) (11)
在1000BASE-T中，四對線同時在同一方向傳輸1000Mb/s的數(shù)據(jù)速率，每對線傳輸250Mb/s，在這種情況下，遠(yuǎn)端串音是主要干擾源。IEC61156-5標(biāo)準(zhǔn)草案給出了PSELFEXT指標(biāo)，根據(jù)PSELFEXT的定義，它就是某一線對接收端的S/N，所以，一個線對接收端的平均S/N為（250Mb/s時）：
5類纜：
考慮還有其它干擾源，如結(jié)構(gòu)回波損耗（SRL）時，扣除3dB裕度，將（S/N）=20dB代入式（9），得BER為4×10-7，滿足數(shù)據(jù)通信的要求。
6類纜：
同樣，扣除3dB裕度后，按式（9）得BER小于10-12。
可見，近端串音的影響要比遠(yuǎn)端串音大。同時，由于四對線經(jīng)串/并變換后高速傳輸同一數(shù)據(jù)，對四對線的傳播時延τ的一致性提出了更高的要求。IEC-46C/436，437/CDV文件中對6類纜規(guī)定：任意兩對線在4MHz到最高頻率范圍內(nèi)，在10±2℃與40±1℃所測得的時延差均不得超過45μs/100m。
3 時延對數(shù)據(jù)幀丟失的影響
在以太網(wǎng)100BASE-TX等網(wǎng)絡(luò)中以IEEE 802.3為標(biāo)準(zhǔn)，采用CSMA/CD媒體接入?yún)f(xié)
議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)幀的最小長度為512bits。如幀長小于512bits，就會發(fā)生當(dāng)幀發(fā)送完以后（如發(fā)生沖突）還檢測不到?jīng)_突的情況，造成數(shù)據(jù)幀的丟失（如圖4所示）。
根據(jù)YD/T1019-1999標(biāo)準(zhǔn)，5類纜的電磁波傳播速度不小于0.65c,c為光在真空中的傳播速度。假如傳播100m，實際傳播速度為0.65c，則傳播時間為100/（3×108×0.65）=0.513μs，在這段時間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財?shù)為100Mb/s×0513μs=51.3bits。考慮包括終端軟線在內(nèi)的循環(huán)時間（Round Trip Timing）,所以每米電纜時延為1.112bits�？紤]如圖5所示的簡單網(wǎng)絡(luò)，終端DTE1到DTE2是最遠(yuǎn)路徑，其跨度為A（100m）+B（5m）+C（100m）。A段（未完，下一頁）
|