以太網帶寬急劇增加,以支持局域網不斷變化的需求,但由于安裝布線基礎設施的成本很高,10GBASE-T技術目前只能用于綠地開發或翻新。NBASE-T 技術可以使用現有的 Cat5e/Cat5 電纜將網絡速度提高到 6Gbps。
NBASE-T技術介紹
由基于云的應用程序流式傳輸豐富內容(如高清視頻)饋送的強大移動設備的持續采用正在給現有網絡帶來壓力。1Gbps以太網和相關的Cat5e/Cat6布線基礎設施正迅速成為企業和家庭網絡的瓶頸,這些網絡正在努力跟上不斷增長的帶寬需求。
由于安裝的 Cat5e/Cat6 布線基礎設施的“淘汰和更換”成本很高,10GBASE-T 技術目前僅在經濟上適用于綠地開發或翻新。NBASE-T技術的引入可以將現有Cat5e/Cat6電纜的網絡速度提高到5Gbps,長度可達100米,這意味著NBASE-T解決方案正在得到廣泛部署,為內容創建者、寬帶消費者和其他人提供低成本的多千兆位速度。
本文先討論NBASE-T規范開發的背景,然后探討磁性元件在LAN系統設計中的重要作用,以及集成連接器模塊(ICM)的選擇在設計任何LAN設備時如何成為關鍵。
以太網帶寬不斷增加以支持本地網絡需求
自 1970 年代初開發以來,以太網帶寬急劇增加,以支持局域網不斷變化的需求。從最初的10Mbps開始,以太網速度經歷了一系列的發展,包括100Mbps的快速以太網和1Gbps的千兆以太網 - 或1000BASE-T。布線標準已經發展到支持這些不斷增長的速度,從同軸電纜發展到非屏蔽雙絞線,再到Cat5e和Cat6電纜,這些電纜構成了當今辦公室和園區中安裝的大部分電纜基座。現代設備和應用,如無線接入點和服務器,以及視頻內容和云應用的爆炸式增長,需要比1BASE-T支持的1000Gbps更多的帶寬。
電纜類型 | 帶寬 | 100米處最大速度 |
第5類 | 100兆赫 | 1兆字節 |
第5類 | 100兆赫 | 2.5兆升頻 |
第6類 | 250兆赫 | 5兆字節 |
第6a類 | 500兆赫 | 10兆字節 |
10GBASE-T 或 10 Gb 以太網標準在 IEEE 802.3ae-2002 標準中定義,以指定支持以高達 10Gbps 速率傳輸以太網幀所需的網絡技術。10GBASE-T的推出比以前的以太網版本更加緩慢,部分原因是新技術的每個端口成本相對較高,但主要是由于Cat5e / 6電纜基礎設施不能完全支持該標準。10GBASE-T需要升級的電纜標準Cat6a,這意味著公司將花費大量成本來更換現有的電纜基礎設施。
NBASE-T 聯盟定義的多速率以太網
為了解決這個問題,包括思科、Aquantia、恩智浦和英特爾在內的許多行業參與者于2014年成立了NBASE-T聯盟,以引入中間傳輸速度規范 - 2.5GBASE-T和5GBASE-T。NBASE-T規范已獲得IEEE批準,并在新標準IEEE 802.3bz中發布。NBASE-T規范包括降檔功能,當系統中的噪聲太大時,允許設備通過從理想的鏈路速度10G降至5G或2.5G來實時最大化鏈路速度。N-BASE-T設備可以自動協商以找到網絡的最佳速度,無論是NBASE-T速率,較慢的100Mbps和1Gbps,如果基礎設施允許,甚至是10Gbps。
NBASE-T 還支持以太網供電 (PoE),這是企業部署以及大型建筑基礎設施(如機場、購物中心和體育場館)的基礎。涵蓋所有PoE標準,該技術還補償了設備由于同一電纜束內鏈路速度不同而可能遇到的各種不同功率譜。
這一新標準使企業能夠利用現有的電纜投資;Cat5e 和 Cat6 安裝可以繼續使用,方法是將電纜兩端的設備更換為符合 IEEE 802.3bz 標準的新設備。
需要磁性元件來滿足 PHY 到電纜接口要求
連接到家庭、辦公室和園區內以太網電纜的設備包括以太網交換機、無線接入點、基站和安全攝像頭。這些設備將包括一個PHY,一個實現各種以太網標準的以太網物理層部分的組件:10GBASE-T,NBASE-T,1000BASE-T,100BASE-TX和10BASE-T。典型 PHY 的框圖如圖 1 所示,其中顯示了基于 德州儀器 DP83822 10/100 以太網 PHY 收發器芯片的器件。PHY 器件的大部分功能都是數字的,但“磁性”除外,這是一種模擬電路,旨在滿足 IEEE 802.3 10/100/1000BASE-T 規范的電氣接口要求。磁性元件滿足關鍵的電氣接口要求,包括電氣隔離、信號平衡、共模抑制、阻抗匹配和EMC改進,因此磁性電路對PHY的操作至關重要。
圖 1:與 MAC 和物理介質的以太網 PHY 連接
通過集成連接器模塊 (ICM) 節省關鍵電路板空間
ICM將磁性元件的所有電路集成到連接器內,從而節省了PHY板上的空間,并避免在同一芯片上混合使用數字和模擬電路。高達 10Gbps 的傳輸速度突出了任何設計缺陷或物理缺陷,例如電路板布局問題和差分對不匹配,這可能導致電磁干擾 (EMI) 并導致模塊不符合電磁兼容性 (EMC) 要求。
在這種環境下,ICM是一個關鍵組件,選擇具有適當性能和良好EMI抑制的正確LAN磁性元件是控制EMI發射和敏感性的關鍵。隨著速度的提高,LAN磁性元件變得越來越復雜,LAN系統設計人員需要從Bel等知名磁性元件制造商那里選擇合適的磁性元件。
作為集成連接器模塊 (ICM) 的發明者和最大供應商,Bel 擁有最廣泛的 ICM 產品組合。該產品組合包括發布的2.5GBase-T ICM系列,包括以下型號:
0826-1X1T-HT-F
0826-1X4T-HT-F
2250331-1
這些連接器使用戶能夠實現2.5GBase-T,以與當前1GBase-T解決方案大致相同的成本將其產品速度和帶寬提高近一倍,實現高達6.9Gbps的速度。
ICM 支持以太網供電 (PoE)
Bel Magnetics ICM 還符合 PoE 標準,用于發送或接收 0 至 60 W,以及所有 IEEE 802.3 10/100Base-T 至 2.5GBase-T 電氣要求,包括 RL、IL、共模參數和 100% 耐壓測試。ICM 具有行業標準的封裝和引腳排列,與較舊的 1GBase-T 產品引腳對引腳/封裝兼容,使客戶能夠在不更改電路板布局的情況下升級現有產品。典型應用包括基站、安全攝像頭、工業控制設備、視頻顯示單元和 802.11ac Wi-Fi 無線接入點。連接器有許多不同的 LED 顏色組合和選項,具有 30 或 50 微英寸鍍金觸點和多種機械選項。
升級現有的 Cat5e 和 Cat6 安裝以利用 NBASE-T
現有的 Cat5e 和 Cat6 布線裝置正在升級,以利用新的 NBASE-T 規范提供的更高速度。交換機和 NAP 等終端設備正在被等效的 NBASE-T 取代,以延長建筑物內布線的工作壽命。
在NBASE-T的速度較快時,LAN系統更容易受到EMI的影響,良好的設計是確保系統性能的關鍵。LAN磁性元件是設計EMI時的關鍵組件,設計人員應確保他們從經驗豐富的供應商(如Bel Magnetic Solutions)中選擇高質量的ICM。作為網絡和電信應用集成連接器模塊(ICM)設計和銷售的全球領導者,Bel最近推出了一系列連接器,以最低的成本提供升級到NBASE-T的途徑。
憑借在技術創新方面的良好記錄,Bel 通過為新產品開發的挑戰開發具有成本效益的解決方案,一直被證明是所選行業中最重要公司的寶貴供應商。通過將他們在產品設計方面的優勢與自己專門設計的制造設施相結合,Bel 已成為全球強大的競爭對手。
審核編輯:郭婷
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