双绞线布线环境10GB/S以太网测试挑战

    新的安装及测试指导准则有助于降低外部串扰（AXTalk）

    基于铜缆双绞线的10千兆/秒以太网标准（10GBASE-T） 目前仍处于制定阶段。

    标准中的许多问题和要求均已在最近几个月得到了明确，预计10GB/S以太网标准有望在 2006 年年中确定和发布。本白皮书简要介绍了双绞线的布线要求以及布线系统安装完成后的测量和验证方法。

    10GBASE-T现场测试和验证简介

    布线链路的传输能力不能孤立地进行定义。首先，发送器需要对数字信息进行编码并生成可以传输的电子信号，然后通过布线链路将这些信号发送出去。其次，物理链路必须能够跨越所需的距离将发送器的信号传输给接收器，并保证接收器输入端的信号质量。最后，接收器也必须满足一组性能参数，确保通过链路到达的信号符合技术要求，从而保证成功实现自己的功能。因此必须要认真了解发送器的要求、信号编码方式、接收器的能力以及链路的传输特性，并将它们作为一个整体来考虑。

    电气和电子工程师协会（IEEE）制定了IEEE 802.3 以太网标准，并对标准进行维护。10 GB/S 以太网工作组将建立 802.3an 标准。IEEE 利用自己的专长设计并确定了主动电子子系统，并与电信行业协会 （TIA） 和国际标准化组织 （ISO） 等电缆标准主要制定机构联手确立了布线通道的性能规格。

    自建立之日起，FlukeNetworks就积极参加TIA 和 ISO 研究委员会的各项活动。在 Fluke Networks 的推动下，一套行之有效的外部串扰 （AXTalk） 测量方法得以成形。外部串扰是双绞线布线链路发送 10 GB/S 以太网 （10GbE） 信令的一个关键性能参数。我们将会解释这些参数的含义以及测试方法。

    在现场验证安装好的10GBASET双绞线时，需要用到Cat 6 TIA/EIA-568-B 文*档中指定的所有测试参数。这些参数包括插入损耗、回波损耗、线对到线对近端串扰、综合近端串扰、线对到线对远端串扰、综合远端串扰、传播延时、长度以及延迟时差。

    10GBASE-T的测试限制与最高频率为250MHz 的 Cat 6 的测试限制完全相同，但为了支持 10 GB/S 以太网技术获得更高的数据传输速率，这些测试的频率范围和性能要求被扩大到了 500 MHz.此外，现场验证 10 GB/S 以太网必须涉及到本白皮书中讨论的外部串扰测试参数。

    了解外部串扰及其对10GB/S性能的影响

    10GBASE-T信令需要频率高达500MHz 的布线带宽，这明显比 1000BASE-T（1 千兆/秒以太网）的 100 MHz 带宽的要求高了很多。这些频率非常高，因此必须为布线测试参数增加一组重要的干扰测定参数。这组新的测试参数就被称为外部串扰。

    串扰测量的是一段双绞线布线链路中一个线对到另一个线对的信号耦合。这种耦合会在线对中产生噪音干扰，因此我们并不需要它。串扰的效果和一条受噪音干扰的传输线非常类似。接收器无法从串扰产生的噪音中区分出链路另一端发送器发来的信号。在数据通信活动中，串扰是一个关键的性能参数。串扰程度随着信号发送频率的提高而加深，而信号频率越高，衰减也越严重（信号在沿着链路传输时变得越来越弱）。正是因为这两种效应的存在，我们才需要找到这样一个频率：串扰产生的噪音与发送器发来的信号相等。对于100mCat 5e 通道，这个频率通常在 120 MHz 左右，对于整个 Cat 6 通道，通常在 240 MHz 左右。

    电子设备如果不具备先进的数字信号处理技术，就无法在这个频率左右甚至更高的频率上实现可靠的信号传输。这一现象为双绞线的带宽设置了一个限制。

    近端串扰（或曰“NEXT”）测量的是布线链路中发出测试信号或干扰信号的那一端的串扰信号。图1说明了一个具有两个线对的系统中的近端串扰。如果同时在多个线对上进行信号传输，就像在1000BASET 和 10GBASET 中那样，则还必须考虑并测试远端串扰 （FEXT）（参见图 2）。

    图1和图2 中描述的串扰发生在同一条电缆的线对之间（线对包在同一个电缆外皮中）。外部串扰和这种现象完全相同，只不过是串扰耦合发生在不同但相邻两条布线链路中的线对之间。

    外部串扰是非屏蔽双绞线（UTP）的一个亟待解决的难题，因为对于采用UTP 布线的 10GbE 应用场合而言，它是最主要的干扰或噪音源。图 3 显示了相邻电缆中的线对对其中一个线对产生的外部串扰。

    外部串扰的测量将包括线对之间的外部近端串扰和外部远端串扰。由于必须评估线束中众多线对对接受测试的线对（通常称为受害线对）所造成的总体影响，因此应为线束中的线对计算并评估综合外部近端串扰（PSANEXT）及综合外部远端串扰（PSAFEXT）。

    测试外部串扰

    本节将介绍外部串扰的测量方法和测试策略。测量方法介绍的是一些测试工具的硬件和软件配置，这些工具用来测量相邻电缆中线对之间的串扰。测试策略讨论的是布线系统测试的实现方式。在大多数情况下，测试所有可能的线对组合的外部串扰从经济角度讲并不可行或者难以承受。

    DTX-1800CableAnayzer？测试仪主要用于提供测试外部串扰参数所需的带宽，FlukeNetworks 基于这种测试仪开发了一些试验性的测量工具和测量技术。这些技术经过不断的发展，目前已被很多电缆制造商用于实验室和现场测试，为其生成外部串扰参数的特征。外部串扰模块将会在开发周期结束后随同 DTX-1800 一起提供。

    测量方法

    当使用验证测试仪来测试电缆的近端串扰性能时，主测试仪和远端测试仪应分别连接到同一条电缆的两端，而且这两个设备应使用接受测试的链路来同步它们的测量过程。如果测量外部近端串扰，则应使用DTX永久链路适配器将DTX-1800 主设备和DTX-1800 远端设备连接到不同的电缆，如图 4 所示。

    为使主设备和远端设备能够同步执行测量过程，需要在这两个设备之间建立一条连接。请将一个特殊的外部串扰模块插到DTX-1800设备的背面，插入位置与DTX-MFM 等光纤损耗测试模块的插入位置相同。在为这两个设备都装上外部串扰模块之后，可使用标准跳线连接这两个模块并建立同步所需的链路。此时，接受测试的布线链路的远端还未连接到测试仪设备。链路末端的开路将会对测试信号产生明显的反射。为避免远端产生发射，对测量过程和测量的准确性产生干扰，必须要在这两个链路的末端安装一个特殊的端接插头。图 4 显示了为测试线束中两条电缆之间线对到线对外部近端串扰而配置的 DTX-1800 主测试仪设备和远端测试仪设备之间的连接。两条布线链路之间的所有近端串扰线对组合共有16 种。按图 4 所示的方式配置之后，DTX-1800 会在大约 30 秒内用 1 到 500 MHz 之间的频率测量这 16 种线对到线对组合的外部近端串扰。

    图5显示了用来测量一个线束中几条电缆之间线对到线对外部远端串扰的DTX 测试仪的连接。这两个测试仪设备现在连接到了此线束的不同末端。测试仪设备必须要配备我们在前面提到的用来测量外部近端串扰的外部串扰模块。您可以使用测量时不用的备用布线链路或链路在 DTX-1800 主设备和 DTX-1800 远端设备之间建立同步路径。对于测试中涉及到的链路，开路端必须使用测试外部近端串扰时所用的插头进行端接。此方法已在现场应用中取得了很好的使用效果。测试仪的一个非常重要的性能参数是底线噪声 （Noise Floor），它允许测试仪非常准确地测量出非常小的线对到线对外部串扰信号。

（编辑：ASP站长网）