解析布線系統性能及價格的比較
了解布線系統性能及價格的數據還是比較常用的，于是我們給布線系統性能及價格分別做一個比較，在這里拿出來和大家分享一下，希望對大家有用。
今天,我們無法想像未來15年信息科技發展到何種程度,但有一件事是可以確定的:那就是們對于傳輸帶寬的無止境的追求。摩爾定律在今后30年中仍然有效,即每18個月CPU的處理能力將增加一倍。換句話說,每隔5年我們需要在局域網的傳輸速率數字后面增加一個零。因此,我們必須不斷滿足帶寬增長的需要。
10/100/1000兆 UTP 局域網連接成本的比較
市場經濟的規律是:一旦需要的程度超越了價格/支付能力的藩籬,就形成了購買力。我們將使用這一論點對以太網市場進行深入分析,下面以朗訊科技有限公司的產品為例,分析構建辦公室水平布線系統的布線系統性能及價格的關系。目前,全世界共安裝了大約8500萬套10BASE-T 連接設備。10BASE-T水平布線的總價格為每用戶247美元。其中并沒有包括計算機、服務器和干線局域網電子設備的價格。100BASE-T水平布線的總價格為每用戶363美元。由于使用5類電纜來升級3類電纜,因此布線安裝成本上升30%。電子設備的成本從82美元上升到148美元。1000BASE-T水平布線的總價格為每用戶1620美元。由于布線系統僅使用超5類電纜(Power Sum)來替代5類電纜,因此布線的成本上升12%。目前大多數的布線系統使用的電纜是與超5類電纜相兼容的。其中,電子設備的成本從148美元上升到1380美元。只有那些有強烈需求的用戶才可能追加這樣大的投資。我們從數據圖中可以看出,電子設備的成本是整個1000BASE-T網絡投資的主要成本。
對1000BASE-T 網卡成本的深入分析
朗訊公司的1000BASE-T網卡產品,其主要成本集中在稱為物理層芯片(PHY芯片)的地方。造成物理層芯片價格昂貴的原因主要有以下三個:
◆芯片尺寸:在PHY芯片上集成了約100萬個晶體管,數量大致與486 CPU相當,如此規模的集成電路的制造成本很高。
◆封裝形式:由于芯片工作時產生的熱量很高,因此必須使用特殊的陶瓷封裝來取代傳統的塑料封裝。這使得每端口的價格增加了約240美元 。
◆復雜程度:實現1000BASE-T PHY芯片采用的基礎 DSP技術非常復雜,世界上只有少數幾個生產廠商掌握了該技術。這種情況限制了競爭,從而抬高了產品價格。
1000BASE-T 物理層的實現
在關于如何在4線對UTP電纜上實現1000Mbps傳輸速率這個問題上,IEEE802.3ab委員會存在許多分歧。經過激烈爭論后,委員會最終決定采用一種被稱為PAM-5的編碼來傳輸數據。在傳輸帶寬不超過100MHz電纜的每個線對上,這種編碼可以很容易地實現250Mbps的傳輸速率。利用雙向雙工傳輸技術,我們可以在每個線對兩個方向上實現1000Mbps的傳輸速率。
1000BASE-T 電纜缺陷及補償技術
1000BASE-T電纜存在一些需要電子設備容忍或補償的缺陷,包括衰減、反射損耗、近端串音干擾、遠端串音干擾和外部串音干擾等。
衰減:以均衡的形式進行簡單補償
當信號在電纜中傳播了一定的距離后,它的幅度要減小。因此,現在所有的局域網電子設備都使用了某種均衡技術來補償衰減失真,例如設計采用4個標準的補償設置: 0～25米、 25～50米、 50～75米、 75～100米。這種模擬均衡器可以補償大多數的衰減失真，剩余失真部分可以使用簡單的數字均衡器進行補償。
反射損耗/回波:需要采用復雜的數字抵消電路
當信號在電纜中傳輸時,最理想的情況是它只沿著一個方向傳輸。但實際上,一部分信號將反射回信號的發送端,所以我們必須采取有效的措施來降低反射信號的強度 ,而且
需要對抵消的程度進行控制。因此,回波抵消器需要集成度很高的芯片 (大約集成了30萬個晶體管)來實現。
克服近端串音干擾需要復雜的數字抵消電路
近端串音干擾噪聲將對每個收信端產生相同的影響,因此,在電纜信道的每一端都需要12個近端串音干擾抵消器。這使得設備的復雜程度又增加了 (大約需要集成20萬個晶
體管)。
遠端串音干擾和外部串音干擾可忽略不計
在超五類電纜中,我們還應該考慮遠端串音干擾和外部串音干擾的影響,對于與超5類電纜兼容的信道來說,這兩種類型的噪聲可以忽略不計。
小結：布線系統性能及價格的比較
在PHY芯片中,有50%的晶體管是用來克服電纜性能缺陷的,如圖2所示,其中最多的晶體管是用于反射損耗和回波抵消電路部分,大約需要100萬個,其次是用于近端串音干擾抵
消電路。也就是說,在PHY芯片中,只有 50%的晶體管用于實現4線對的基本PAM-5編碼、均衡和延遲補償等功能。
例子:6類電纜簡化設備復雜性
在6類電纜上,我們可以采用許多方式實現千兆傳輸速率。但采用新方法和未經證明的方法的問題在于:它們需要相當長的設計時間和實現標準化。因此,一種更快的方法是盡可能多地"借用"其他標準。這里我們描述的實現方法就是在廣泛"借鑒" 1000BASE-T標準,同時又避免采用復雜數字抵消電路的基礎上,依靠具有超出250MHz帶寬的改進性能的布線電纜而提出的。
我們將每個線對上的數據傳輸速率增加一倍,以500Mbps速率傳輸數據,此時傳輸頻譜范圍為0～250 MHz。接收器對于最小抖動產生的高于167MHz的頻譜分量可以忽略不計 (頻譜效率為3bits/Hz),同時6類電纜本身固有的改良性能能夠保證信道滿足PSNEXT、 FEXT以及外部串音干擾的要求,因此無須使用復雜的數字抵消電路 ,例如不需要近端串音干擾抵消電路。由于發送和接收線對的數量減少了一半,因此用于編碼、均衡和延遲補償電路的數量也相應減少了,減少的數量根據每線對高速數據傳輸的要求可能會有所不同,然而PHY芯片的晶體管總數將減少50%以上,因此可以采用結構更簡單、率更低的塑封PHY芯片設計,降低成本。所以,盡管6類電纜布線的安裝成本增加了40美元,但所采用的電子設備的成本降低了380美元,因此這個系統的成本降低了340美元。
結論
CPU的處理能力保持5年增加一個數量級的發展趨勢,客戶必須不斷升級他們的局域網速度以滿足對帶寬增長的需要。盡管目前100BASE-TX以太網的布線系統性能及價格指標已經被大多數用戶所接受,但1000BASE-T將面臨電子設備復雜性,特別是PHY芯片的復雜性所帶來的挑戰。在超5類電纜布線系統中,用于克服電纜的性能局限性的晶體管數量超過了PHY芯片內晶體管總數的50%,而在6類布線系統中由于可以不使用數字補償電路,因此大大降低了到桌面的千兆以太網的價格。
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