解析布線系統(tǒng)性能及價格的比較
了解布線系統(tǒng)性能及價格的數(shù)據(jù)還是比較常用的，于是我們給布線系統(tǒng)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(fā)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(wǎng)的傳輸速率數(shù)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(wǎng)連接成本的比較
市場經濟的規(guī)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(wǎng)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(tǒng)的布線系統(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)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(shù)的布線系統(tǒng)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(shù)據(jù)圖中可以看出,電子設備的成本是整個1000BASE-T網(wǎng)絡投資的主要成本。
對1000BASE-T 網(wǎng)卡成本的深入分析
朗訊公司的1000BASE-T網(wǎng)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(shù)量大致與486 CPU相當,如此規(guī)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(tǒng)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(xiàn)1000BASE-T PHY芯片采用的基礎 DSP技術非常復雜,世界上只有少數(shù)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(xiàn)
在關于如何在4線對UTP電纜上實現(xiàn)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(shù)據(jù)。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(xiàn)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(xiàn)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?shù)娜毕?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(xiàn)在所有的局域網(wǎng)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(shù)的衰減失真，剩余失真部分可以使用簡單的數(shù)字均衡器進行補償。
反射損耗/回波:需要采用復雜的數(shù)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(fā)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(xiàn)。
克服近端串音干擾需要復雜的數(shù)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(tǒng)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(xiàn)4線對的基本PAM-5編碼、均衡和延遲補償?shù)裙δ堋?/P>
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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)方法就是在廣泛"借鑒" 1000BASE-T標準,同時又避免采用復雜數(shù)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(shù)據(jù)傳輸速率增加一倍,以500Mbps速率傳輸數(shù)據(jù),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(shù)字抵消電路 ,例如不需要近端串音干擾抵消電路。由于發(fā)送和接收線對的數(shù)量減少了一半,因此用于編碼、均衡和延遲補償電路的數(shù)量也相應減少了,減少的數(shù)量根據(jù)每線對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊罂赡軙兴煌?然而PHY芯片的晶體管總數(shù)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(tǒng)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(shù)量級的發(fā)展趨勢,客戶必須不斷升級他們的局域網(wǎng)速度以滿足對帶寬增長的需要。盡管目前100BASE-TX以太網(wǎng)的布線系統(tǒng)性能及價格指標已經被大多數(shù)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(zhàn)。在超5類電纜布線系統(tǒng)中,用于克服電纜的性能局限性的晶體管數(shù)量超過了PHY芯片內晶體管總數(shù)的50%,而在6類布線系統(tǒng)中由于可以不使用數(shù)字補償電路,因此大大降低了到桌面的千兆以太網(wǎng)的價格。
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