解析布线系统性能及价格的比较

了解布线系统性能及价格的数据还是比较常用的，
于是我们给布线系统性能及价格分别做一个比较，在这里拿出来和大家分享一下，希望
对大家有用。今天,我们无法想像未来15年信息科技发展到何种程度,但有一件事是可以确定的:那就是们对于传输带宽的无止境的追求。摩尔定律在今后30年中仍然有效,即每18个月CPU的处理能力将增加一倍。换句话说,每隔5年我们需要在局域网的传输速率数字后面增加一个零。因此,我们必须不断满足带宽增长的需要。10/100/1000兆 UTP 局域网连接成本的比较市场经济的规律是:一旦需要的程度超越了价格/支付能力的藩篱,就形成了购买力。我们将使用这一论点对以太网市场进行深入分析,下面以朗讯科技有限公司的产品为例,分析构建办公室水平布线系统的布线系统性能及价格的关系。目前,全世界共安装了大约8500万套10BASE-T 连接设备。10BASE-T水平布线的总价格为每用户247美元。其中并没有包括计算机、服务器和干线局域网电子设备的价格。100BASE-T水平布线的总价格为每用户36
3美元。由于使用5类电缆来升级3类电缆,因此布线安装成本上升30%。电子设备的成本从82美元上升到148美元。1000BASE-T水平布线的总价格为每用户1620美元。由于布线系统仅使用超5类电缆(Power Sum)来替代5类电缆,因此布线的成本上升12%。目前大多数的布线系统使用的电缆是与超5类电缆相兼容的。其中,电子设备的成本从148美元上升到1380美元。只有那些有强烈需求的用户才可能追加这样大的投资。我们从数据图中可以看出,电子设备的成本是整个1000BASE-T网络投资的主要成本。对1000BASE-T 网卡成本的深入分析朗讯公司的1000BASE-T网卡产品,其主要成本集中在称为物理层芯片(PHY芯片)的地方。造成物理层芯片价格昂贵的原因主要有以下三个:◆芯片尺寸:在PHY芯片上集成了约100万个晶体管,数量大致与486 CPU相当,如此规模的集成电路的制造成本很高。◆封装形式:由于芯片工作时产生的热量很高,因此必须使用特殊的陶瓷封装来取代传统的塑料封装。这使得每端口的价格增加了约240美元 。◆
复杂程度:实现1000BASE-T PHY芯片采用的基础 DSP技术非常复杂,世界上只有少数几个生产厂商掌握了该技术。这种情况限制了竞争,从而抬高了产品价格。1000BASE-T 物理层的实现在关于如何在4线对UTP电缆上实现1000Mbps传输速率这个问题上,IEEE802.3ab委员会存在许多分歧。经过
激烈争论后,委员会最终决定采用一种被称为PAM-5的编码来传输数据。在传输带宽不超过100MHz电缆的每个线对上,这种编码可以很容易地实现250Mbps的传输速率。利用双向双工传输技术,我们可以在每个线对两个方向上实现1000Mbps的传输速率。1000BASE-T 电缆缺陷及补偿技术1000BASE-T电缆存在一些需要电子设备容忍或补偿的缺陷,包括衰减、反射损耗、近端串音干扰、远端串音干扰和外部串音干扰等。衰减:以均衡的形式进行简单补偿当信号在电缆中传播了一定的距离后,它的幅度要减小。因此,现在所
有的局域网电子设备都使用了某种均衡技术来补偿衰减失真,
例如设计采用4个标准的补偿设置: 0～25米、 25～50米、 50～75米、 75～100米。这种模拟均衡器可以补偿大多数的衰减失真，剩余失真部分可以使用简单的数字均衡器进行补偿。反射损耗/回波:需要采用复杂的数字抵消电路当信号在电缆中传输时,最理想的情况是它只沿着一个方向传输。但实际上,一部分信号将反射回信号的发送端,
所以我们必须采取有效的措施来降低反射信号的强度 ,而且需要对抵消的程度进行控制。因此,回波抵消器需要集成度很高的芯片 (大约集成了30万个晶体管)来实现。克服近端串音干扰需要复杂的数字抵消电路近端串音干扰噪声将对每个收信端产生相同的影响,因此,在电缆信道的每一端都需要12个近端串音干扰抵消器。这使得设备的复杂程度又增加了 (大约需要集成20万个晶体管)。远端串音干扰和外部串音干扰可忽略不计在超五类电缆中,我们还应该考虑远端串音干扰和外部串音干扰的影响,对于与超5类电缆兼容的信道来说,这两种类型的噪声可以忽略不计。小结：布线系统性能及价格的比较在PHY芯片中,有50%的晶体管是用来克服电缆性能缺陷的,如图2所示,其中最多的晶体管是用于反射损耗和回波抵消电路部分,大约需要100万个,其次是用于近端串音干扰抵消电路。也就是说,在PHY芯片中,只有 50%的晶体管用于实现4线对的基本PAM-5编码、均衡和延迟补偿等功能。例子:6类电缆简化设备复杂性在6类电缆上,我们可以采用许多方式实现千兆传输速率。但采用新方法和未经证明的方法的问题在于:它们需要相当长的设计时间和实现标准化。因此,一种更快的方法是尽可能多地"借用"其他标准。这里我们描述的实现方法就是在广泛"借鉴" 1000BASE-T标准,同时又避免采用复杂数字抵消电路的基础上,依靠具有超出250MHz带宽的改进性能的布线电缆而
提出的。我们将每个线对上的
数据传输速率增加一倍,以500Mbps速率传输数据,此时传输频谱范围为0～250 MHz。接收器对于最小抖动产生的高于167MHz的频谱分量可以忽略不计 (频谱效率为3bits/Hz),同时6类电缆本身固有的改良性能能够保证信道满足PSNEXT、 FEXT以及外部串音干扰的要求,因此无须使用复杂的数字抵消电路 ,例如不需要近端串音干扰抵消电路。由于发送和接收线对的数量减少了一半,因此用于编码、均衡和延迟补偿电路的数量也相应减少了,减少的数量根据每线对高速数据传输的要求可能会有所不同,然而PHY芯片的晶体管总数将减少50%以上,因此可以采用结构更简单、率更低的塑封PHY芯片设计,降低成本。所以,尽管6类电缆布线的安装成本增加了40美元,但所采用的电子设备的成本降低了380美元,因此这个系统的成本降低了340美元。结论CPU的处理能力保持5年增加一个数量级的发展趋势,客户必须不断升级他们的局域网速度以满足对带宽增长的需要。尽管目前100BASE-TX以太网的布线系统性能及价格指标已经被大多数用户所接受,但1000BASE-T将面临电子设备复杂性,特别是PHY芯片的复杂性所带来的挑战。在超5类电缆布线系统中,用于克服电缆的性能局限性的晶体管数量超过了PHY芯片内晶体管总数的50%,而在6类布线系统中由于可以不使用数字补偿电路,因此大大降低了到桌面的千兆以太网的价格。