如何實現(xiàn)多速率以太網(wǎng)以更低的成本實現(xiàn)更高的速度

以太網(wǎng)帶寬急劇增加，以支持局域網(wǎng)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(shù)目前只能用于綠地開發(fā)或翻新。NBASE-T 技術(shù)可以使用現(xiàn)有的 Cat5e/Cat5 電纜將網(wǎng)絡速度提高到 6Gbps。

NBASE-T技術(shù)介紹

由基于云的應用程序流式傳輸豐富內(nèi)容（如高清視頻）饋送的強大移動設備的持續(xù)采用正在給現(xiàn)有網(wǎng)絡帶來壓力。1Gbps以太網(wǎng)和相關的Cat5e/Cat6布線基礎設施正迅速成為企業(yè)和家庭網(wǎng)絡的瓶頸，這些網(wǎng)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(shù)目前僅在經(jīng)濟上適用于綠地開發(fā)或翻新。NBASE-T技術(shù)的引入可以將現(xiàn)有Cat5e/Cat6電纜的網(wǎng)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(nèi)容創(chuàng)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(guī)范開發(fā)的背景，然后探討磁性元件在LAN系統(tǒng)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(wǎng)帶寬不斷增加以支持本地網(wǎng)絡需求

自 1970 年代初開發(fā)以來，以太網(wǎng)帶寬急劇增加，以支持局域網(wǎng)不斷變化的需求。從最初的10Mbps開始，以太網(wǎng)速度經(jīng)歷了一系列的發(fā)展，包括100Mbps的快速以太網(wǎng)和1Gbps的千兆以太網(wǎng) - 或1000BASE-T。布線標準已經(jīng)發(fā)展到支持這些不斷增長的速度，從同軸電纜發(fā)展到非屏蔽雙絞線，再到Cat5e和Cat6電纜，這些電纜構(gòu)成了當今辦公室和園區(qū)中安裝的大部分電纜基座?，F(xiàn)代設備和應用，如無線接入點和服務器，以及視頻內(nèi)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。

10GBASE-T 或 10 Gb 以太網(wǎng)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(wǎng)幀所需的網(wǎng)絡技術(shù)。10GBASE-T的推出比以前的以太網(wǎng)版本更加緩慢，部分原因是新技術(shù)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(xiàn)有的電纜基礎設施。

NBASE-T 聯(lián)盟定義的多速率以太網(wǎng)

為了解決這個問題，包括思科、Aquantia、恩智浦和英特爾在內(nèi)的許多行業(yè)參與者于2014年成立了NBASE-T聯(lián)盟，以引入中間傳輸速度規(guī)范 - 2.5GBASE-T和5GBASE-T。NBASE-T規(guī)范已獲得IEEE批準，并在新標準IEEE 802.3bz中發(fā)布。NBASE-T規(guī)范包括降檔功能，當系統(tǒng)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(xié)商以找到網(wǎng)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(wǎng)供電 （PoE），這是企業(yè)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(shù)還補償了設備由于同一電纜束內(nèi)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(yè)能夠利用現(xiàn)有的電纜投資;Cat5e 和 Cat6 安裝可以繼續(xù)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(qū)內(nèi)以太網(wǎng)電纜的設備包括以太網(wǎng)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(xiàn)各種以太網(wǎng)標準的以太網(wǎng)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(wǎng) PHY 收發(fā)器芯片的器件。PHY 器件的大部分功能都是數(shù)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(guī)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(zhì)的以太網(wǎng) PHY 連接

通過集成連接器模塊 （ICM） 節(jié)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(nèi)，從而節(jié)省了PHY板上的空間，并避免在同一芯片上混合使用數(shù)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(huán)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(fā)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(tǒng)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(fā)明者和最大供應商，Bel 擁有最廣泛的 ICM 產(chǎn)品組合。該產(chǎn)品組合包括發(fā)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?qū)崿F(xiàn)2.5GBase-T，以與當前1GBase-T解決方案大致相同的成本將其產(chǎn)品速度和帶寬提高近一倍，實現(xiàn)高達6.9Gbps的速度。

ICM 支持以太網(wǎng)供電 （PoE）

Bel Magnetics ICM 還符合 PoE 標準，用于發(fā)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(shù)和 100% 耐壓測試。ICM 具有行業(yè)標準的封裝和引腳排列，與較舊的 1GBase-T 產(chǎn)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(xiàn)有產(chǎn)品。典型應用包括基站、安全攝像頭、工業(yè)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(xiàn)有的 Cat5e 和 Cat6 安裝以利用 NBASE-T

現(xiàn)有的 Cat5e 和 Cat6 布線裝置正在升級，以利用新的 NBASE-T 規(guī)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(nèi)布線的工作壽命。

在NBASE-T的速度較快時，LAN系統(tǒng)更容易受到EMI的影響，良好的設計是確保系統(tǒng)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(jīng)驗豐富的供應商（如Bel Magnetic Solutions）中選擇高質(zhì)量的ICM。作為網(wǎng)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(shù)創(chuàng)新方面的良好記錄，Bel 通過為新產(chǎn)品開發(fā)的挑戰(zhàn)開發(fā)具有成本效益的解決方案，一直被證明是所選行業(yè)中最重要公司的寶貴供應商。通過將他們在產(chǎn)品設計方面的優(yōu)勢與自己專門設計的制造設施相結(jié)合，Bel 已成為全球強大的競爭對手。

審核編輯：郭婷