NEXT近端串?dāng)_是什么問題?從詩人的角度來闡述
我曾經(jīng)上過一位教授的課,這位教授喜歡用兩種方式來解釋各種概念。首先,他會深入發(fā)掘某個概念背后的數(shù)學(xué)理念,在黑板上寫滿各種方程式,并闡述它們之間的關(guān)系。他將這稱之為“工程師的視角”。之后,他會再對這個概念做一次解釋,但這次,完全不涉及數(shù)學(xué)。他將這稱之為“詩人的視角”。
那么,為什么通訊電纜是雙絞線結(jié)構(gòu),而輸電電線卻是直的?這完全是出于帶寬的考慮。電力信號的頻率很低,因此無需擔(dān)心帶寬,但這卻是通訊電纜需要考慮的問題。沿著電線傳輸?shù)母哳l信號會產(chǎn)生磁場,在臨近電纜中引起感應(yīng)信號。這些感應(yīng)信號被稱為“串?dāng)_”,因為在使用老式的模擬電話線路時,你經(jīng)??梢月牭诫娫捴械谋尘皩υ?,而這正是感應(yīng)信號造成的。
想象一下,你電腦的網(wǎng)絡(luò)接口正在傳輸一個信號。當(dāng)一個信號從發(fā)送端線路發(fā)出時,接收端線路會同時產(chǎn)生一個感應(yīng)信號。這樣麻煩就來了,因為根據(jù)以太網(wǎng)的運行規(guī)則,如果其他人在“發(fā)言”(發(fā)送信號),你就得停止“發(fā)言”。但如果你的計算機每次試圖“發(fā)言”的時候,它都能聽到自己的發(fā)言,所以會立刻停止信號發(fā)送動作。如此一來,連電子郵件都發(fā)送不出去了。
事實上,感應(yīng)信號的強度要比原始信號小很多倍,如此一來這個問題就沒那么嚴(yán)重了。但信號接收器需要非常靈敏。這是因為高頻信號在電纜中傳輸時會發(fā)生衰減。例如,IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)對1000BASE-T雙絞線的信號規(guī)定最大損耗值為24dB,相當(dāng)于信號抵達(dá)你的計算機以太網(wǎng)接口相比從遠(yuǎn)端發(fā)射時的原始強度衰減6%。所以串?dāng)_信號不得超過這個水平。距離計算機接口越遠(yuǎn),接收信號的強度就越大,也越不容易受到串?dāng)_的影響。這意味著距離發(fā)射器最近的地方串?dāng)_問題最嚴(yán)重,因此這里的關(guān)鍵指標(biāo)就被稱為近端串?dāng)_(NEXT)。
工程師們有很多巧妙的方法來解決近端串?dāng)_(NEXT)的問題。首先,數(shù)據(jù)信號會以“差分”模式編碼并輸入電纜,意思是一根導(dǎo)線上的每一個正脈沖都會同相對應(yīng)的配對導(dǎo)線上的負(fù)脈沖形成匹配。這意味著電纜會產(chǎn)生強度相同但極性相反的電磁場,二者會相互抵消,從而消除串?dāng)_。但如果只是讓一對電纜彼此間保持平行,其中一根電纜會距離一個磁場更近,因此一根電纜的電磁場會比另一根稍強,最終還是會存在稍許串?dāng)_。
第二個方法是把電纜擰成麻花狀。這種方法會令電纜之間的距離發(fā)生變化,時而更靠近正極導(dǎo)線,時而更靠近負(fù)極導(dǎo)線。這有利于抵消感應(yīng)效應(yīng),減少甚至消除串?dāng)_。但如果線對的絞距相同,則有可能在整個距離中與磁場保持相同的間距,造成更大的串?dāng)_。這時就需要引入第三根電纜,讓線對擁有不同的絞距,從而令它們在整個傳輸距離中不會與同一根導(dǎo)線保持相同的距離。
不同的絞距正是當(dāng)你在使用電纜測試儀測試線對時發(fā)現(xiàn)它們有著不同長度的原因。如果將線對解開,平直地伸展開來,絞距大的電纜要更長一些。長度差異通常在5%或者更多。TIA標(biāo)準(zhǔn)對電纜長度的限制以最短的線對為準(zhǔn)。
盡管導(dǎo)線在模塊(RJ-45)連接器中只在一小段距離中呈平行狀態(tài),但在安裝好的鏈路中,它們通常是最主要的近端串?dāng)_致因。而且在安裝連接器時,即使稍稍多解開一點纏繞也可能顯著增強感應(yīng)效應(yīng),導(dǎo)致鏈路認(rèn)證失敗。
較新的設(shè)計方案則通過其他方法來獲得更好的抗串?dāng)_性能,包括通過在電纜中使用隔層,更仔細(xì)地控制絞距,以及將線對粘合在一起。而一些新的技術(shù),例如10GBASE-T和PoE,對鏈路的要求不僅僅是更優(yōu)秀的抗串?dāng)_性能。但在談到優(yōu)質(zhì)布線時,串?dāng)_依然是最重要的參數(shù)之一。
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