NBASE-T技术正在改变企业以太网网络拓扑

磁学在基于以太网的局域网(LAN)设计中起着重要的作用,尤其是随着网络基础设施的发展以处理NBASE-T技术的发展。集成连接器模块(ICM)为新型多速率以太网LAN设备设计提供理想的解决方案。

通过Bel Magnetic Solutions

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基于云的应用程序不断使用功能强大的移动设备,这些应用程序通过流式传输丰富内容(例如高清视频)的基于云的应用程序,给现有的以太网带来了压力。千兆位(1Gb / s)以太网以及相关的Cat5e和Cat6布线基础架构正迅速成为企业和家庭网络的瓶颈,而企业和家庭网络正努力跟上不断增长的带宽需求。

NBASE-T技术将Cat5e / Cat6电缆的速度提高到5Gb / s

由于已安装的Cat5e和Cat6布线基础设施的“翻新和更换”成本很高,因此10GBASE-T技术目前仅在经济上可行,可以用于新建或翻新。NBASE-T技术的引入可以将现有Cat5e / Cat6电缆的网络速度提高到5Gb / s,最长可达100m,这意味着NBASE-T解决方案已被广泛部署,以向内容创建者,宽带用户和其他用户提供通往数千兆位速度的低成本途径。

自从1970年代初期发展以来,以太网带宽已经大大增加,可以满足局域网计算机不断发展的需求。从最初的10Mb / s开始,以太网速度经历了一系列发展,包括100Mb / s的快速以太网和1Gb / s或1000BASE-T的千兆以太网。电缆标准已经发展为支持这些不断提高的速度,从同轴电缆到非屏蔽双绞线,再到Cat5e和Cat6电缆,这些已构成当今办公室和园区中已安装电缆的大部分。无线接入点和服务器等现代设备和应用程序,以及视频内容和云应用程序的爆炸性增长,对带宽的要求超过了1000BASE-T支持的1Gb / s。

IEEE 802.3ae-2002标准中定义了10GBASE-T或10吉比特以太网标准,以指定支持以高达10Gb / s的速率传输以太网帧所需的联网技术。10GBASE-T的推出比以前的以太网版本更为渐进,部分原因是新技术的每端口成本相对较高,但主要是因为Cat5e / 6电缆基础设施无法完全支持该标准。10GBASE-T需要升级的电缆标准Cat6a,这意味着公司将花费大量成本来替换现有的电缆基础结构。

NBASE-T联盟成立于2014年

为了解决此问题,包括Cisco,Aquantia,NXP和Intel在内的许多行业参与者在2014年成立了NBASE-T联盟,以引入两种中间传输速度的规范:2.5GBASE-T和5GBASE-T。NBASE-T规范已由IEEE批准,并在新标准IEEE 802.3bz中发布。NBASE-T规范包括降档功能,当系统中的噪声太大时,设备可以从理想的10G链接速度降低到5G或2.5G,从而使设备实时地最大化链接速度。N-BASE-T设备可以自动协商以找到网络的最佳速度,即NBASE-T速率,较慢的100Mb / s和1Gb / s,甚至在基础架构允许的情况下甚至为10Gb / s。

NBASE-T支持以太网供电

NBASE-T还支持以太网供电(PoE),这是企业部署以及大型建筑基础结构(如机场,购物中心和体育馆)的基础。涵盖了所有PoE标准,该技术还补偿了由于同一电缆束中链路速度的变化而导致的设备可能遇到的各种不同功率谱。

这一新标准使企业能够利用现有的电缆投资;通过使用符合IEEE 802.3bz标准的新设备替换电缆两端的设备,可以继续使用Cat5e和Cat6安装。

连接到家庭,办公室和园区内的以太网电缆的设备包括以太网交换机,无线接入点,基站和安全摄像机。这些设备将包括PHY,该PHY是实现各种以太网标准的以太网物理层部分的组件:10GBASE-T,NBASE-T,1000BASE-T,100BASE-TX和10BASE-T。图1给出了典型PHY的框图,该框图显示了基于德州仪器(TI)的DP83822 10/100以太网PHY收发器芯片的器件。PHY设备的大多数功能都是数字的,“电磁”除外,这是一种模拟电路,旨在满足IEEE 802.3 10/100 / 1000BASE-T规范的电气接口要求。磁学解决了关键的电气接口要求,包括电气隔离,信号平衡。

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集成连接器模块(ICM)在单个连接器中整合了用于磁性的所有电路,从而节省了PHY板上的空间,并避免了在同一芯片上混合数字和模拟电路。高达10Gb / s的传输速度会凸显任何设计缺陷或物理缺陷,例如电路板布局问题和差分对不匹配,这可能导致电磁干扰(EMI)并导致模块无法满足电磁兼容性(EMC)要求。

ICM对于控制EMI辐射和磁化率至关重要

在这种环境下,ICM是至关重要的组件,因为选择具有适当性能和良好EMI抑制功能的正确LAN磁性组件是控制EMI辐射和磁化率的关键。随着传输速度的不断提高,LAN磁性技术变得越来越复杂,因此LAN系统设计人员需要从著名的磁性材料制造商那里选择正确的磁性解决方案。

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现有的Cat5e和Cat6布线安装正在升级,以利用新的NBASE-T规范提供的更高速度。终端设备(例如交换机和网络访问点(NAP))已被等效的NBASE-T取代,以延长室内布线的使用寿命。

以NBASE-T的更快速度,LAN系统更容易受到EMI的影响,良好的设计是确保系统性能的关键。LAN磁性元件是设计EMI时的关键组件,设计人员应确保他们从经验丰富的供应商那里选择优质的ICM。
 

【摘自Bishop杂志,投稿文章,August 20, 2019】

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