10GBASE-T 高速乙太網路(Gigabit Ethernet)介紹

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乙太網路演進史上,10Gbps規範的時間較早,IEEE組織於2006年就推出802.3an協議,即為10GBASE-T之乙太網路協議。該協議規範了RJ-45接口和雙絞線傳輸介質的10 Gbps乙太網路傳輸速率。

10GBASE-T沿用先前乙太網路規範,但每對線的總傳輸資料提升至2.5Gbps,訊號則採用16級脈衝幅度調製(PAM-16)方式傳輸,每一個電壓振幅皆代表著3.125bit的資料,故每對傳輸線實際傳輸率僅為800Mbps,

大大降低了對傳輸頻寬的要求,並增加了有效傳輸距離。佈線距離則依據纜線等級不同,CAT-6 型纜線傳輸距離可達55公尺,而CAT-6A型纜線則可達到100米。

什麼是10GBASE-T?

10GBASE-T是一種使用銅纜雙絞線連接的以太網規範,對應的是2006年發布的IEEE 802.3an標準,可以在非屏蔽或屏蔽雙絞線(超六類或以上 )上實現10Gbit/s傳輸,最遠傳輸距離長達100m。

 

10GBASE-T的優勢

  • 向後兼容性:10GBASE-T標準作為一種互操作技術,可以與現有的千兆以太網交換機兼容(通常與Cat6a或Cat7網絡跳線搭配使用),在降低布線成本的同時,輕鬆升級至10G網絡。

  • 低延遲:眾所周知,1000BASE-T的延遲一般在12微秒以上,而10GBASE-T由於數據吞吐量較大,延遲比1000BASE-T低三倍以上,大約在2微秒至4微秒之間。

  • 使用方便:(10GBASE-T)鏈路最遠傳輸距離長達100m,足以支持幾乎所有的數據中心拓撲結構,您還可以使用配線架靈活管理銅纜,有效提高機架/機櫃空間利用率。

  • 低成本:用於系統布線時,超六類網線通常比相同長度的光纖跳線更為便宜,因此使用10GBASE-T可以極大節省數據中心的運營成本。

 
測試上如果要進行2.5/5GBase-T驗證,將可視乙太網路晶片支援的規格分別選擇NBase-T/MGBase-T進行測試,兩者與現行的測試項目基本大同小異,

2.5G/5G/10GBase-T之測試規範做整理如下



 

10GBase-T 實體層電性測試

乙太網路測試一般分為時域(Time-Domain)測試、諧波失真(Distortion)測試、振幅(Amplitude)測試與回波損耗(Return Loss)測試四個類別:

  • 時域(Time-Domain)測試相對之前沒有太大的改變,只是對抖動(Jitter)要求變得更嚴謹,詳細的測試波型會在下個章節進行說明 
  • 諧波失真(Distortion)測試採用傳輸線性度(Transmitter Linearity)進行衡量,透過要求待測物發出兩個頻率的訊號,觀測其互相干擾之噪聲以進行驗證。
  • 振幅(Amplitude)測試方面,10GBASE-T測試的難點來源於PAM16的調製方式。由於產生16個不同幅度的脈衝,其複雜性使部分常見的測試也都難以實現,如100BASE-TX眼圖測試中的MAU測項或模板測試(1000BASE-T)的Point A, B, C等。

IEEE組織利用頻譜方面的測量,以功率譜密度(Power Spectral Density, PSD)的方式來衡量如此多層級的複雜電位訊號,透過分析頻譜計算單位時間內不同頻率訊號的能量值,針對如PAM-16多層級的複雜電位進行驗證。

  • 回波損耗(Return Loss)測試部分,仍然需要一台訊號源來輸出並掃描各個頻率,頻率範圍須達到500MHZ,遠高於1000BASE-T要求的100MHZ。
  • Transmit Clock Frequency 要求待測物進入測試模式2,同時四對傳輸線上發送2個+16電位與2個-16電位所組成之循環數據,模擬一個200 MHZ的Clock Frequency,測量此頻率的同時,規範要求誤差比率需小於50ppm。
  • Transmitter Timing Jitter 測試與Transmit Clock Frequency測試非常類似,同樣是進入測試模式2。規範要求抖動的RMS值應在5.5ps範圍之內。
  • Transmitter Linearity Test 需要求待測物進入測試模式4,由待測物發出一組雙音(Dual Tone)訊號,即兩個頻率相近、幅度相等的正弦波。此測試用無雜散動態範圍(Spurious-Free Dynamic Range, SFDR)來計算,即頻譜最大振幅之RMS幅度與次最大噪聲成分或諧波失真成分RMS值之比。

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