单对以太网布线是未来的发展方向
25年多以来,用于语音和数据应用的结构化线缆系统已经标准化为4对,包括平衡UTP、ScTP或Sc / FTP电缆(现在支持30米8类高达40 Gb/s)。其主要驱动力是一直需要更多带宽来满足各种客户需求。
突然之间,对楼宇自动化、“智能”系统和“物联网”(IoT)的兴趣正在改变下一代线缆系统的范围。与典型的数据应用相比,用于照明、HVAC、占位、访问控制和其他智能系统的传感器需要非常小的带宽。传感器在由控制器轮询或由外部事件触发时仅传输几个字节的数据。
这波网络设备所需的带宽不足导致IEEE开发了一种新的以太网协议,该协议旨在通过一对UTP/STP电缆进行操作。100Base-T1和1000Base-T1已经推出几年,但其目的是通过现有的四对电缆在主要工业设施中增加总带宽。
一个新的以太网技术
2018年3月,IEEE 802.3cg单对以太网工作组在芝加哥附近会面,继续确定10Base-T1(假定名称)的电气要求。工作组预计该标准将于2019年6月获得批准。
802.3cg的目标:
•10Base-T1s ——15米链路段,最多4个直插式连接器,工作频率范围为0.3-200MHz。
•10Base-T1L——1000米链路段,最多10个直插式连接器,工作频率范围为0.1-20MHz。
•25米混合段具有8个或更多节点(网络设备)
•支持点对点和有源干线应用中的802.3bu 1对电源数据线。
•支持汽车和工业安装
LAN安装人员所熟悉的安装要求中会有一个重大变化,即链接中允许的连接器数量。工业环境是100Base-T1的主要目标市场,这些设施中的电缆穿过密封的外壳和电缆通道进入受保护的设备。
由于电子设备成本低、体积小、功耗极低,10Base-T1与现有的单对以太网技术相比具有众多优势,并有望成为未来传感器、执行器和其他低数据消耗设备的布线首选。
随着网络越来越普遍,这个新系统的应用也将远远超出建筑布线。例如,车辆也变得“智能”,从而呈现在未来的汽车应用中。
电缆考虑因素
支持10Base-T1应用的电缆要么非常小巧紧凑,要么大而且坚固耐用。在商业安装中,设计人员需要处理数百或数千个设备和传感器。由于管理的电缆众多,因此路由更小肯定更好。在这里,我们可以看到24个AWG导体套在薄夹套中,以可以减小电缆的横截面尺寸。在最高200MHz的频率下,没有外部串扰问题,因此可以将电缆捆绑得更紧,而不用担心信号干扰。Cat 6A UTP电缆通常采用厚夹套构造,以增加电缆束中导体之间的间距,从而减少500MHz时外部串扰的影响。
对于允许1000米链路的工业设施,考虑因素则完全不同。长链路会遭受增加的插入损耗(衰减),这有两种方式得到解决。首先,10Base-T1的1000m链路拓扑结构将使用工作在20MHz的PHY(以太网收发器),而15m PHY的工作频率为200MHz。衰减与长度和频率成正比。因此,较长的电缆会增加衰减,而将频率限制在20MHz可以降低它。但这还不够,1000米连接段的电缆导线直径可达18AWG,这样就进一步降低了衰减。
ANSI/TIA和ISO/IEC标准组现在正在进行描述,以定义802.3cg/10Base-T1的电缆和连接器。
正在开发的单对布线标准
ANSI/TIA和ISO/IEC结构化布线标准组都在为商业和工业安装(具有一系列支持的数据速率和距离)中的单对布线开发规范。
TIA已开始研究新的单对布线标准,该标准将作为TIA-568.5发布。该标准将定义单对布线,以支持10 Mb/s至100米,100 Mb/s至15米和1 Gb/s至15和40米。该电缆还将支持PoE的替代方案Power over Data Line(PoDL,数据线供电)。在单个24 AWG对上,PoDL将提供高达50瓦的功率。
TIA还开始着手修订TIA-1005工业布线标准,该标准将定义布线以支持10 Mb/s至1000米。为了抵消这种长电缆上的信号损失,该应用的导体尺寸将增加到18 AWG。
ISO正在进行类似的工作。ISO 11801-9906 Ed.1和11801-6 Ed.1 / Amd.1标准将涵盖10/100 /1000 Mb/s单对布线的商用布线规范,11801-3 Ed.1 / Amd.1将定义布线工业应用。
RJ45的终结?
TIA和ISO都在选择一种新的单对连接器,用于支持这些应用。他们希望连接器的前部区域尺寸为RJ45的一半到三分之一,支持18-26 AWG的导体尺寸,支持1安培电流,可以屏蔽或不屏蔽。已经有五家制造商在2018年2月的最新TIA TR-42.7会议和ISO SC25 / WG3会议上提出了他们的第一批提案。
外形尺寸范围包括从代替光纤套圈的具有金属触点的LC型连接器,到现有的4对“cat 7”连接器的单对新品种。两个委员会都希望在2018年10月之前通过一系列投票选出连接器。
给出相关提议的连接器公司表示,他们将放弃“插头”和“插孔”部分之间接口的任何知识产权,允许任何公司制造与所选设计兼容的连接器。预计知识产权将保留在电缆和连接器之间的接口上。这是连接器公司可以在新连接器的速度、完整性和简便性方面进行创新的地方。
单对布线的现场测试规范还有很长的路要走。我们知道1 Gb/s应用的电缆将在高达600MHz的频率下进行测试,大多数现有的电缆认证器可以测试高达1 GHz的频率。目前已知的是需要进行哪些测试以及通过/失败标准是什么,并且在400MHz以上的频率下,外来串扰成为问题。虽然预计应用将允许UTP电缆,但明智的集成商可能决定选择STP来消除对外部串扰的任何担忧。
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