没有人必须告诉工程师现代设备需要高速数据传输。然而，确保维持这些高速度继续挑战我们的全部能力。当需要在整个系统中以最高速度提供数据时，工程师仔细查看所有组件(包括电缆和连接器)是有道理的。

本文概述了最相关的参数，这些参数确定连接器和/或电缆组件是否可以提供所选协议的速度。为新的数字系统或技术选择正确的协议需要咨询信誉良好的连接系统供应商，以帮助设计团队做出正确的决策。

那么“通信协议”实际上定义了什么?它是用于在计算系统或电信中或之间交换消息的数字消息格式和规则的系统。通信协议可以包括信令、认证以及错误检测和纠正功能。协议可以部署为硬件、软件或两者兼有。系统设计人员和组件供应商必须就相关通信协议达成一致，以确保新技术的正常运行和运行。

通信协议IEC 11801

国际标准ISO / IEC 11801规定了通用电信布线系统(结构化布线)，它适用于各种应用，模拟与ISDN电话，各种数据通信标准，楼宇控制系统，工厂自动化等。该标准定义了几种双绞线铜互连的链路/信道类别和布线类别，这些互联在所需信道性能的最大频率上有所不同。

IEC 11801标准中有一组参数可用于帮助定义平衡的布线性能。最相关的列表如下。

图1A
 

插入损耗(IL)

插入损耗或衰减是指线对中发送信号的幅度随频率的变化而减小的情况。

图1B

回损(RL)

回波损耗是指线对中反射信号强度的测量值(在发射信号的电缆的同一侧测量)。信号反射是由于阻抗不匹配造成的(通常由制造默认值引起)。

图1C
 

近端串扰(NEXT)

近端串扰(NEXT)是传输干扰的幅度与在另一个线对上产生此干扰的信号幅度之比，可在信号发射的同一侧测量。

图1D
 

远端串扰(FEXT)

远端串扰(FEXT)是传输的干扰幅度和产生这种干扰的信号幅度施加在另一个线对上的比率。传输的干扰是在发射信号的电缆的另一侧测量的。

组件类别和平衡布线性能

根据ISO / IEC标准，结构化布线组件(例如电缆、连接硬件和跳线)是通过性能类别进行表征，并且配对形成由电信工业协会(TIA)标准中的性能等级描述的永久链路或信道，组件和布线均以性能类别进行表征。

ISO / IEC 11801定义了组件类别和平衡布线性能等级之间的以下对应关系：

* 5类组件提供D类平衡布线性能;

* 6类组件提供E级平衡布线性能;

* 6A类组件提供EA级平衡布线性能;

* 7类组件提供F级平衡布线性能;

* 7A类组件提供FA级平衡布线性能。

* ISO / IEC 11801定义了所有类别在频率范围内必须达到的性能。ISO / IEC 11801还定义了针对应用类型推荐的平衡布线类。

这是一个如何将这些类应用于系统设计的实际示例。您需要使用5类(Cat.5)组件来生成可用于以太网1000base-T应用(千兆以太网，IEEE 802.3ab)的D类平衡布线。

制造商还应该考虑USB 2.0协议不那么严重，只需要在0-400MHz频率范围内的最小插入损耗值。其他常见参数(如回波损耗、近端串扰和远端串扰)未在USB 2.0规范中指定。USB 2.0标准能够传输高达480兆比特每秒(mbps)或60兆字节/秒(MBps)的传输速率。相比之下，较新的USB 3.0协议可以处理高达5 gbps(640 MBps)的传输数据速率。这使其速度是USB 2.0的十倍。

设计规则和模拟

为特定数据协议设计连接解决方案需要优化连接器和电缆的设计。功能解决方案的第一个条件是具有能够处理指定通信协议的连接器。

每个协议都需要连接器的特定设计规则。所有这些特定规则都组合用于多协议连接器。软件仿真是此设计过程的完美工具，因为它允许设计人员检查所设计的连接器/电缆组件与目标协议的兼容性。设计修改的效果可以立即在时间和频域中进行评估，这使得优化设计具有高置信度，因此连接器将完美匹配所需的协议。

图2
 

表征和认证

一旦针对定义的协议优化了设计，就需要测试物理产品原型。此测试是为新技术设计和开发高质量连接解决方案的关键步骤。如果没有测试，制造商可能会在生产过程中遇到代价高昂的问题，或者可能在现场遇到问题。

测量电缆组件的S参数，并与协议规范中定义的目标值(例如USB 3.0、HDMI、以太网)进行比较。如果其中一个参数失败，将对设计进行迭代循环，直到电缆组件满足所有协议要求。此时，产品才可以声明为“协议兼容”。

如果连接器解决方案达到特定速度(如USB 3.0(5 Gbit /秒))是至关重要的，那么设计人员应与其连接器供应商合作以获得特定的电缆建议。它将节省供应商应该已经完成的试验和错误，以找到最适合制造商应用的解决方案。

图3
 

总结

了解连接解决方案对通信协议的影响使您可以构建更强大的解决方案。您可以通过在设计周期的早期接近此挑战来避免“数据瓶颈”。目标是构建一个在其应用程序的生命周期中完美无瑕地执行的系统。仔细查看您的连接器和连接解决方案，与专业组织一起彻底测试原型，而这有助于您充满信心地前进。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)