万兆以太网系统链路传输特性参数

描述

关于车载以太网传输链路,存在传输距离为15米和40米的两种说法。这两个说法出自于IEEE802.3,其针对不同应用领域分为两种链路:A型链路和B型链路。

连接器

整条链路允许最多4对线对线连接器并且最大长度为15m的类型是IEEE802.3ch研究的汽车链路类型。

脉冲调幅调制PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式,行业内成熟且常用的低压差分信号(LVDS)采用的是PAM2等级,也称之为NRZ。NRZ(Non-return-to-zero Code)不归零编码使用正、负两种信号电平,正电平代表逻辑1,负电平代表逻辑0,单位时间内传输1bit的逻辑信息。

连接器

LVDS Signal

连接器

Ethernet Signal

连接器

Ethernet Signal

据IEEE802.3,千兆车载以太网采用的是第3等级脉冲(PAM3),Multi-Gig Automotive Ethernet(2.5GBASE-T1, 5GBASE-T1和 10GBASE-T1)采用的是第4级脉冲等级(PAM4)。PAM4使用四个不同的信号电平,单位时间可以传输2bit逻辑信息(如上图示例):00、01、10、11。

连接器

图片摘自IEEE802.3bp/IEEE802.3ch

2.5GBASE-T1、5GBASE-T1和10GBASE-T1研究的目的是在满足IEEE802.3ch规定下的链路运行工作,即单对屏蔽平衡导体可同时支持各个方向2.5 Gb/s、5Gb/s、10Gb /s的有效数据传输。针对于三种物理层传输(PHY)类型来说,链路中的工作频率都是不相同的,相应的工作频率值是由IEEE802.3ch中的公式(149-17)Fmax计算得出。换算系数S则来源于公式(149-1),不同的PHY对应不同的系数,如下

10G(万兆)车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 1 = 4000MHz = 4GHz;

5G车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 0.5 = 2000MHz = 2GHz;

2.5G车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 0.25 = 1000MHz = 1GHz。

连接器

图片摘自IEEE802.3ch

万兆以太网系统链路的传输中,我们需要关注很多特性参数。

特性参数1——插入损耗Sdd21(insertion loss)

如下图,黑色曲线代表的是IEEE802.3ch的10GBASE-T1的极限值,蓝色曲线是手绘的罗森伯格H-MTD®链路测试值。插入损耗指的是发射端和接收端之间发生的信号损耗,数值越小表示性能越好。图中蓝线完全处于黑线范围内,表示H-MTD®系统链路的性能完全满足IEEE802.3ch的要求(2019年实测,被测件为15m长并且中间有4对inline的H-MTD®电缆组件)。

连接器

插入损耗(insertion loss)

被测件15m NG- Auto link with four in lines (1m – 1m – 1m - 8m – 4m)

发射端和接收端之间因接入元件、电缆造成的功率损失,通常也称之为衰减。插入损耗的计算公式为 Sdd21=-10 lg(Pout /Pin),Pout指的是接收端的输出功率,Pin指的是发射端的输入功率。

连接器

电缆组件(cable assembly)的插入损耗包括连接器插入损耗和电缆插入损耗。而电缆的长度越长插入损耗也就越大,在电缆组件中需要选择合适的电缆、合适的长度;在使用过程中需要关注电缆的弯折半径,如果电缆被弯折过度会增加链路的损耗,甚至损坏电缆导体。

  审核编辑:彭菁
 
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