铜缆10G以太网标准进展介绍

以太网标准的技术类型经历了快速的发展变化，从粗缆的10Base5发展到细缆的10Base2，再到双绞线10Base-T、快速以太网5类线传输的100Base-TX、3类线传输的100BaseT4和光纤传输的100BaseFX，随后又出现了千兆以太网接口，包括短波长光传输1000Base-SX、长波长光传输1000Base-LX以及5类线传输1000Base-T。今年6月，IEEE又正式通过了802.3ae以太网标准。
　　
　　2003年9月IEEE 802.3an 10GBase-T 工作组的成立，标志着铜缆10G 以太网标准正在发展之中。由于预计支持10GBase-T电子的复杂性，工作组放弃了早期支持5e类的目标，而最低限度符合6类电缆的确切最大距离仍未确定。此项目的最终强制性目标是6类或更好的电缆，传输距离至少为55至100米。许多人期望，随着芯片设计师进徊缴钊氡鞠钅浚??⒌男录际跄茉黾悠胀?类电缆的最小保证距离。6类最低规格的余量也将延长其距离。
　　
　　正在酝酿中的10GBase-T标准将支持新线路上的10G以太网，其传输距离可达100米，而现有的线路传输距离只有55米。今年3月，IEEE任务组召开会议，开始起草10GBase-T（或称为802.3an）标准。标准的第一稿草案将在今年完成，任务组希望在2006年最终完成这项标准。
　　
　　由于10GBase-T的研究还在初始阶段，目前还没有就信号的编码方式达成共识，而且所需的带宽也没有确定。不过对于10GBase-T的带宽要求会处于500MHz至625MHz之间。4对线的通道中的噪声主要包括近端串扰（包括综合近端串扰）、远端串扰（包括综合远端串扰）、回波损耗等，通道中无关联的信号还有外部串扰和背景噪声等。
　　
　　为了得到4对铜缆上的千兆速率，高级数字信号处理技术被用于消除电缆对之间的串扰以及信号反射的影响。但是电缆外部的噪声是难以消除的，如来自外部或邻近电缆的电磁干扰、电缆噪声以及邻近的串扰都使有线传输距离难以达到100米。
　　
　　为了解决这个问题，电缆规范的TIA（Telecommunications Industry Association）小组委员会致力于满足传输距离达到55米的额外需求。为了满足美国市场对100米距离的需求，现有的电缆规范还需进行重大的改进，这可能导致产生用于10GBase-T的独立电缆系统。TIA电缆小组委员会现在承担了这项任务。
　　
　　小组委员会将开发一种新型物理层实体PHY（Physical Layer Entity），它与现有的10G媒体访问控制层（Media Access Control，MAC）和IEEE模块中的千兆媒体独立接口（Gigabit Media Independent Interface，XGMII）相接。PHY包括传输、接收和管理从电缆系统中恢复的编码信号等功能。PHY基于脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM），利用PAM技术，具有离散幅度的脉冲对信息进行编码。这也是现在100Base-T和1000Base-T技术中所使用的调制技术，但是码元速率和数字信号处理技术都将得到提高。
　　
　　现在有PAM12和PAM8两种类型的PAM编码。PAM12的码元速率为825M/s，它的波特率低于PAM8，因为PAM8的码元速率为1000M/s。有些资料表明，PAM8的噪声忍受能力比PAM12高20%以上。PAM8将抽样信号值分成了8个不同的电压级，每级之间的差异大于PAM12，这就使每个样本级的判定变得更简单。
　　
　　另一种需要考虑的技术是THP（Tomlinson-Harashima Precoding），它取得已知信号的值并在传输之前进行补偿。低密度奇偶性校验是一种普通的编码方法，它可以降低信噪比，而信噪比是判定比特错误率所必需的，它可与THP一起降低所需的传输功率。