萬(wàn)兆以太網(wǎng)系統(tǒng)鏈路傳輸特性參數(shù)

關(guān)于車(chē)載以太網(wǎng)傳輸鏈路，存在傳輸距離為15米和40米的兩種說(shuō)法。這兩個(gè)說(shuō)法出自于IEEE802.3，其針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域分為兩種鏈路：A型鏈路和B型鏈路。

整條鏈路允許最多4對(duì)線(xiàn)對(duì)線(xiàn)連接器并且最大長(zhǎng)度為15m的類(lèi)型是IEEE802.3ch研究的汽車(chē)鏈路類(lèi)型。

脈沖調(diào)幅調(diào)制PAM是脈沖載波的幅度隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式，行業(yè)內(nèi)成熟且常用的低壓差分信號(hào)（LVDS）采用的是PAM2等級(jí)，也稱(chēng)之為NRZ。NRZ（Non-return-to-zero Code）不歸零編碼使用正、負(fù)兩種信號(hào)電平，正電平代表邏輯1，負(fù)電平代表邏輯0，單位時(shí)間內(nèi)傳輸1bit的邏輯信息。

LVDS Signal

Ethernet Signal

Ethernet Signal

據(jù)IEEE802.3，千兆車(chē)載以太網(wǎng)采用的是第3等級(jí)脈沖（PAM3），Multi-Gig Automotive Ethernet（2.5GBASE-T1， 5GBASE-T1和 10GBASE-T1）采用的是第4級(jí)脈沖等級(jí)（PAM4）。PAM4使用四個(gè)不同的信號(hào)電平，單位時(shí)間可以傳輸2bit邏輯信息（如上圖示例）：00、01、10、11。

圖片摘自IEEE802.3bp/IEEE802.3ch

2.5GBASE-T1、5GBASE-T1和10GBASE-T1研究的目的是在滿(mǎn)足IEEE802.3ch規(guī)定下的鏈路運(yùn)行工作，即單對(duì)屏蔽平衡導(dǎo)體可同時(shí)支持各個(gè)方向2.5 Gb/s、5Gb/s、10Gb /s的有效數(shù)據(jù)傳輸。針對(duì)于三種物理層傳輸（PHY）類(lèi)型來(lái)說(shuō)，鏈路中的工作頻率都是不相同的，相應(yīng)的工作頻率值是由IEEE802.3ch中的公式（149-17）Fmax計(jì)算得出。換算系數(shù)S則來(lái)源于公式（149-1），不同的PHY對(duì)應(yīng)不同的系數(shù)，如下

10G（萬(wàn)兆）車(chē)載以太網(wǎng)的工作頻率為

Fmax = 4000 X 1 = 4000MHz = 4GHz；

5G車(chē)載以太網(wǎng)的工作頻率為

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

2.5G車(chē)載以太網(wǎng)的工作頻率為

Fmax = 4000 X 0.25 = 1000MHz = 1GHz。

圖片摘自IEEE802.3ch

萬(wàn)兆以太網(wǎng)系統(tǒng)鏈路的傳輸中，我們需要關(guān)注很多特性參數(shù)。

特性參數(shù)1——插入損耗Sdd21（insertion loss）

如下圖，黑色曲線(xiàn)代表的是IEEE802.3ch的10GBASE-T1的極限值，藍(lán)色曲線(xiàn)是手繪的羅森伯格H-MTD?鏈路測(cè)試值。插入損耗指的是發(fā)射端和接收端之間發(fā)生的信號(hào)損耗，數(shù)值越小表示性能越好。圖中藍(lán)線(xiàn)完全處于黑線(xiàn)范圍內(nèi)，表示H-MTD?系統(tǒng)鏈路的性能完全滿(mǎn)足IEEE802.3ch的要求（2019年實(shí)測(cè)，被測(cè)件為15m長(zhǎng)并且中間有4對(duì)inline的H-MTD?電纜組件）。

插入損耗（insertion loss）

被測(cè)件15m NG- Auto link with four in lines （1m – 1m – 1m - 8m – 4m）

發(fā)射端和接收端之間因接入元件、電纜造成的功率損失，通常也稱(chēng)之為衰減。插入損耗的計(jì)算公式為 Sdd21=-10 lg（Pout /Pin），Pout指的是接收端的輸出功率，Pin指的是發(fā)射端的輸入功率。

電纜組件（cable assembly）的插入損耗包括連接器插入損耗和電纜插入損耗。而電纜的長(zhǎng)度越長(zhǎng)插入損耗也就越大，在電纜組件中需要選擇合適的電纜、合適的長(zhǎng)度；在使用過(guò)程中需要關(guān)注電纜的彎折半徑，如果電纜被彎折過(guò)度會(huì)增加鏈路的損耗，甚至損壞電纜導(dǎo)體。