双绞线10Gbps以太网规格将成IEEE标准

韩国舞族

    IEEEStandardsAssociation（IEEE-SA）标准委员会，日前批准了以太网规格“IEEE802.3an-2006（10GBASE-T）”（使用双绞线，速度为10Gbit/秒，数据传输距离为100m）。这是以太网普及促进团体“以太网联盟”等机构宣布的。IEEE-SA是IEEE中主管标准规格制订的组织，此次的批准为最终决定。该规格将上报至2006年7月的IEEE802委员会总会，成为正式的IEEE规格。

    10GBASE-T主要规定了物理层上的信号处理方式，但除此之外还规定了事实上的双绞线标准。具体而言，调制方式采用的是“16值PAM（pulseamplitudemodulation）”和“128-DSQ（doublesquare）”的组合方式，预强调(Preemphasis)方式采用的是“Tomlinson-Harashima Precoding”等。双绞线缆方面，设想采用4对8芯的6e类、6a类、7类共三种。纠错码采用“LDPC（low density parity check）码”。同时还采用了“Traning”技术，在通信前交换低速通信数据、检测传输路径的噪音状况。

    从实效角度出发，采用12值多值码

    调制方式中的16值PAM为每码分配4bit的方式，多值度高。多值度高的话，在同样10Gbit/秒的传输速度下就可以把符号传输速率降到800M符号/秒，具有使接收器模拟电路和线缆设计更轻松的优点。而且，所使用的频带较低，电信号的波形不易失真，还具有传输距离可延长的优点。

    但是高多值度也有缺点。由于电信号的波形差异小，A-D转换器需要高精度。另外，接收方读取信号时需要的S/N加大。与低多值度相比，误码率增大，接收灵敏度降低。

    反之，降低多值度时的优缺点刚好与高多值度时相反。为此，在10GBASE-T制订之初，就对8值PAM、10值PAM和12值PAM等调制方式进行了探讨。但各种方式都是各有长短。每个码分配3bit的8值PAM方面，多值度稍低一些。而10值和12值方面，由于信号的映射（Mapping）问题，所以存在的课题是码利用率低。索性用16值PAM来提高利用率，但又出现了多值度过高的问题。

    最近，IEEE802.11an工作组最终还是倾向于码的利用率，采用了16值PAM。不过，与美国Broadcom提议的128-DSQ相结合，选择了实际多值度接近12值PAM的方式。具体而言，就是给16值PAM的2个码分配7bit，相当于每个码分配3.5bit。从码的利用率角度看，这是一种最节省的信号配置。

    10-2的比特误码率通过LDPC码降至10-12

    调制方式采用16值PAM后，如果不采取其它措施的话，由于接收端所需的S/N增大，所以信号的传输误码率就会非常大。这一问题通过纠错码LDPC码得到了解决。据参与规格制订的美国Aquantia介绍：“不使用LDPC码时的比特误码率非常低，100m传输时只有10-2，而使用LDPC码之后，可达到10-12。”比特误码率为10-2时，IP数据包事实上无法传输，但如果是10-12的话，就可以准确传输。

    LDPC码将1723bit的数据改为2048bit码组来传输。不过，不是将所有数据都进行编码，而是附在一个码组后，发送1536bit的非编码数据。

    线缆采用专用新规格，传输距离终于延长到100m

    之所以设想3种线缆，原因是现有的6类和6e类很难传输100m。6e类的保证传输距离只有55m。1000BASE-T等使用的5e类线等在规格制订之初并没有考虑采用。

    10GBASE-T最初的目标是100m传输，事实上是通过专门为10GBASE-T而制订规格的6a来实现的。6a类的特点是：（1）与6相比“绞数”更多；（2）4对绞线的绞数各不相同；（3）为减小线间的串扰，把线径加大了1.4倍；（4）可覆盖高达625MHz的频带。

    100m传输也可以使用另一线缆规格即7类来实现，但该线缆为屏蔽型双绞线（STP），价格高达到5e类等的3倍左右。

    能胜过光纤的10Gbit/秒以太网吗？

    10GBASE-T的问题是亮相稍晚了一些。10Gbit/秒以太网方面，4年前已经出现了光纤版的10GBASE-LR等技术。而且使用同轴线缆的10GBASE-CX4和可实现60Gbit/秒的高速传输的InfiniBand等竞争规格也已开始普及。

    而且，最近使用双绞线的优势也稍稍减弱了一些。因为在光纤1Gbit/秒前后的传输方面，柔性与铜线差不多的光纤产品已经问世，光电转换元件和接头的小型化趋势也在加快。曾参与过10GBASE-T制订的一位日本国内技术人员认为：“光通信用的各部件的成本今后还会进一步降低。铜线和双绞线就一定便宜这一说法已经不能成立了。”