10BASE-T1L單對(duì)以太網(wǎng)電纜長(zhǎng)度和鏈路性能
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隨著 10BASE-T1L 以太網(wǎng)在各個(gè)行業(yè)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的應(yīng)用出現(xiàn)，每個(gè)應(yīng)用都帶來(lái)了成功部署該技術(shù)需要解決的新挑戰(zhàn)。一個(gè)常見的要求是支持多種電纜類型。在某些情況下，這些電纜已用于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，并且經(jīng)常出現(xiàn)在現(xiàn)有安裝中。10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)中電纜定義的靈活性允許此類電纜的再利用，從而創(chuàng)造了優(yōu)于其他技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
本文引用地址：http://2s4d.com/article/202504/469551.htm這種靈活性引發(fā)了常見問題，例如是否可以使用任何電纜實(shí)現(xiàn) 1 公里，或者性能是否與電纜類型無(wú)關(guān)。鏈路性能和覆蓋范圍取決于電纜的特性，而電纜的特性又取決于電纜的結(jié)構(gòu)。本文總結(jié)了與該技術(shù)相關(guān)的電纜特性，描述了電纜長(zhǎng)度的依賴性作為這些特性的函數(shù)，并提供了已測(cè)試的電纜列表。
高級(jí)物理層和 10BASE-T1L
高級(jí)物理層 （APL） 規(guī)范和 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 規(guī)范（圖 1）是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的不同標(biāo)準(zhǔn)，但它們不應(yīng)互換使用。IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)定義了 10BASE-T1L 物理層，用于通過(guò)獨(dú)立于應(yīng)用的單根雙絞線進(jìn)行長(zhǎng)距離以太網(wǎng)通信。
圖1. 用于過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用的 APL 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ㄗ螅?。用于樓宇自?dòng)化技術(shù)的線形和環(huán)形拓?fù)洌ㄓ遥?/span>APL 標(biāo)準(zhǔn)在 IEEE 802.3cg 的基礎(chǔ)上增加了額外的規(guī)范和定義，以便在本質(zhì)安全環(huán)境中的過(guò)程控制應(yīng)用中可以使用相同的物理層。這意味著任何 APL 器件都符合 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)據(jù)層，但不是數(shù)據(jù)線的供電），但并非每個(gè) 10BASE-T1L 器件都符合 APL 標(biāo)準(zhǔn)。
APL 文檔包括數(shù)據(jù)層和系統(tǒng)定義的規(guī)范，涵蓋電磁兼容性 （EMC） 性能、電纜屏蔽連接和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞确矫妗?/p>
例如，如圖 1 所示，APL 規(guī)范定義了同一網(wǎng)絡(luò)中兩種類型的數(shù)據(jù)鏈路：支線和中繼。支線鏈路直接連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，長(zhǎng)度不能超過(guò) 200 m，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的本質(zhì)安全環(huán)境，在 1.0 V p-p 傳輸電平下運(yùn)行。連接現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)或?qū)⑸嫌芜B接到最近的電源開關(guān)的干線可延伸至 1,000 m，并以 2.4 V p-p 傳輸電平運(yùn)行。
在其他 10BASE-T1L 應(yīng)用程序中，例如樓宇自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用程序，不需要 APL 合規(guī)性。因此，支線和樹干的概念并不相關(guān)。事實(shí)上，這項(xiàng)技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡芤蛐切蔚骄€形或環(huán)形或這些的組合而異。
傳輸電平可以根據(jù)功率限制或抗噪性進(jìn)行選擇，而與傳感器或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的放置位置無(wú)關(guān)。這允許更靈活地使用電纜，因?yàn)?2.4 V p-p 傳輸電平可以獨(dú)立于鏈路所在的位置使用，從而對(duì)電纜中的信號(hào)損失具有更高的容忍度，并且電纜的標(biāo)稱阻抗不那么嚴(yán)格。以下部分將更詳細(xì)地探討這一點(diǎn)。
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電纜特性
電纜必須滿足的鏈路段特性符合 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)，在同一文檔的第 146.7 小節(jié)中指定。本小節(jié)規(guī)定了插入損耗、回波損耗、最大鏈路延遲、差分到共模轉(zhuǎn)換（用于非屏蔽電纜）和耦合衰減（用于屏蔽電纜）的限值。
此外，對(duì)于涉及本質(zhì)安全的應(yīng)用，例如安裝在爆炸性區(qū)域（0 區(qū)，高爆炸性;1 區(qū)，可能產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸;2 區(qū)，可能會(huì)發(fā)生爆炸或火災(zāi)，但可能性不大），APL 規(guī)范文檔為 10BASE-T1L 物理層的作添加了額外的規(guī)則和定義。它包括布線的定義：電纜分類、支線和干線鏈路的最大電纜長(zhǎng)度、屏蔽等。
Insertion Loss
電纜中的插入損耗以分貝 （dB） 為單位，反映了沿傳輸線（電纜）的信號(hào)減少。它計(jì)算為傳輸信號(hào)的功率與電纜末端接收信號(hào)的功率之比。這種損失或衰減會(huì)隨著電纜的長(zhǎng)度和信號(hào)的頻率而增加。
根據(jù) IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)，最大允許插入損耗隨傳輸電平而變化：2.4 V p-p 高于 1.0 V p-p，以適應(yīng)不同的信號(hào)強(qiáng)度及其各自的要求。
IEEE 802.3cg 規(guī)范
IEEE 802.3cg 子條款 146.7.1.1 中規(guī)定了兩條極限曲線，如下所示：對(duì)于 1.0 V p-p 傳輸電平：
對(duì)于 2.4 V p-p 傳輸電平：
在這兩個(gè)公式中，f 是以 MHz 為單位給出的頻率，0.1 MHz ≤ f ≤ 20 MHz。圖 2 顯示了對(duì)應(yīng)于 1.0 V p-p 和 2.4 V p-p 傳輸電平的插入損耗限制。
APL 分類
APL 電纜規(guī)范根據(jù)電纜的插入損耗將電纜分為四類，這決定了支線或干線數(shù)據(jù)鏈路的最大允許鏈路長(zhǎng)度。這些類別還符合 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 電纜規(guī)范。
1.0 V p-p 和 2.4 V p-p 的插入損耗限值分別與雜散和主干的工作要求一致。雜散必須在 1.0 V p-p 下工作，遵守相應(yīng)的插入損耗限制，而主干在 2.4 V p-p 下工作，遵循更高的插入損耗限制。表 1 顯示了所有 APL 電纜類別及其圍繞電纜長(zhǎng)度和插入損耗曲線的定義。
請(qǐng)注意，公式 4 與 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 規(guī)范中的公式 2 相同，而公式 3 不到公式 1 的一半，因此為連接到雜散的電纜指定了更保守的限制。
對(duì)表 1 的正確理解是，要使給定類型的電纜成為 APL IV 類，該電纜的 1,000 米樣品的插入損耗必須低于公式 4 設(shè)定的閾值。如果不是這種情況，則電纜不符合 IV 類標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于被歸類為 APL III 類的電纜，其 750 m 樣品的插入損耗必須低于公式 4。如果它不符合此標(biāo)準(zhǔn)，但 500 米長(zhǎng)的電纜樣本確實(shí)符合要求，則該電纜符合 APL II 類的條件。如果 500 m 樣品失敗，但 250 m 樣品成功滿足公式 4 閾值，則電纜被歸類為 APL I 類。如果電纜不符合這些標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個(gè)，則它不符合 APL 標(biāo)準(zhǔn)。
回波損耗
在理想情況下，當(dāng)信號(hào)通過(guò)電纜的一端傳輸時(shí)，它應(yīng)該被另一端的負(fù)載完全吸收。然而，如前所述，由于電纜的插入損耗，信號(hào)會(huì)減弱，并且一些能量也會(huì)反射回源。這些反射是由發(fā)射器和電纜之間或沿電纜本身的阻抗失配引起的，可能發(fā)生在任何點(diǎn)。
給定電纜的回波損耗量化了反射回源的信號(hào)量，通常以分貝為單位進(jìn)行測(cè)量?；夭〒p耗計(jì)算為發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)的比率，與插入損耗一樣，回波損耗隨頻率而變化。
假設(shè)電纜質(zhì)量高，其阻抗將始終保持一致，從而最大限度地減少除與收發(fā)器的連接點(diǎn)外的阻抗失配。如果給定的電纜鏈路由于損壞或結(jié)構(gòu)不良而在其長(zhǎng)度上出現(xiàn)故障，則情況并非如此。但是，就本文的目標(biāo)而言，此方案將被忽略。
與 IEEE 802.3cg 10BASE-T1L 插入損耗規(guī)格不同，回波損耗規(guī)格與傳輸電平無(wú)關(guān)。這是正確端接電纜的回波損耗不取決于其長(zhǎng)度的直接結(jié)果。因此，無(wú)論電纜長(zhǎng)度是 200 m 還是 500 m，回波損耗都應(yīng)保持一致，除非由于制造工藝或濕度和溫度等環(huán)境條件而發(fā)生變化。
IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電纜必須遵守的最小回波損耗曲線（與頻率），如下所示：
其中 f 是以 MHz 為單位的頻率。
APL 規(guī)范
APL 規(guī)范還定義了電纜符合 APL 的最小回波損耗。此規(guī)范比插入損耗簡(jiǎn)單得多，因?yàn)樗粫?huì)對(duì)收發(fā)器的兩個(gè)傳輸電平進(jìn)行任何區(qū)分：
其中 f 是以 MHz 為單位的頻率。
請(qǐng)注意，APL 電纜回波損耗規(guī)范比 IEEE 802.3cg 規(guī)范更嚴(yán)格，因?yàn)樗黾恿?6 dB 的額外裕量。圖 3 顯示，任何具有回波損耗的電纜都符合 APL 規(guī)范和 10BASE-T1L 回波損耗規(guī)范。但是，并非每根符合 10BASE-T1L 回波損耗規(guī)范的電纜都符合 APL 規(guī)范。
最大鏈路延遲
鏈路延遲是指信號(hào)從電纜的一端傳播到同一電纜的另一端所需的時(shí)間。這是電纜結(jié)構(gòu)的結(jié)果，可以顯示溫度變化。鏈路延遲也可以表示為電纜標(biāo)稱傳播速度 （NVP） 的函數(shù)，NVP 定義為信號(hào)通過(guò)電纜的速度與光速之間的比率。
電纜 NVP 始終低于 1.0，對(duì)于大多數(shù)電纜，介于 0.6 和 0.8 之間。在某些情況下，電纜的 NVP 值可能更接近 0.5，這意味著對(duì)于給定的電纜長(zhǎng)度，電纜的鏈路延遲會(huì)更長(zhǎng)。
IEEE 802.3cg 中為 10BASE-T1L 指定的最大鏈路延遲是一個(gè)固定數(shù)字，對(duì)應(yīng)于 NVP 為 0.6 的 1,589 米電纜。這導(dǎo)致最大鏈路延遲為 8834 ns：
模式轉(zhuǎn)換和耦合衰減
電纜的插入損耗和回波損耗是決定正常條件下電纜性能的主要參數(shù)。但是，工業(yè)應(yīng)用要求系統(tǒng)能夠承受高電磁干擾 （EMI） 環(huán)境。這些脈沖的范圍從耦合到電纜的恒定頻率音調(diào)到僅偶爾發(fā)生的高頻、高能量脈沖。
無(wú)論受到何種干擾，10BASE-T1L 或 APL 通信鏈路都必須能夠生存并避免數(shù)據(jù)丟失。由于大部分 EMI 來(lái)自外部來(lái)源，因此主要耦合機(jī)制之一是長(zhǎng)單對(duì)電纜。因此，電纜特性在整體電磁抗擾度中起著重要作用。
耦合衰減 - 屏蔽電纜
對(duì)于屏蔽電纜，IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)定義了最小耦合衰減。這與以差分方式耦合到數(shù)據(jù)對(duì)的最大信號(hào)量有關(guān)。在屏蔽電纜中，這是屏蔽層的質(zhì)量和覆蓋率以及同一對(duì)內(nèi)電線對(duì)稱性的結(jié)果。因此，不同的盾牌會(huì)有不同的反應(yīng)。例如，與具有 90% 覆蓋率的編織屏蔽層的電纜相比，帶有鋁箔屏蔽層和排擾線的電纜可能會(huì)表現(xiàn)出不同的性能。
圖 4 顯示了安裝在電磁環(huán)境 E1、E2 和 E3 中的系統(tǒng)的 IEEE 802.3cg 規(guī)范。E1 對(duì)應(yīng)于部署在電磁環(huán)境中的設(shè)備，例如住宅、商業(yè)和輕工業(yè)建筑中的設(shè)備。E2 對(duì)應(yīng)于部署在其他工業(yè)建筑的電磁環(huán)境中的設(shè)備。E3 對(duì)應(yīng)于由車輛電池供電的設(shè)備。
差模至共模轉(zhuǎn)換—非屏蔽電纜
假設(shè)同一對(duì)中的兩根導(dǎo)線都是理想且對(duì)稱的，則信號(hào)應(yīng)相等耦合，從而產(chǎn)生共模信號(hào)，10BASE-T1L 信號(hào)路徑中的 MDI 電路可以更有效地過(guò)濾該信號(hào)。然而，導(dǎo)線之間的不對(duì)稱可能會(huì)導(dǎo)致一些共模信號(hào)表現(xiàn)為傳輸線上的差分信號(hào)。
如果此信號(hào)落在感興趣的 10BASE-T1L 帶寬（100 kHz 至 20 MHz）范圍內(nèi)并且足夠大，則可能會(huì)中斷自動(dòng)協(xié)商過(guò)程或數(shù)據(jù)傳輸。此外，這種不對(duì)稱性可能會(huì)將 10BASE-T1L 的部分差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為共模信號(hào)，從而增加電纜損耗并可能降低性能。
為了緩解這些問題，IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電纜運(yùn)行的電磁環(huán)境規(guī)定了最小差分到共模轉(zhuǎn)換 （TCL）。圖 5 顯示了電磁環(huán)境 E1 和 E2 的規(guī)格。
特征 對(duì)長(zhǎng)度的依賴性
在 IEEE802.3cg 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)中，電纜特性沒有針對(duì)特定長(zhǎng)度定義，導(dǎo)致經(jīng)常詢問最大覆蓋范圍和合規(guī)性。例如，1,000 m 長(zhǎng)的 Cat5/Cat6 通常不符合 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗牟迦霌p耗超過(guò)了公式 1 和 2 設(shè)定的限制，而大約 700 m 的同一電纜可能符合標(biāo)準(zhǔn)。
插入損耗對(duì)電纜長(zhǎng)度的依賴性
如前所述，插入損耗表示信號(hào)衰減，通常相對(duì)于頻率表示。因此，以分貝為單位的插入損耗與電纜長(zhǎng)度成正比。
這意味著長(zhǎng)度為另一根相同類型電纜長(zhǎng)度 k 的鏈路段的總插入損耗為 k 乘以較短電纜的插入損耗。例如，一個(gè) 1,000 m 的電纜樣本的插入損耗曲線近似等于 100 m 相同類型電纜樣本的插入損耗曲線的 10 倍。
回波損耗與電纜長(zhǎng)度的關(guān)系
假設(shè)整個(gè)長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)均勻（一致的線徑、線之間的恒定間距、每米均勻的扭曲等），電纜的回波損耗不會(huì)隨長(zhǎng)度而變化。
這個(gè)假設(shè)對(duì)于 10BASE-T1L 通信的頻率范圍相當(dāng)適用。但是，由于每個(gè)連接處都可能發(fā)生反射，因此由相同類型的互連段組成的電纜可能比單個(gè)連續(xù)段表現(xiàn)出更嚴(yán)重的回波損耗。為簡(jiǎn)單起見，本節(jié)假設(shè)給定電纜類型的回波損耗保持不變，而不管長(zhǎng)度如何。
鏈路延遲與電纜長(zhǎng)度
對(duì)于給定的電纜，信號(hào)延遲與電纜長(zhǎng)度成正比。通過(guò)電纜的信號(hào)延遲因電纜類型而異，并且是其結(jié)構(gòu)的函數(shù)。通常，電纜制造商將此信息作為 NVP 的函數(shù)提供。公式 8 顯示了如何根據(jù)電纜的 NVP 值計(jì)算鏈路延遲。
其中 L 是所討論的電纜的長(zhǎng)度，NVP 是電纜的標(biāo)稱傳播速度，c 是光速。
圖 6 顯示了兩根電纜的鏈路延遲與電纜長(zhǎng)度的關(guān)系，一根電纜的 NVP = 0.5，另一根電纜的 NVP = 0.8。請(qǐng)注意，即使 NVP 值較低，該標(biāo)準(zhǔn)也可以容納對(duì)應(yīng)于超過(guò) 1,300 m 的鏈路延遲。標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)置了足夠的裕量，以提供穩(wěn)健性和隨溫度變化。
最大電纜范圍
電纜長(zhǎng)度的主要限制通常是插入損耗，這就是 APL 類別基于此因素的原因。插入損耗與電纜長(zhǎng)度成正比，因此將電纜長(zhǎng)度限制設(shè)置在 APL 類別中。
對(duì)于非 APL 應(yīng)用，10BASE-T1L 技術(shù)具有更大的靈活性，支持屏蔽和非屏蔽電纜、阻抗不匹配較多的電纜、電纜的再利用等。此外，某些應(yīng)用程序可能使用超出 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電纜。為了適應(yīng)這些應(yīng)用，ADI 公司的 10BASE-T1L 產(chǎn)品組合具有顯著的內(nèi)置裕量，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá) 1,700 m 的通信距離，并確保各種電纜類型的穩(wěn)健性能。
但是，最大傳輸距離因電纜而異，市場(chǎng)上并非每種類型的電纜都能達(dá)到 1,700 m。某些電纜可能會(huì)表現(xiàn)出更高的信號(hào)損失，從而導(dǎo)致距離更短。
最大覆蓋范圍和電纜符合 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)
如果安裝旨在符合 IEEE 802.3cg，則布線和 PHY 設(shè)備都必須符合該標(biāo)準(zhǔn)。本節(jié)深入探討了 insertion 和 return loss 的規(guī)范，以及一致性驗(yàn)證過(guò)程。此外，它還概述了一種估計(jì)和測(cè)試給定類型電纜的最大覆蓋范圍的方法。
圖 7 顯示了如何計(jì)算電纜的最大范圍。該流程圖依賴于給定電纜樣本的插入損耗和回波損耗的測(cè)量。
理論上，電纜的長(zhǎng)度不應(yīng)影響這些結(jié)果;然而，在實(shí)踐中，測(cè)量誤差會(huì)隨著電纜長(zhǎng)度的減小而增加。因此，APL 規(guī)范建議使用 500 m 樣品測(cè)量電纜。對(duì)于非 APL 應(yīng)用程序，本文檔建議使用至少 100 m 的電纜以獲得可接受的結(jié)果。
為了確保合規(guī)性，第一步涉及評(píng)估電纜在各種頻率下的回波損耗。如果回波損耗低于公式 5 中概述的閾值，則電纜不符合標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需進(jìn)一步測(cè)試。
但是，如果電纜的回波損耗高于指定曲線，下一步是根據(jù)公式 1 或 2 中設(shè)置的基準(zhǔn)評(píng)估電纜的插入損耗。如果插入損耗超過(guò)這些曲線，則認(rèn)為該電纜不合規(guī)。
在驗(yàn)證了插入損耗和回波損耗后，該圖提出了一種估計(jì)滿足規(guī)格的最大允許長(zhǎng)度的方法。這是通過(guò)將測(cè)得的插入損耗乘以系數(shù) k 來(lái)獲得盡可能接近公式 1 中描述的 1.0 V p-p 或公式 2 中描述的 2.4 V p-p 傳輸電平的曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
通過(guò)乘以因子 k，外推估計(jì)相同類型但擴(kuò)展到測(cè)試樣品長(zhǎng)度的 k 乘以的電纜的插入損耗。目標(biāo)是確定外推插入損耗曲線保持在所需規(guī)格曲線以下的最大 k，并在外推過(guò)程中迭代調(diào)整 k。
以下示例可用于說(shuō)明此方法，并假設(shè)已測(cè)量插入損耗和回波損耗。
第 1 步：回波損耗驗(yàn)證
圖 8 顯示了給定類型、長(zhǎng)度為 100 m 的電纜 X 的回波損耗驗(yàn)證，以及 IEEE 802.3cg 和 APL 的回波損耗規(guī)格。請(qǐng)注意，電纜測(cè)得的回波損耗中的每個(gè)點(diǎn)都大于 APL 和 IEEE 802.3cg 回波損耗規(guī)格。這意味著被測(cè)電纜符合兩種回波損耗標(biāo)準(zhǔn)。
第 2 步：插入損耗驗(yàn)證
插入損耗可以通過(guò)繪制電纜的插入損耗與規(guī)格的關(guān)系圖來(lái)驗(yàn)證（圖 9）。測(cè)量了電纜 X 的插入損耗，并以穩(wěn)定的藍(lán)色顯示。請(qǐng)注意，該曲線遠(yuǎn)低于紅虛線和虛線中繪制的 1.0 V p-p 和 2.4 V p-p 10BASE-T1L 規(guī)格。
這意味著這種相同類型電纜 X 的任何 100 米鏈路都可以在 1.0 V p-p 或 2.4 V p-p 的 10BASE-T1L 鏈路中使用。
第 3 步：計(jì)算符合 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)的最大長(zhǎng)度
本節(jié)重點(diǎn)介紹 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)，而不是 APL 分類。但是，可以根據(jù)表 1 進(jìn)行類似的分析。
測(cè)得的插入損耗可以通過(guò)將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)乘以系數(shù) k 來(lái)推斷，因此，當(dāng)根據(jù) 1.0 V p-p 或 2.4 V p-p 標(biāo)準(zhǔn)繪制時(shí)，所得曲線低于兩條曲線中的任何一條，具體取決于要使用的傳輸幅度。
圖 10 顯示了 1.0 V p-p 的 IEEE 802.3cg 插入損耗規(guī)格，以及通過(guò)選擇 k = 7（綠線）獲得的外推曲線。綠色曲線是通過(guò)將 100 m 電纜樣本的插入損耗的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)乘以 k = 7 獲得的。請(qǐng)注意，獲得的外推略略低于 1.0 V p-p 規(guī)格，這意味著 700 m（乘以 k = 7 倍電纜長(zhǎng)度得出）是符合非 APL 應(yīng)用中 1.0 V p-p 傳輸電平的近似最大長(zhǎng)度。任何低于 700 m 的長(zhǎng)度也符合 1.0 V p-p 傳輸電平規(guī)范。
同樣，圖 10 顯示了 2.4 V p-p 的 IEEE 802.3cg 插入損耗規(guī)格，以及通過(guò)選擇 k = 12（藍(lán)線）獲得的外推曲線。該曲線的獲取方式與上述類似，即將 100 m 電纜樣本的插入損耗的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)乘以 k = 12。
請(qǐng)注意，外推曲線也略低于 2.4 V p-p 規(guī)格，這意味著 1,200 m 是符合 2.4 V p-p 傳輸電平（基于其插入損耗）的近似最大長(zhǎng)度。任何低于 1,200 m 的長(zhǎng)度也將符合 2.4 V p-p 規(guī)范。
分析得出的結(jié)論是，根據(jù)插入損耗和回波損耗標(biāo)準(zhǔn)，在非 APL 應(yīng)用中，這種特定電纜類型的最大允許鏈路段約為 700 m（對(duì)于 1.0 V p-p）和 1,200 m（對(duì)于 2.4 V p-p 傳輸電平）。但是，對(duì)于需要完全符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，最大鏈路段不得超過(guò) 1,000 m。
此方法可應(yīng)用于其他電纜類型，可能導(dǎo)致最大合規(guī)鏈路段小于 1,000 m。例如，當(dāng)對(duì) Cat5/Cat6 電纜進(jìn)行類似評(píng)估時(shí)，符合 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)的典型最大長(zhǎng)度通常不超過(guò) 700 m，盡管這可能因特定電纜品牌和型號(hào)而異，因?yàn)橛行╇娎|可能會(huì)提供額外的余量。
電纜測(cè)試以估計(jì)最大范圍
電纜測(cè)試程序包括使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 （VNA） 估計(jì)電纜的參數(shù)，并使用 ADI 的 EVAL-ADIN1100EBZ 評(píng)估套件執(zhí)行以太網(wǎng)流量測(cè)試。該評(píng)估套件具有媒體轉(zhuǎn)換器功能，并通過(guò)其評(píng)估軟件提供對(duì)診斷功能（如幀生成器、幀檢查器、均方誤差和環(huán)回模式）的訪問。
測(cè)試程序
電纜測(cè)試包括使用 VNA 測(cè)量被測(cè)電纜的插入損耗和回波損耗。然后應(yīng)用這些參數(shù)來(lái)評(píng)估電纜合規(guī)性并估計(jì)符合 IEEE802.3cg 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)的最大電纜長(zhǎng)度。最大兼容長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于特定類型電纜的最大長(zhǎng)度，該電纜仍符合 IEEE 802.3cg 中定義的 2.4 V p-p 或 1.0 V p-p 插入損耗曲線（再次圖 2）。
進(jìn)一步的測(cè)試包括通過(guò)被測(cè)電纜連接兩個(gè) EVAL-ADIN1100EBZ 評(píng)估板，以建立 10BASE-T1L 鏈路。后續(xù)的鏈路性能測(cè)試包括使用片上幀生成器以全帶寬傳輸以太網(wǎng)流量。在每個(gè) EVAL-ADIN1100EBZ 板上監(jiān)控 10BASE-T1L 鏈路的均方誤差 （MSE），以及錯(cuò)誤計(jì)數(shù)和接收的以太網(wǎng)幀數(shù)量。只有在以下情況下，測(cè)試才會(huì)標(biāo)記為通過(guò)：
10BASE-T1L 建立成功。
MSE 優(yōu)于 –20.5 dB。
在執(zhí)行測(cè)試期間，接收的幀中沒有錯(cuò)誤。
對(duì)相同電纜類型的不同長(zhǎng)度重復(fù)進(jìn)行此測(cè)試，以確定故障點(diǎn)。但是，在某些情況下，最大測(cè)試長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于實(shí)驗(yàn)室中可用的最大長(zhǎng)度，而不一定是電纜的最大范圍。
同樣，在電纜長(zhǎng)度增量超過(guò) 100 m 的情況下，識(shí)別的故障點(diǎn)可能無(wú)法準(zhǔn)確表示絕對(duì)最大電纜長(zhǎng)度。例如，如果只有 500 米的線段可用，則可能會(huì)使用 1,000 米（連接了兩個(gè) 500 米的線段）成功建立鏈接，但在 1,500 米處失敗。雖然真正的最大長(zhǎng)度可能是 1,200 米，但此特定長(zhǎng)度不可用于測(cè)試，因此最后記錄的數(shù)據(jù)點(diǎn)仍為 1,000 米。
表 2 顯示了在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的各種電纜，在兩種傳輸水平下估計(jì)的最大長(zhǎng)度均符合 10BASE-T1L 標(biāo)準(zhǔn)，以及使用 EVAL-ADIN1100EBZ 評(píng)估板在 2.4 V p-p 和 1.0 V p-p 下測(cè)試的長(zhǎng)度。
結(jié)論
IEEE 802.3cg-2019 標(biāo)準(zhǔn)的靈活電纜定義支持以前在舊通信協(xié)議中使用的各種電纜類型，保持廣泛的覆蓋范圍，通過(guò)以太網(wǎng)連接無(wú)縫連接邊緣設(shè)備，而無(wú)需網(wǎng)關(guān)。
Analog Devices 的 ADIN1100、ADIN1110 和 ADIN2111 包括內(nèi)置裕量，以支持符合標(biāo)準(zhǔn)和不符合標(biāo)準(zhǔn)的電纜。雖然應(yīng)用最好遵守 IEEE 802.3cg 或 APL 規(guī)范，尤其是在過(guò)程控制方面，但現(xiàn)實(shí)情況是，許多系統(tǒng)需要重復(fù)使用現(xiàn)有布線以降低部署成本。
這種內(nèi)置裕量增強(qiáng)了數(shù)據(jù)鏈路的穩(wěn)健性，并有助于將 10BASE-T1L 技術(shù)用于各種電纜類型，包括已經(jīng)為其他通信協(xié)議安裝的電纜。這種靈活性有助于確保 ADI 的 10BASE-T1L 器件能夠在 1.0 V p-p 和 2.4 V p-p 傳輸電平下保持一致的電纜范圍。
此外，ADI 公司的 10BASE-T1L 診斷工具（如幀生成器、幀檢查器、通過(guò)均方誤差的鏈路質(zhì)量指示器以及帶 TDR 的電纜故障檢測(cè)器）支持規(guī)劃、調(diào)試和運(yùn)行階段的系統(tǒng)診斷。這些工具有助于簡(jiǎn)化部署，通過(guò)提供診斷見解來(lái)最大限度地減少停機(jī)時(shí)間，并減少故障發(fā)生時(shí)的糾正性維護(hù)。
評(píng)論