多速率以太网如何以更低的成本实现更高的速度

以太网带宽急剧增加，以支持本地计算机网络不断发展的需求，但由于安装布线基础设施的成本高昂，10GBASE-T 技术目前只能用于设施开发或翻新。NBASE-T 技术可以使用现有的 Cat5e/Cat6 电缆，将网络速度提高到 5Gbps。

NBASE-T 技术介绍

功能强大的移动设备的持续采用，以及基于云的应用程序流式传输丰富的内容（例如高清视频），给现有网络带来了压力。1Gbps 以太网和相关的 Cat5e/Cat6 布线基础设施正迅速成为企业和家庭网络的瓶颈，这些网络面临着不断增长的带宽需求挑战。

由于已安装的 Cat5e/Cat6 布线基础设施的“拆除和更换”成本很高，10GBASE-T 技术目前在经济上只适用于设施开发或翻新。NBASE-T 技术的引入可以将现有 Cat5e/Cat6 电缆的网络速度提高到 5Gbps，长度可达 100m，这意味着 NBASE-T 解决方案正在得到广泛部署，为内容创建者、宽带消费者和其他人提供了一条低成本的多千兆速度之路。

本文先讨论 NBASE-T 规范制定的背景，然后再探讨磁件在 LAN 系统设计中的重要作用，以及在设计任何 LAN 设备时，如何选择集成连接器模块 (ICM) 至关重要。

以太网带宽急剧增加以支持本地网络需求

自 20 世纪 70 年代初发展以来，以太网带宽急剧增加，以支持本地计算机网络不断变化的需求。从最初的 10Mbps 开始，以太网速度经历了一系列进步，包括 100Mbps 的快速以太网和 1Gbps 的千兆以太网，即 1000BASE-T。已经制定布线标准以支持这些不断提高的速度，从同轴电缆发展到非屏蔽双绞线，再到 Cat5e 和 Cat6 电缆，这些电缆构成了当今办公室和校园中安装的大部分电缆基础。现代设备和应用程序（例如无线接入点和服务器）以及视频内容和云应用程序的爆炸式增长对带宽的要求超过了 1000BASE-T 支持的 1Gbps。

电缆类型	带宽	100 米时的最大速度
Cat 5	100MHz	1Gbps
Cat 5e	100MHz	2.5Gbps
6 类	250MHz	5Gbps
Cat 6a	500MHz	10Gbps

IEEE 802.3ae-2002 标准中定义了 10GBASE-T 或 10 Gigabit 以太网标准，以规定支持以高达 10Gbps 的速率传输以太网帧所需的网络技术。10GBASE-T 的推出比以前的以太网修订版更加循序渐进，部分原因在于新技术的每个端口成本相对较高，但主要原因是 Cat5e/6 电缆基础设施无法完全支持该标准。10GBASE-T 需要采用升级的电缆标准 - Cat6a - 这意味着公司将将面临更换现有电缆基础设施的巨大成本的挑战。

NBASE-T 联盟定义的多速率以太网

为了解决这个问题，包括 Cisco、Aquantia、NXP 和 Intel 在内的许多业内公司在 2014 年成立了 NBASE-T 联盟，以推出两种中间传输速度的规范：2.5GBASE-T 和 5GBASE-T。NBASE-T 规范已获得 IEEE 批准，并在新标准 IEEE 802.3bz 中发布。NBASE-T 规范包括一个降档功能，当系统中的噪声太大时，允许设备从理想的 10G 链接速度降低到 5G 或 2.5G，从而使设备实时地达到最大化链接速度。N-BASE-T 设备可以自动协商以找到网络的最佳速度，无论是 NBASE-T 速率，还是较慢的 100Mbps 和 1Gbps，在基础架构允许的情况下甚至为 10Gbps。

NBASE-T 还支持以太网供电 (PoE)，这是企业部署以及大型建筑基础设施（如机场、购物中心和体育场馆）的基础。涵盖了所有 PoE 标准，并且该技术还可以补偿设备由于同一电缆束内的不同链接速度而导致的设备可能遇到的各种不同功率谱。

这一新标准使企业能够利用现有的电缆投资；通过使用符合 IEEE 802.3bz 标准的新设备替换电缆两端的设备，可以继续使用 Cat5e 和 Cat6 设施。

需要磁件来解决 PHY 转电缆接口的要求问题

连接家庭、办公室和园区内的以太网电缆的设备包括以太网交换机、无线接入点、基站和安全摄像头。这些设备将包括一个 PHY，该 PHY 是实现各种以太网标准的以太网物理层部分的组件：10GBASE-T、NBASE-T、1000BASE-T、100BASE-TX和 10BASE-T。典型 PHY 的框图如图 1 所示，该框图展示了一个由 Texas Instruments 制造的基于 DP83822 10/100 以太网 PHY 收发器芯片的设备。PHY 设备的大部分功能都是数字功能，但“磁件”除外，这是一种模拟电路，旨在满足 IEEE 802.3 10/100/1000BASE-T 规范的电气接口要求。磁件解决了关键的电气接口要求，包括电气隔离、信号平衡、共模抑制、阻抗匹配和 EMC 改进，因此，磁件电路对 PHY 的运行至关重要。

使用集成连接器模块 (ICM) 节省关键电路板空间

ICM 在单个连接器内集成了所有磁件电路，从而节省了 PHY 板材上的空间，并避免在同一芯片上混合配置数字和模拟电路。高达 10Gbps 的传输速度将会突显任何设计缺陷或物理缺陷，例如电路板布局问题和差分对不匹配，这可能会导致电磁干扰 (EMI)，并导致模块无法满足电磁兼容性 (EMC) 要求。

在这种环境下，ICM 是至关重要的组件，选择具有适当性能和良好电磁干扰 (EMI) 抑制功能的正确 LAN 磁性组件，是控制电磁干扰 (EMI) 辐射和磁化率的关键。随着传输速度的不断提高，LAN 磁件变得越来越复杂，LAN 系统设计人员需要从 Bel 等知名磁件制造商那里选择合适的磁件。

作为集成连接器模块 (ICM) 的发明者和最大的供应商，Bel 拥有最丰富的 ICM 产品组合。该产品组合包括最近发布的 2.5GBase-T ICM 系列（图 2），包括以下型号：

• 0826-1X1T-HT-F
• 0826-1X4T-HT-F
• 2250331-1

这些连接器使用户能够实施 2.5GBase-T，以与当前 1GBase-T 解决方案大致相同的成本将其产品速度和带宽提高近一倍，实现高达 6.9Gbps 的速度。

ICM 支持以太网供电 (PoE)

Bel Magnetics ICM 还满足 PoE 发送或接收 0 到 60 W 的标准，以及所有 IEEE 802.3 10/100Base-T 至 2.5GBase-T 电气要求，包括 RL、IL、共模参数和 100% 耐高压测试。凭借行业标准的封装和引脚排列，ICM 与旧的 1GBase-T 产品引脚对引脚/封装兼容，使客户能够升级现有产品而无需更改电路板布局。典型应用包括基站、安全摄像头、工业控制设备、视频显示装置和 802.11ac Wi-Fi 无线接入点。连接器有多种不同的 LED 颜色组合和选项，具有 30 或 50 微英寸的镀金触点和许多机械选项。

升级现有 Cat5e 和 Cat6 设备以利用 NBASE-T 的优势

现有的 Cat5e 和 Cat6 布线设施正在升级，以利用新的 NBASE-T 规范提供的更高速度。为了延长建筑内布线的工作寿命，诸如交换机和 NAP 等终端设备正在被等效的 NBASE-T 设备取代。

在 NBASE-T 更快的速度下，LAN 系统更容易受到电磁干扰 (EMI) 的影响，而良好的设计是确保系统性能的关键。LAN 磁件是设计消除电磁干扰 (EMI) 时的关键组件，设计人员应确保从经验丰富的供应商（例如 Bel Magnetic Solutions）那里选择优质的 ICM。作为网络和电信应用集成连接器模块 (ICM) 设计和销售的全球领导者，Bel 最近推出了一系列连接器，以最低的成本提供了升级到 NBASE-T 的途径。

Bel 拥有强大的技术创新经验，通过开发具有成本效益的解决方案来应对新产品开发的挑战，事实证明，Bel 一直是行业中最重要公司的高价值供应商。Bel 将产品设计方面的优势与自己专门设计的制造设施相结合，从而发展成为全球市场中实力强大的竞争者。