Твинаксиальная кабельная разводка

Твинаксиальный кабель , или твинакс , — это тип кабеля, аналогичный коаксиальному кабелю , но с двумя внутренними проводниками в витой паре вместо одного. ^[3] Из-за экономической эффективности он становится распространенным в современных (2013 г.) приложениях высокоскоростной дифференциальной сигнализации очень малого радиуса действия .

Устаревшие приложения

ИБМ

Исторически Twinax был кабелем, предназначенным для терминалов и принтеров IBM 5250 , который использовался с хостами IBM System/34 , System/36 , System/38 и IBM AS/400 среднего уровня, а также с IBM Power Systems машинами под управлением IBM i . Передача данных осуществляется полудуплексной, симметричной передачей со скоростью 1 Мбит/с по одной экранированной витой паре сопротивлением 110 Ом. ^[4]

С помощью Twinax можно адресовать семь устройств, от адреса рабочей станции от 0 до 6. Устройства не обязательно должны быть последовательными.

Twinax — это шинная топология, для правильной работы которой требуется терминирование. Большинство Т-образных разъемов Twinax имеют функцию автоматического подключения. Для использования в зданиях с витой парой категории 3 или выше имеются симметрирующие устройства , которые преобразуют Twinax в витую пару, и концентраторы, которые преобразуют топологию шины в топологию звезды.

Twinax был разработан IBM. Его основными преимуществами были высокая скорость (1 Мбит/с против 9600 бит/с) и несколько адресных устройств на одно соединение. Основным недостатком было требование использования фирменных твинаксиальных кабелей с громоздкими винтовыми разъемами.

Физический уровень

Сигналы передаются по проводам дифференциально со скоростью 1 Мбит/с (1 мкс/бит ± 2%), манчестерской кодировкой , с предыскажением . ^[5] Кодирование сигнала является лишь приблизительно дифференциальным и не полностью дифференциально сбалансированным. Как правило, на одну из двух сигнальных линий подается напряжение -0,32 В ± 20%, а на другой - 0 В. Это само по себе можно рассматривать как два дифференциальных сигнала ± 0,16 В, наложенные на синфазный уровень -0,16 В. . Однако для обеспечения предыскажения в течение первых 250 нс (время 1/4 бита) после того, как сигнал становится низким, отрицательная сигнальная линия устанавливается до -1,6 В. В течение этого времени синфазное напряжение составляет -0,8 В.

Этот сигнал предназначен для обеспечения минимум ±100 мВ на конце кабеля длиной 152 м (500 футов).

Два провода обозначены A и B. Чтобы закодировать нулевой бит, A>B для первой половины битового времени и A<B для второй половины. 1 бит — наоборот. Таким образом, каждая сигнальная линия находится на низком уровне в течение 500 или 1000 нс за раз, из которых выделяются первые 250 нс.

Вилка состоит из двух контактов одного пола. ^[1]

Канальный уровень передачи данных

Сообщение начинается с пяти обычных битов 1 (A с низким уровнем в течение 500 нс, затем B с низким уровнем в течение 500 нс) для битовой синхронизации, за которым следует специальный шаблон синхронизации кадров длиной в три бита, который нарушает обычные правила манчестерского кодирования. На A устанавливается низкий уровень в течение 1500 нс, затем на B устанавливается низкий уровень в течение 1500 нс. Это похоже на передачу 1 бита со скоростью 1/3 от нормальной (хотя длительность импульсов предыскажения остается 250 нс). ^[5]^[6]

За этим шаблоном следуют до 256 16-битных кадров данных. Каждый кадр данных состоит из стартового бита 1, 8-битного поля данных, 3-битного адреса станции и бита четности (который включает в себя стартовый бит, поэтому он эквивалентен нечетной четности только для полей данных и адреса). ). Затем следуют три или более битов заполнения, равных 0. Что необычно для протокола IBM, биты в каждом кадре передаются lsbit-first . ^[6]

Все сообщения передаются между контроллером (главным) и одним подчиненным устройством. Первый кадр сообщения от контроллера содержит адрес устройства от 0 до 6. Поле адреса следующих кадров может иметь любое значение от 0 до 6, хотя обычно оно также устанавливается на адрес устройства. Последний кадр сообщения включает адрес 7 (все единицы) в качестве индикатора конца сообщения (EOM). Однокадровое сообщение не имеет индикатора EOM.

Ожидается, что когда команда требует ответа, устройство ответит через 30–80 мкс. Ответ устройства также состоит из 256 кадров и включает его адрес во всех кадрах, кроме последнего. В этом случае однокадровый ответ включает адрес EOM, и контроллер предполагает, что он исходит от устройства, к которому он обращался последним.

Обычно первый кадр сообщения представляет собой командный байт, а последующие кадры представляют собой связанные данные. ^[6]^[7]

MIL-STD-1553

В стандарте MIL-STD-1553 шины данных должно составлять указано, что характеристическое сопротивление от 70 до 85 Ом, тогда как в отрасли стандартизовано сопротивление 78 Ом. Аналогичным образом, в отрасли обычно стандартизирован кабель, известный как твинаксиальный кабель, который имеет характеристическое сопротивление 78 Ом.

Текущие приложения

Сеть (медный кабель прямого подключения)

Кабель ЦАП имеет встроенные разъемы SFP+ на каждом конце.

Медный кабель прямого подключения (DAC) — это тип стандартного кабеля, используемого в подключаемом Ethernet малого форм-фактора (SFP), первоначально определенный Медный кабель прямого подключения SFP+ (10GSFP+Cu) , который обеспечивает 10-гигабитный Ethernet через активный или пассивный твинаксиальный кабель и подключается непосредственно к корпусу SFP+ . Активный твинаксиальный кабель имеет активные электронные компоненты в корпусе SFP+ для улучшения качества сигнала; Пассивный твинаксиальный кабель в основном представляет собой прямой «провод» и содержит мало компонентов. Обычно твинаксиальные кабели длиной менее 7 метров являются пассивными, а кабели длиной более 7 метров — активными, но это может варьироваться от поставщика к поставщику. Медный кабель прямого подключения SFP+ (DAC) — популярный выбор для сетей 10G Ethernet с длиной до 10 м. ^[8] из-за низкой задержки и низкой стоимости.

Одним из основных приложений является подключение сетевого оборудования через интерфейсы SFP+. Этот тип соединения способен передавать данные со скоростью 10 гигабит/сек в полнодуплексном режиме на расстояние 5 метров. Более того, эта установка обеспечивает в 15–25 раз меньшую задержку приемопередатчика, чем текущие кабельные системы 10GBASE-T Cat 6 / Cat 6A / Cat 7 : 0,1 мкс для Twinax с SFP+ против 1,5–2,5 мкс для текущей спецификации 10GBASE-T. Потребляемая мощность Twinax с SFP+ составляет около 0,1 Вт, что также намного лучше, чем 4–8 Вт для 10GBASE-T.

Как всегда при прокладке кабеля, одним из факторов, требующих рассмотрения, является коэффициент ошибок по битам (BER). Медные кабели Twinax имеют коэффициент BER выше 10. ⁻¹⁸ согласно Cisco, и поэтому приемлем для приложений в критических средах.

AWG Размер кабеля	Устойчивый радиус изгиба
24	1,5 дюйма (38 мм)
26	1,3 дюйма (33 мм)
28	1,0 дюйма (25 мм)
30	0,9 дюйма (23 мм)

Кабели не должны быть изогнуты ниже минимального радиуса изгиба . ^[9]^[10] который зависит от размера кабеля, выраженного в AWG . В таблице справа приведены минимальные значения, обычно допустимые для устойчивых радиусов изгиба SFP+ .

Некоторые производители также называют этот Twinax DAC SFP+ «10GBASE-CR» или «10GBASE-CR1». ^[11] даже несмотря на то, что не существует IEEE или другого стандарта с таким названием.

Более высокие ставки

QSFP+ (Quad SFP+) со скоростью 40 Гбит/с был определен в 2012 году. ^[12] 802.3ba-2010 определяет 40-гигабитный Ethernet по этому соединению как «40GBASE-CR4», а 100-гигабитное соединение по трем из этих соединений называется 100GBASE-CR10 (в настоящее время выводится из эксплуатации).

SFP28, работающий на скорости 28 Гбит/с для 25-гигабитного Ethernet (25GBASE-CR1), был определен в 2014 году; Также была определена четырехъядерная версия (QSFP28), способная работать со скоростью 100 Гбит/с. ^[13] Новое соединение QSFP28 использует Ethernet 100GBASE-CR4 (802.3bj-2010).

SFP112 был определен в 2018 году со скоростью 100 Гбит/с на пару. Все эти версии сохраняют одинаковый предел длины.

Кабели SATA 3.0

Поперечный разрез кабеля SATA 3.0, показывающий двойные твинаксиальные проводники дифференциальных пар.

Кабели SATA 3.0 реализованы с использованием Twinax. ^[14]

ДисплейПорт

Многие производители кабелей DisplayPort также используют твинаксиальные конфигурации, чтобы обеспечить строгие требования к вносимым потерям, обратным потерям и перекрестным помехам для скорости передачи сигналов 2,7 Гбит/с.

MIL-STD-1553

Кабель, используемый для соединения шины MIL-STD-1553 и шлейфовых устройств, имеет характеристическое сопротивление 78 Ом на частоте 1 МГц. Для соединения шины и шлейфовых устройств используется 2-жильный кабель витой пары, известный как твинакс. Изолированные пары сбалансированы и имеют общую экранирующую оплетку вокруг пар. Скручивание пар, несущих сигнал, теоретически подавляет любой случайный наведенный шум, вызванный этой парой. Два внутренних диэлектрических наполнителя отделяют оплетку от пар, чтобы минимизировать емкость утечки на землю. Наполнители также способствуют равномерному скручиванию пар. 90% покрытие оплетки защищает пару от внешнего шума. Кабель с внешней оболочкой из ПВХ подходит для лабораторного использования, а кабель с внешней оболочкой, рассчитанный на высокие температуры, подходит для использования в транспортных средствах.

Используется концентрический байонетный разъем, известный как «TRB». ^[15]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б «IBM 4236482 Eq. — Кабель Stonewall» . www.stonewallcable.com .
^ Даже среди байонетных разъемов типа BNC существует как минимум три конструкции Twinax (IBM, концентрические «TRB» с различным количеством наконечников и поляризованная форма с одной вилкой и одной розеткой на каждом конце). См. рисунки на «Разъемы Twinax - Радиочастотные разъемы | Амфенол RF» . www.amphenolrf.com .
^ CISSP для чайников . Джон Уайли и сыновья. 12 ноября 2009 г. ISBN. 978-0-470-59991-4 .
^ «NLynx Technologies – что такое Твинакс?» . НЛинкс. 2006. Архивировано из оригинала 6 октября 2007 года.
^ Перейти обратно: ^а ^б Куигли, Томас Дж. (март 1988 г.), Взаимодействие DP8344 с Twinax (PDF) , National Semiconductor, AN-516, заархивировано из оригинала (PDF) 15 июня 2011 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Информация о Twinax Cable Information , Anzac Computer Equipment Corporation, 22 июля 2004 г., заархивировано из оригинала 4 марта 2011 г. , получено 30 января 2009 г.
^ Норкросс, Томас; Патчен, Пол Дж.; Куигли, Томас Дж.; Коротко, Тим; Уорсли, Дебра; Джонсон, Лаура (апрель 1995 г.), MPA-II — адаптер эмуляции многопротокольного терминала с использованием DP8344 (PDF) , National Semiconductor, AN-641, заархивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2012 г.
^ «10-гигабитный Ethernet — алфавитный суп еще никогда не был таким вкусным» . Архивировано из оригинала 8 марта 2009 г. Проверено 13 августа 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ «Рекомендуемые минимальные радиусы изгиба для кабелей QSFP+ и SFP+» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2014 г. Проверено 24 апреля 2014 г.
^ «Временные и постоянные радиусы изгиба для кабелей GORE™ SFP+» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 апреля 2014 г. Проверено 24 апреля 2014 г.
^ «Трансиверы и кабели Arista Networks» . Архивировано из оригинала 12 мая 2014 года . Проверено 28 марта 2012 г.
^ SFF SFF-8436
^ SFF SFF-8402
^ Serial ATA, версия 3.1 (PDF) , стр. 63 , получено г. 7 марта 2024 Провод сигнального кабеля состоит из двух твинаксиальных секций в общей внешней оболочке.
^ «TRB MIL-STD-1553B Твинаксиальные/триаксиальные разъемы | Трубы» . www.belfuse.com .

Внешние ссылки

Модули Cisco 10GBASE SFP+
Концепции и соображения MIL-STD-1553B от MilesTek Corporation ( архивировано 24 февраля 2012 г., в Wayback Machine )

[stonewall-ibm-1] Перейти обратно: ^а ^б «IBM 4236482 Eq. — Кабель Stonewall» . www.stonewallcable.com .

[2] Даже среди байонетных разъемов типа BNC существует как минимум три конструкции Twinax (IBM, концентрические «TRB» с различным количеством наконечников и поляризованная форма с одной вилкой и одной розеткой на каждом конце). См. рисунки на «Разъемы Twinax - Радиочастотные разъемы | Амфенол RF» . www.amphenolrf.com .

[3] CISSP для чайников . Джон Уайли и сыновья. 12 ноября 2009 г. ISBN. 978-0-470-59991-4 .

[one-4] «NLynx Technologies – что такое Твинакс?» . НЛинкс. 2006. Архивировано из оригинала 6 октября 2007 года.

[AN516-5] Перейти обратно: ^а ^б Куигли, Томас Дж. (март 1988 г.), Взаимодействие DP8344 с Twinax (PDF) , National Semiconductor, AN-516, заархивировано из оригинала (PDF) 15 июня 2011 г.

[anzacom-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Информация о Twinax Cable Information , Anzac Computer Equipment Corporation, 22 июля 2004 г., заархивировано из оригинала 4 марта 2011 г. , получено 30 января 2009 г.

[AN641-7] Норкросс, Томас; Патчен, Пол Дж.; Куигли, Томас Дж.; Коротко, Тим; Уорсли, Дебра; Джонсон, Лаура (апрель 1995 г.), MPA-II — адаптер эмуляции многопротокольного терминала с использованием DP8344 (PDF) , National Semiconductor, AN-641, заархивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2012 г.

[8] «10-гигабитный Ethernet — алфавитный суп еще никогда не был таким вкусным» . Архивировано из оригинала 8 марта 2009 г. Проверено 13 августа 2009 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[9] «Рекомендуемые минимальные радиусы изгиба для кабелей QSFP+ и SFP+» . Архивировано из оригинала 24 апреля 2014 г. Проверено 24 апреля 2014 г.

[10] «Временные и постоянные радиусы изгиба для кабелей GORE™ SFP+» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 апреля 2014 г. Проверено 24 апреля 2014 г.

[11] «Трансиверы и кабели Arista Networks» . Архивировано из оригинала 12 мая 2014 года . Проверено 28 марта 2012 г.

[12] SFF SFF-8436

[13] SFF SFF-8402

[14] Serial ATA, версия 3.1 (PDF) , стр. 63 , получено г. 7 марта 2024 Провод сигнального кабеля состоит из двух твинаксиальных секций в общей внешней оболочке.

[15] «TRB MIL-STD-1553B Твинаксиальные/триаксиальные разъемы | Трубы» . www.belfuse.com .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]