综合布线中的两个概念问题

三、实际应用

通信系统的带宽表示了其传输这些不同频率组件的能力。在结构化布线系统中带宽的单位通常以MHz 表示。超五类布线的带宽名义上有1 0 0MHz。假设应用一个简单的二进制传输“码”，那么在理论上，可以由Nyquist(奈奎斯特)等式来计算最大的信息传输率：C= 2 W Log 2 M
其中，W 为带宽（单位：H z ），M 为信令单元的数量,当M=2时, C= 2 W。

这就得出理论信息容量为每秒2x108 比特,即200Mbps。实际上，由于串扰和衰减的影响这个值会有所减少。

那么，超五类信息道支持数据传输达到千兆位以太网（1 0 0 0Mbps），如何让带宽适合于它呢？那就得增加数据传输率，增加数据吞吐量的关键，是对每个信令单元引入多于1 比特。商业运用中大部分公共协议都在某种程度上用到了这种技术，我们称之为数据编码。

大部分数据编码类型都利用mBnL编码来实现，也就是由L个电平每个电平n个脉冲来表示m比特的序列。使用实例如ISDN 和快速以太网。以100Base-T4 为例。100 Mbps信号分成三线对进行传输。每线对的比特率为33.33 Mbps。为了减少该比特流的频率容量以及布线系统的带宽需求，就要运用三重代码。在传输各组8 比特数据之前，转换为6 个三重符号（见图3 ）。

这就把发送信号系统的有效时钟速率减少至2 5 M H z，这样（在我们所述的第一个例子中）基频减少至12.5 MHz。这允许三类布线系统中提供的带宽内传输率为100 Mbps。

千兆位以太网采用了一种不同的方案，它把各组8 比特（8 B）数据转换为穿过四根双绞线的四个五重符号（1 Q 4）的传输, 每个符号代表两个二进制比特或零。即使用PAM-5编码,它使用-2,-1,0,1,2五种电平,其中四个电平用户信号编码,一个电平用于向前纠错编码。五级PAM编码相对于二进制编码将信道利用率提高了一倍,这样每线对的信号波特率下降为125MB/s,则基带将为62.5MHz,再一次降低了信号所占用的带宽.这样确保超五类系统满足带宽需求。

四、结论

各个应用的比特率与其基频有关。最高的频率容量是基频的谐波。不应把它与时钟频率相混淆（比特流以时钟频率取样）。例如，10Base-T 的比特率为10Mbps，采样时钟为10MHz，但是基频仅为5 MHz。通过以MHz 表示系统性能需求，标准提供了一个蓝图，有源网络组件设计人员都可以根据它来设计他们的设备。提供的布线系统和有源设备都满足相关标准的性能需求，那么所有的一切都正常运转起来！作为用户，最感兴趣的是通信速率。速率是从应用层次对通信作出描述的。为提高通信速率，有两个途径可以考虑：一个是提 高线缆系统的传输性能，由此决定了带宽；另一个是选择合适的编码系统，从而决定了转换因子。 尽管带宽在物理上受到限制，但是通过合适的编码系统可以获得更高的通信速率。尤其需要指出的是，编码系统是依赖于应用的，这意味着一个具有相同位流速率但采用不同编码方式的新应用，并不一定能得到原系统的支持，所以在设计的时候，如果仅仅考虑那些支持目前已有应用系统的布线组件，并且选择位流速率MHz来描述的话，那么这将导致严重错误的决策。从这个角度来说，任何一个开放系统都应该独立于应用。而且只有使用MHz来描述通信速率，我们才能从当前以及未来广阔应用领域之中作出充分的选择。对于综合布线系统的性能定级问题，我们只能用带宽而不能用速率进行衡量

附：

奈氏准则与香农公式

奈氏准则

1924年，奈奎斯特（Nyquist）就推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的公式：

理想低通信道下的最高码元传输速率＝2W Baud

其中W是理想低通信道的带宽，单位为赫兹；Baud是波特，即码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。奈氏准则的另一种表达方法是：每赫兹带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。若码元的传输速率超过了奈氏准则所给出的数值，则将出现码元之间的互相干扰，以致在接收端就无法正确判定码元是1还是0。

对于具有理想带通矩形特性的信道（带宽为W），奈氏准则就变为：理想带通信道的最高码元传输速率＝1W Baud，即每赫宽带的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。

奈氏准则是在理想条件下推导出的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值还要小些。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。需要注意的是，奈氏准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的编码技术。

香农公式

1948年，香农（Shannon）用信息论的理论推导出了带宽受限且有噪声干扰的信道的极限信息传输速率。当用次速率进行传输时，可以做到不出差错。用公式表示，则信道的极限信息传输速率C可表达为C＝B log2（1+S/N） 信噪比SNR = S(信号功率) / N (噪声功率)

其中B为信道的宽度，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的噪声功率。

香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。它给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。这个极限是不能够突破的。要想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。至少到现在为止，还没有听说有谁能够突破香农公式给出的信息传输速率的极限。香农公式告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽（这显然不可能），要么使信号的信噪比为无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率。