万兆以太网系统链路传输特性参数

关于车载以太网传输链路，存在传输距离为15米和40米的两种说法。这两个说法出自于IEEE802.3，其针对不同应用领域分为两种链路：A型链路和B型链路。

整条链路允许最多4对线对线连接器并且最大长度为15m的类型是IEEE802.3ch研究的汽车链路类型。

脉冲调幅调制PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式，行业内成熟且常用的低压差分信号（LVDS）采用的是PAM2等级，也称之为NRZ。NRZ（Non-return-to-zero Code）不归零编码使用正、负两种信号电平，正电平代表逻辑1，负电平代表逻辑0，单位时间内传输1bit的逻辑信息。

LVDS Signal

Ethernet Signal

Ethernet Signal

据IEEE802.3，千兆车载以太网采用的是第3等级脉冲（PAM3），Multi-Gig Automotive Ethernet（2.5GBASE-T1， 5GBASE-T1和 10GBASE-T1）采用的是第4级脉冲等级（PAM4）。PAM4使用四个不同的信号电平，单位时间可以传输2bit逻辑信息（如上图示例）：00、01、10、11。

图片摘自IEEE802.3bp/IEEE802.3ch

2.5GBASE-T1、5GBASE-T1和10GBASE-T1研究的目的是在满足IEEE802.3ch规定下的链路运行工作，即单对屏蔽平衡导体可同时支持各个方向2.5 Gb/s、5Gb/s、10Gb /s的有效数据传输。针对于三种物理层传输（PHY）类型来说，链路中的工作频率都是不相同的，相应的工作频率值是由IEEE802.3ch中的公式（149-17）Fmax计算得出。换算系数S则来源于公式（149-1），不同的PHY对应不同的系数，如下

10G（万兆）车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 1 = 4000MHz = 4GHz；

5G车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 0.5 = 2000MHz = 2GHz;

2.5G车载以太网的工作频率为

Fmax = 4000 X 0.25 = 1000MHz = 1GHz。

图片摘自IEEE802.3ch

万兆以太网系统链路的传输中，我们需要关注很多特性参数。

特性参数1——插入损耗Sdd21（insertion loss）

如下图，黑色曲线代表的是IEEE802.3ch的10GBASE-T1的极限值，蓝色曲线是手绘的罗森伯格H-MTD®链路测试值。插入损耗指的是发射端和接收端之间发生的信号损耗，数值越小表示性能越好。图中蓝线完全处于黑线范围内，表示H-MTD®系统链路的性能完全满足IEEE802.3ch的要求（2019年实测，被测件为15m长并且中间有4对inline的H-MTD®电缆组件）。

插入损耗（insertion loss）

被测件15m NG- Auto link with four in lines （1m – 1m – 1m - 8m – 4m）

发射端和接收端之间因接入元件、电缆造成的功率损失，通常也称之为衰减。插入损耗的计算公式为 Sdd21=-10 lg（Pout /Pin），Pout指的是接收端的输出功率，Pin指的是发射端的输入功率。

电缆组件（cable assembly）的插入损耗包括连接器插入损耗和电缆插入损耗。而电缆的长度越长插入损耗也就越大，在电缆组件中需要选择合适的电缆、合适的长度；在使用过程中需要关注电缆的弯折半径，如果电缆被弯折过度会增加链路的损耗，甚至损坏电缆导体。