GB T 15127-2008 信息技术.系统间远程通信和信息交换.双扭线多点互连.pdf

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1、lCS 3510010L 78 瘩雷,tl华人民共和国国家标准GBT 1 5 1 27-2008IS0IEC 8482：1 993代替GBT 15127 1 994信息技术 系统间远程通信和信息交换双扭线多点互连Information technology-Telecommunications andinformation exchange between systemsTwisted pair multipoint interconnections2008090 1发布(ISCIIEC 8482：1993，IDT)2009-02-0 1实施宰瞀徽紫瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会微1”

2、目 次前言-1范围2规范性引用文件-3术语和定义4一：换电路的符号表示5互连配置-6多点媒体上的负载61 dc加载规范62 ac加载-7极性和有效电平一8发生器的特性 81开路电压y。 -82偏移电压K； 83有终接的输出电压v。 84上升时问9接收器的特性-91输入灵敏度92输入平衡10故障状态测试-101发生器短路 102发生器的电流极限ll环境限制12部件兼容性附录A(资料性附录)指南和注释一附录B(资料性附录) 关于aC加载测量的指南GBT 15127-2008IS0IEC 8482：1993l1134556777778999加n地刖 罱GBT 15127-2008ISOIEC 848

3、2：1993本标准等同采用国际标准ISOIEC 8482：1993信息技术 系统问远程通信和信息交换双扭线多点互连(英文版)。本标准代替GBT 15i27 1994信息处理系统数据通信双扭线多点吒连。本标准与GBT 15121 994相比主要变化如下：-一本标准增加丁ac加载；本标准增加了附录B关于ac加载测量的指南。本标准与GBT 15187 1994相比编辑上的变化如F：一将术语和定义列为第3章；第1章范围的主要变化为，将公共干线电缆的长度由500米改为1 200米，可适用的数据信号速率由l Mbits改为125 Mbits；一一第5章互连配置原来的5 m改为1 in。本标准的附录A、附录

4、B为资料附录。本标准由全国信息技术标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：信息产业部电子工业标准化研究所。本标准主要起草人：张晖、张翠、吴东亚、郭楠、徐冬梅。本标准于1994年首次发布。GBT 15127-2008ISO1EC 8482：1993信息技术 系统间远程通信和信息交换双扭线多点互连1 范围11本标准对下述几方面，规定物理媒体特性：a) 对两线或IIj线网络拓扑中的双扭线多点互连，分别提供半双工或全双工数据传输能力；b)互连端点系统的二进制信号和双向信号传送；c) 端点系统分支电缆和可长达1 200 m的公共干线电缆的电气和机械设计；d)端点系统范围内集成电路型的发生器和接收器的

5、部件测量；e) 可适用的数据信号速率高达125 Mbits。12所定义的电气部件特性和测量与GBT 7619给出的双扭线点到点的特性非常一致。1 3本标准不描述完整的物理接口，亦不描述功能接口特性，如：a)互换数据电路和控制电路的数日；b)端点系统分支电缆连接器的类型、尺寸和插针分配；c)数据和控制信号编码；d) 互换电路上信号问的时间关系；e) 同步或异步的传输方式；D 发送和接收的信号质量。14本标准不规定特殊的环境条件，如电流绝缘、电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)以及人员安全。这些可能会构成未来补篇的课题。15本标准主要是部件规范，对所有可能配置中满意地互操作规定不够充分，确保其预

6、期配置能满意互操作是实现者的责任。16本标准可以同任何适当的一组功能和附加环境特性结合，以满足局域网或广域网领域中的实际数据传输要求。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 7619在数据通信领域中通常同集成电路设备一起使用的平衡型双流接口电路的电气特性(GBT 7619 1987，eqv CCITT建议V11：1984)3术语和定义下列术语和定义适用于本标准

7、。31平衡互换电路balanced interchange circuit使用两根导线和差模电压发送信号的互换电路。3 2共模抑制比common mode rejection ratio；CMRR对平衡互换电路，所加的共模电压V。与所形成的横向电压V：，(与差模电压相同)之比。GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993该比通常以分贝表示CMRR一201。g注：抑制比取决于屯路终接，而且应该在正常使用终接时测量。33共模电压common mode voltage平衡互换电路的每根导线和地或其他指定参考电压间的电压向量和的二分之一。注：该电压可以是发送的(或接收的)信号或噪声干扰

8、。在后一种情况下，该电压通常与有时称为共模电压的那种电压不同，即可能由于感应或地参考电位差面存在(以共模方式)于互换电路对的两端之间的电压。34串扰损耗(近端)crosstalk loss(near end)对相反方向传输而使用的两个互换电路，在一个互换电路上发送的电任与另一个互换电路上接收端形成的电压(串扰)以分贝表示的比值。3 5串扰损耗(远端) cross-talk loss(far end)对在同一方向传输而使用的两个互换电路，在一个互换电路上发送的电压与另一个互换电路上接收端形成的电压(串扰)，以分贝表示的比值。36差模电压differential mode voltage平衡互换电

9、路的每根导线和地或其他指定参考电压点问的电压向量差。注：差模电压通常叫横向模电压。37环境条件environmental conditions电气或物理环境的那些特性，例如EMI、地电位差、磁场、高度和温度等。它们可能影响DTE或DCE对互换电路的操作。38电流绝缘galvanic isolation在互换电路的含有发生器的设备和含有接收器的设备间，相对共模电压导电性而存在的非导电成分。39发生器generator互换电路的组成部分，它是发送信号的源。注：术语“发生器”周术语“驱动器”，可互换使用。310发生器偏移电压generator offset voltage平衡互换电路的每根导线和它的

10、参考信号地之间电压向量和的二分之一的直流分量。注：电压向量和的二分之一的直流分量与上述直流电压算术平均值相同。3 11信号地ground signal发生器接收器信号电压参考。312大地地ground earth在包括发生器接收器在内的设备附近，具有由到大地导电通路的导电体所建立的电压参考。注：大地地通常与机架或建筑地或保护地同义和相同。2GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993313地电位差ground potential difference互换电路的发生器和接收器信号地电位问的差值。仅当发生器和接收器的信号地都连接到大地地时，该电位与大地地电位差中的差值相同。314感

11、应噪声induced noise由其他导体电流通过电磁感应引入到互换电路的干扰电压。对平衡互换电路，感应电压通常以共模出现。315互换电路interchange circuit经过接口(例如DTEDTE、DTEDCE、DCEDCE)提供信号互换的包括发生器、接收器和互连媒体在内的电路。316互换点interchange point互换电路的一个点，规定的电气特性在该点适用，并在该点进行测量。注：互换点通常定义设备问的分界线，并通常位于接口连接器的所在位置。317接收器 receiver五换电路的部件，它在接收设备处，提供互换电路信号的检测。318上升时间rise time发生器输出信号电压从一

12、种状态特征值变化到第二种状态特征值所需的时间。上升时问通常规定为信号电压波形幅度的10和90两点问的时间。注1：上升时间通常取决于负载，并根据特定测试终接来规定。注2：对非平衡发生器，从“接通”或工作状态变化到“断开”或不工作状态的时间有时称为“下降”时间。319场地条件site conditions给定场地的环境条件。320冲击电压抵抗力surge voltage resistance互换电路遭受高达某一规定值的峰值电压冲击后，工作仍能正常进行的能力。注：冲击电压抵抗力有时称为抗冲击性。321冲击电压surge voltage由于感应或其他现象，在互换电路上出现的具有较高值和短持续期的瞬态电

13、压。对于引起差错或故障的这种冲击通常是可以接受的。注：冲击通常在确保设备不因这种异常条件而损害的前提下规定。322非平衡互换电路unbalanced interchange circuit一根导线与第二根返回导线一起使用的互换电路，第二根返回导线通常是信号地，它由几条电路共用。4互换电路的符号表示(见图1)互换电路的符号表示原则上按照GBT 7619的规定。但是，本标准中的发生器包括一种附加控3GBT 15127-2008IS0IEC 8482：1993制，用以将设备置于工作状态、不工作状态和高阻抗零电压状态。这种附加部分的符号表示如图1所示。高阻抗控制发生器 l平衡的互连电缆 接收器发生器互

14、换点 接收器互换点V“ 点A和点B间的发生器输出电压；U。 点A和点c间的发生器电压；Vn点B和点c间的发生器电压；U地电位差；R。 电缆终接电阻器；A，B和A，B 互换点；C，c 7零电压参考互换点(信号地)。注1：图中示出了两个互换点。在不包括任何互电缆的情况下发生器的输出特性在“发生器互换点”规定。在无电缆终接电阻器的情况下，接收器必须响应的电气特性在“接收器互换点”规定。注2：点C和C 7可以互连，如果国家法规要求，还可进一步连接到保护地。图1 互换电路的符号表示5互连配置(见同2和图3)互连配置通常由一根长达1 200 r1的平衡干线电缆和若干根平衡分支电缆组成。每根平衡分支电缆将各

15、个端点系统连接到公共干线电缆。分支电缆连接点的间隔可按要求进行分配，一根分支电缆应当保持尽可能地短，任何情况下都不超过1 m。平衡干线电缆的每一端都由终接电阻器终接。在各个端点系统连接点，应使用分支干线电缆连接器。这样便于612中定义的发生器接收器负载测量。干线电缆每一端的阴性连接器应容纳终接电阻器。如果本地法规要求，可对所有平衡电缆屏蔽。也可能需要扩展到对分支干线电缆连接器的屏蔽。根据多点操作的类型，可以使用两线或四线互连配置。图2示出了半双工数据传输的两线多点配置。图3示出了半双工或全双工数据传输的四线多点配置。平衡两线干线电缆GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993，

16、一、1f；一，一1端点系统平衡删线干线电缆端点系统蚓示符号J一信号地； 士保护地图2两线多点配置端点系统端点系统图示符号上信号地端点系统上保护地端点系统沣l：端点系统信号地的互连是可选的，并取决于本地法规，注2：分支电缆屏蔽是可选的。当提供时，它连接到端点系统保护地，并可进一步连接到信号地。注3：干线电缆屏蔽是可选的。当提供时，它应在一处连接到保护地。干线电缆的屏蔽体与分支电缆的屏蔽体互连可能是需要的。图3四线多点配置6多点媒体上的负载每个端点系统表示了多点媒体的负载。该负载由具有相关内部接线的无源发生器和或接收器以及平衡分支电缆组成，如图2和图3所示。按照多点半双工数据传输原理，在任何给定的

17、时刻，只有一个发生器处于工作状态。成功的操作需要有按dc和ac加载的负载技术规范。对于dc加载，选择第8章和第9章中的部件规范，以使得工作发生器可以驱动互连干线电缆，其每一端都由不小于120 n的电阻器终接，并可驱动32个所谓的单位负载(见)，这32个单位负载(UL)表示所有端点系统的总负载。1OUL的值在611中定义。61 dc加载规范dc加载规范将工作发生器的电流限制到一实际值，据此，对电流电压测量定义一个假想的单位负载(UL)。611 UL的定义(见图4)10UL值定义为：当电压在一7 V和+12 V之问变化时，电流在一08 mA和+10 mA之间变化。5GBT 15127-2008IS

18、0IEC 8482：1993相应的电流电压关系如图4所示。电压范围应考虑发生器的输出和偏移电匪、接收器的共模和内部电压以及电源电压。一7 v 一3V斗牵 uCo芷t h “0” 。一 一一7j p一1l， 譬f，=上升时间，“一在适用数据速率时单位间隔的时间持续期；：03t。U。一稳态电压之差；V。，一I V。l图10上升时间测量接收器部件按照图11和图12所示的测量配置来测量。满足这些要求的部件形成一种差值接收器。这种接收器具有高输入阻抗，差值在02 V和+02 v问的小的输入门限跃变区，所允许的内部偏置电压幅度不超过5 V。91输入灵敏度(见图11)相对于接收器端c的，出现在接收器输入端A

19、和B的输入电压y。r和Vn的允许范围应处于7 V和+12 v之间。在该允许范围内，对于接收器输入电压的任何组合，在所加差值输入电压V为02 V或更大一些情况下，接收器应呈现预期的二进制状态。92输入平衡(见图12)接收器输入电压电流特性和内部偏置电压的平衡应为：当经过等于1 500 n的匹配电阻器将V。为o4 V的差值电压加到每一输入端时，接收器应保持在预期的二进制状态，如图12所示，此时输入电压y。，和v船的范围在7 v和+12 V之间。当v船的极性反向时，在相同条件下保持相反的二进制状态。GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993， (o 1v宽) I+12v +1l 8

20、v蒸 鬻1l 8+12V6 8 V 澎：多 r钐黝图11输入电压范围图12输入平衡测量10故障状态测试为确保不因单个故障条件而产生损害，部件应按照图13图14所示的测量配置进行测试。101 发生器短路(见图13)发生器不会因输出端A和B相互短路而造成任何损害。A图13发生器短路测试102发生器的电流极限(见图14)在按照图14测试时，通过改变从7 v到+1 2 v范围的测试电压，馈人发生器的任何接线的峰值电流不应超过250 mA。10淘GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993l 品图14发生器竞争测试这一准则不宜解释为要求一个发生器能产生250 mA的源电流，而是，如果多个

21、(源)发生器提供这一电流，宿发生器应不允许合成电流超过250 rrlA，关于发生器竞争方面的附加信息，(见附录A中的第九4章)。11环境限制为了在乎衡互换电路上以高达125 Mbits的数据信号速率操作，下列条件适用：互换电路任何点的总共模电压应处于从一7 v到+12 V范围内。接收器的共模电压是下述最坏情况的组合：a) 发生器一接收器地电位差(y。，见图1)；b)在电缆一侧的发生器端A，B和c连在一起的条件下，电缆另一侧的接收器端A和c或B和c间测量的纵向感应随机噪声电压；c)发生器偏移电压V12部件兼容性满足本标准要求的发生器和接收器将满足GBT 761 9的要求(见表2)。表2与GBT

22、7619的兼容性特 性 GBT 151 27 GBT 7619发生器和接收器电源 正和或负共模 7 V+12V 7 V#7 V发生器开路 6 o V 6 0 V有终接的输出 1 5V50 V54 n 2 0 V60 V100 n偏移 30 V 3 0 V传号空号之差 02 V 04 V上升下降时间 03 UI 01UI不平衡 未规定 04 V峰峰短路 未规定 150 rnA电流极限 250 iilA 未规定接收器最低灵敏度 士200 F11V 土300inV灵敏度范围 7 V+12 V 10V+1 0 V不平衡 400 mV 士720mV内部偏置 50 V 30V故障检测 未规定 3种类型w裂

23、一GBT 15127-2008IS0IEC 8482：1993附录A(资料性附录)指南和注释在使用本标准定义的发生器和接收器时，宜考虑如下。A1故障安全操作使用这种发生器和接收器的系统设计者，宜考虑所有发生器可能处于无源状态的情况。在这种条件下，不能认为任何接收器处于某一特定状态。设计者宜为该条件提供协议或其他故障安全考虑。但是，这些内容超出了本标准的范围。A2互连手段电缆是非标准化的，但是对某一特定的应用，下述选择电缆的指南可能十分有硝。影响电缆选择的重要参数是：a)数据信号速率，或者单位间隔(uI)；b) 出现在接收器的最小信号电压；c) 最大可接受信号畸变；d)要求的电缆长度(见第5章)

24、。信号的UI确定发送信号跃变问的最小时间，因而也是信号可用来达到它最终稳态的时问。如果信号在下一个跃变发生前尚未达到它的最终稳态，从接收器角度看，该跃变将位移一定时问，信号将受到“符号问畸变”损害，在选择电缆时，应考虑UI与远端点系统处信号上升时问的关系。出现在接收器的最小信号电压应等于或大于最坏情况下允许的接收器门限电平，超过该值的接收器输入电压称为裕度。一个系统中所需的裕度值取决于噪声考虑、允许的差错率和允许的信号畸变度。为确定电缆特性，设计者宜首先决定呈现给最坏情况接收器所要求的电压量值。信号畸变是有效事件(如跃变)发生的时刻偏移理想时刻的时间度量。某一设备的畸变允差大于其他设备。了解种

25、给定应用的最大允许畸变将可提供所需的附加输入，以确定互连电缆。A3干扰和平衡网络对干扰的敏感性，不管是对媒体的电磁感应或电容耦合，都部分地由对地的阻抗非平衡决定。假定对两根导体中的每一根的干扰耦合相等，出现在两导体之问的干扰成分的幅度一般由对地的阻抗非平衡决定。考虑到电缆(线对)一端的工作发生器和在另一端桥接的几个无源发生器和接收器，不汁发生器的输出信号，其配置可近为下图：桥接接收器12卜 小 由 广I 恻_J 申 、lR：2LlR。在高频段为电缆的特性阻抗，在低频段为电缆的环路电阻；z。、Z。、z。为桥接接收器组合的相应GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993阻抗；e，是

26、在电缆的一端接地情况下，另一端对地呈现的干扰信号的幅度；e。是由阻抗非平衡形成的导体到导体的干扰成分。应该注意，工作发生器通过电缆的两根导体提供对地的低阻抗。因此，在低频时，出现在电缆桥接接收器端的共模电压是源阻抗为R，4(每根导体为R。2)的对地的电压。对示出的等效电路，所关心的平衡是共模干扰电压对合成的导体噪声电压之比，或Bal一20log当G。一1R。和yx一1zx一时，e， (2Gs+Y。)(2皖+yb)+Y。(4G。+ya+Yb)“ 2G。(yb L)令y“y。一Ya，并假定y。G，y“Gs一和y。G。，因为该配置是一种典型情况，所以可得到下述近似式：旦堑8nK这就暗示，该配置的平衡

27、，反比于桥接接收器的两个输入端对地导纳(yd)的合成差值，并基本上与接收器对地的共模导纳(ya+Y。)无关。平衡至少涉及接收器响应的信号最高频率。如果接收器的响应扩展到兆赫范围的信号，接收器两个输入端的仅几皮法的对地的电容差值可能引起显著的不平衡。例如，有lo个接收器桥接在120 n的电缆上，每个电容差值(对地)为lO pF，在10 MHz时，将形成大约10 dB的平衡。在更高频率(如50 MHz)时，该配置似乎使一根导体接地。A4发生器竞争当两个或多个发生器连接到同一互换电路时，便可能存在两个发生器同时处在工作状态的情况。如果一个(或多个)发生器为电流源，另一个为电流宿，那么在源或宿单元内，

28、可能发生过多的功率损耗。这种情况定义为发生器竞争，因为多个发生器在一条电路上竞争传输。因为系统可能要求一个以上的发生器同时工作，所以，所选的发生器竞争测试(102)中的参数应使发生器内的损耗有一实际限制。在下述所有或任何一个条件下，将产生发生器竞争：a)系统加电：当系统加电或重新加电时，在初始化间隔期问，多个发生器可能同时工作；b) 系统故障：可能产生导致发生器竞争的硬件或软件故障；c) 系统协议：某些系统协议在从一种传输切换到另一种传输时。可能有意地使多个发生器在一个短暂时间工作。有的协议可能允许共享一条电路的站竞争传输，导致多个发生器同时工作。然而，一个站最终会成功地得到电路，因而结束竞争

29、。发生器故障机制可用图A1和图A2描述。图A1示出了一条传输电路上两个发生器的情况。发生器A将它的短路电流传递给宿发生器B。又由于在两个发生器之间可能存在共模电压(一7 V+7 V)而使这种情况恶化，从而可能使发生器A的损耗超过发生器设计的功率。例如，如果发生器的短路电流为250 mA，电源电压和共模电位差的组合等于12 V，发生器A约损耗3 w。图A2示出了多个发生器将它们的短路电流驱人一个宿发生器的情况。当宿发生器退出饱和时，集电极到发射极电压与提供的大电流一起，可能引起发生器B内的过大功率。这可能导致宿单元的第二种类型的故障。GBT 15127-2008IS0IEC 8482：1993图

30、A1 发生器同单个源发生器竞争图A2发生器同多个源发生器竞争两种情况表明，保护手段必须在发生器内进行设计，以防止任一种类型的故障出现。两个最明显的解决办法可分为电流限制类和热关闭类。虽然发生器竞争问题的解决办法可以是电流限制、热关闭，或两者的某种组合，但是只要将保护建在发生器内部，不排除使用其他保护手段。电流限制通过限制在竞争状态下的电流量来限制发生器内部的过大损耗。这种保护手段有一优点，即它可快速恢复，以便应付竞争协议。与电流限制相反，热关闭从竞争状态下恢复的时问慢，但有检测功率过载的同有能力，而不只是检测大电流过载。当竞争存在时，大电流引起能量存储在电路中。当电流突然中断时，下述电压将在传

31、输电路建立：v一毕GBT 15127-2008ISOIEC 8482：1993式中：V 建立的电压，V；J，短路电流，A；Z0电缆的特性阻抗，n。在250 mA峰值电流极限情况下，该电压约等于15 v。如果四个或更多的驱动器为接通(电路电流最大到500 mA)，而且两个发生器变为断开，而使电流中断的这种不大可能的事件出现在电路上，那么差值电压可能上升到较大电压值，在系统设计时，设计者应认真考虑这种可能性。当仅产生这样的事件时，第lo章规定的要求旨在起保护作用。GBT 15127-20081SOIEC 8482：1993附录B(资料性附录)关于ac加载测量的指南端点系统的连接所导致多点媒体上的a

32、c加载确定了传输的性能。该加载大多数部分取决于应用的参数，诸如，编码的类型，信号速率和分支电缆的特性等。因此，下列测量仅作为一般指南，并可以按照完整的接口和信号质量标准进行适合于测量的修改(见附录A的A1章)。B1反射衰减(见图B1)对于与主传输频谱相对应的频率范围来说，已连接的端点系统的反射衰减宜不小于20 dB。该测量在使用120 n并联测试电阻器的端系统的断开分支干线电缆连接器处进行。推荐的测量配置如图B1所示。在测试期间，所涉及的任何发生器均处于不工作状态。nn_20log邕(dB)图B1反射衰减测量B2接收信号畸变对于传号空号以应用的数据信号速率转换时，在端点系统的已互连分支干线电缆连接器处测得的接收信号畸变宜不超过25。注：在双扭线传输媒体情况下，假定与该模式相关的畸变超出传号空号转换测量的范围不太大。