สายเคเบิลตัวเชื่อมต่อสัญญาณ I/O ความหนาแน่นสูง

วัตถุประสงค์ของการออกแบบตัวเชื่อมต่อ MRJ21 คือเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, ปรับปรุงประสิทธิภาพของ Gigabit Ethernet (พก), และลดเวลาในการติดตั้ง. การพัฒนาล่าสุดในเทคโนโลยีตัวเชื่อมต่อ I/O สามารถช่วยแก้ปัญหาหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการอัพเกรดเครือข่ายและการออกแบบเครือข่ายใหม่. การเชื่อมต่อระหว่างกัน I/O หลักสองตัวที่ใช้สำหรับเครือข่ายและการสื่อสารคือแจ็คโมดูลาร์และขั้วต่อ RJ-21 “25 คู่”. ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีหลายประเภท, ในบรรดาตัวเชื่อมต่อประเภท RJ-45 และ RJ-21 เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด. ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ให้ความน่าเชื่อถือและความเรียบง่ายที่จำเป็นเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้ภายใน 10/100 แบนด์วิธ Base-T.

CN68 68-Pin MDR SCSI IO สัญญาณสายเชื่อมต่อชาย - ชายสำหรับเซอร์โวไดรฟ์ 0.5 ม.

2-2205133-3 ชุดสายเคเบิล I/O แบบเสียบได้

ม12 12 สายพิน ขั้วต่อ สายไฟ สายทริกเกอร์ I/O

อย่างไรก็ตาม, as the application range of this Gbit Ethernet system becomes wider and wider, many deficiencies of the existing RJ-45 and RJ-21 interconnection devices are also increasingly apparent. In order to adapt to the great leap forward of communication network products to the era of Gbit Ethernet, existing electronic products have evolved in some aspects, and new I/O connectors have also emerged as the times require.

ในปัจจุบัน, people have designed a MRJ21-type I/O connector suitable for Gbit Ethernet applications, thereby expanding the density of the existing RJ-21 I/O connector to 3 times the original. ไม่เพียงแค่นั้น, it is also beneficial to convert the existing network system to Gbit Ethernet, and realize further upgrade of other networks. The MRJ21 miniature PC board connector developed by Tyco Electronics, shown in Figure 1, นำเสนอฮาร์ดแวร์แจ็คสกรูที่มีการป้องกันอย่างเต็มที่และมีการยึดเชิงบวก. ตัวเชื่อมต่อนี้สามารถใช้ได้กับอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เครือข่ายเกือบทั้งหมด. อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เครือข่ายเหล่านี้มักมาพร้อมกับผลิตภัณฑ์แจ็คโมดูลาร์แบบเรียงซ้อนมาตรฐานหรือผลิตภัณฑ์ตัวเชื่อมต่อ RJ-21 50 พิน (รูป 2). ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ผลิตสวิตช์อีเธอร์เน็ต, ตู้เครือข่าย, เราเตอร์, จัมเปอร์ดิจิตอล, DSLAM, และผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อรองรับขั้วต่อ MRJ21 ใหม่ได้.

สำหรับ 36Pin servo I/O สายควบคุม 10136-3000PE, 10336-52A0-008 ขั้วต่อสายสัญญาณ

เซอร์โวมอเตอร์ I/O สายควบคุมมอเตอร์สัญญาณสาย SCSI Connector SCSI14 SCSI26 SCSI20 SCSI36 SCSI50 0.5 เมตร 1 เมตร 2 เมตร

DB26 ชาย/หญิง I/O สัญญาณสายเชื่อมต่อ 5FT(1.5ม.)

รูป 1 MRJ21 ขั้วต่อบอร์ดไมโครพีซี

นอกเหนือจากการอนุญาตให้เครือข่ายทำงานได้อย่างถูกต้องในสภาพแวดล้อม Gigabit Ethernet, ขั้วต่อ MRJ21 มีขนาดกะทัดรัดกว่าแจ็คโมดูลาร์และการออกแบบ RJ-21 รุ่นก่อน. ได้มีการคิดค้นโซลูชันที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นสำหรับอินเทอร์เฟซ I/O ของเครือข่าย. และผ่านการทดสอบและการตรวจสอบที่เกี่ยวข้อง, ไม่เพียงแต่สามารถส่งข้อมูลแบบซิงโครนัสของระบบ Gbit Ethernet ได้อย่างน่าเชื่อถือเท่านั้น, แต่ยังสามารถส่งกำลังผ่านอีเธอร์เน็ตได้อีกด้วย (PoE หรือ PoLAN).

สำหรับนักออกแบบฮาร์ดแวร์, ความหนาแน่นของตัวเชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้นหมายความว่าความหนาแน่นของอินเทอร์เฟซ I/O จะเพิ่มขึ้นได้ 1.5 ถึง 3 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับแจ็คโมดูลาร์ RJ-45 แบบซ้อนกันแบบเดิม. เปรียบเทียบกับขั้วต่อ RJ-21, ขนาดของขั้วต่อ MRJ21 จะลดลง 2/3. นอกจากนี้, ซ็อกเก็ตมุมขวาคือ 50% สั้นกว่าแจ็คสแต็คมาตรฐาน, ดังแสดงในรูป 3.

รูป 3 การเปรียบเทียบตัวเชื่อมต่อ MRJ21 และ RJ-21

วันนี้, ผู้คนสามารถใช้ได้ 16 ขั้วต่อ MRJ21 ในรูปแบบ 96 อินเทอร์เฟซ GbE หรือ 192 10/100 เชื่อมต่อกับแผ่นทองแดงมาตรฐาน. นอกจากนี้ยังหมายความว่าความหนาแน่นของอินเทอร์เฟซ Gbit Ethernet เพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่อเทียบกับตัวเชื่อมต่อ RJ-45, ซึ่งช่วยให้แต่ละแผง 1RU สามารถสร้างผลรวมได้มากถึง 48 อินเทอร์เฟซแบบเสียบได้. ซึ่งจะช่วยลดหรือลดจำนวนชุดสายไฟในแผงขั้วต่อ. นี่เป็นสิ่งที่น่าสนใจมากสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม, ผู้ติดตั้งอุปกรณ์และผู้ใช้.

รูป 4 แสดงถึงค่า crosstalk สำหรับแต่ละอินเทอร์เฟซทั้งหกในแอสเซมบลี MRJ21 ทั่วไป. ทางโค้ง (ป.ล. เอลเฟ็กซ์) ในรูป a แสดงถึงเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงค่า crosstalk สุดปลายของอินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่แรก 1, อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สอง 1, อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สาม 1 และอินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สี่ 1. เส้นโค้งในรูปที่ b ตามลำดับแสดงถึงเส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของค่า crosstalk ใกล้สุดของอินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่แรก 1 , อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สอง 1 , อินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สาม 1 และอินเทอร์เฟซตัวเชื่อมต่อคู่ที่สี่ 1 .

สำหรับ OEM ฮาร์ดแวร์เครือข่าย, ข้อดีของบรรจุภัณฑ์นี้ชัดเจน. นอกเหนือจากการบรรจุอินเทอร์เฟซ I/O มากขึ้นในการออกแบบกล่องที่กำหนดแล้ว, ขั้วต่อ MRJ21 มีการปรับปรุงการออกแบบอื่นๆ. ตัวอย่างเช่น, ขั้วต่อ MRJ21 มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่สามารถระงับสัญญาณรบกวนของสายคนต่างด้าวเพื่อให้ตรงตามหรือเกินข้อกำหนดสายเคเบิลประเภท 5e ที่ระบุ, และมีคุณสมบัติในการป้องกันอย่างสมบูรณ์เพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า. นอกจากนี้, การใช้ซ็อกเก็ตสกรูทำให้มีฟังก์ชันการล็อคเชิงบวกที่จำเป็น.

เมื่อความหนาแน่นของอินเทอร์เฟซเพิ่มขึ้น, OEM มีตัวเลือกในการปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานหรือคุณลักษณะของอุปกรณ์ของตน. และข้อดีอื่น ๆ มีให้กับผู้ใช้ในรูปแบบของอินเทอร์เฟซสำรองเพื่อให้ผู้ใช้สามารถขยายหรืออัพเกรดเครือข่ายของตนได้. พร้อมอินเทอร์เฟซสำรอง, ผู้ใช้หรือผู้ติดตั้งอุปกรณ์สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์หรืออุปกรณ์บนเครือข่ายได้มากขึ้น, จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการลดต้นทุนต่อไป, ดังแสดงในรูป 4.

2. การออกแบบโครงสร้างตัวเชื่อมต่อ MRJ21
เนื่องจากผู้ออกแบบระบบมีความสนใจในความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในระดับสูง, มีการแนะนำตัวเชื่อมต่อ MRJ21 หลายตัวที่มีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานที่หลากหลายในสภาพแวดล้อม Gigabit Ethernet และสาขาเครือข่าย. การกำหนดค่าเหล่านี้รวมถึง MRJ21 พอร์ตเดียว (ทางเลือกของกราวด์แผงและกราวด์ที่ไม่ใช่แผง, บัดกรีทะลุรู, และแบบกดพอดี, ซึ่งมีรูปแบบบอร์ดและขนาดเท่ากัน) และคู่- และ MRJ21 แบบสี่พอร์ตพร้อมส่วนประกอบขั้วต่อแม่เหล็กในตัว.

การเชื่อมต่อระหว่างกัน MRJ21 ได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายกว่าและมีระดับเสียงรบกวนข้ามสายต่ำกว่าการเชื่อมต่อระหว่างกันแบบ RJ-45 และ RJ-21. ลดความเป็นไปได้ที่จะก่อให้เกิด crosstalk ของคนต่างด้าว และสร้างวิธีการชดเชยเสียงรบกวนที่ไม่ต้องใช้การเชื่อมต่อระหว่างกัน RJ-45 ที่เป็นกรรมสิทธิ์มากมาย. คุณสมบัติการออกแบบเหล่านี้สามารถรักษาความต่อเนื่องและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของลิงค์ที่ดีเยี่ยม, ทำให้อุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างกันเหมาะสมกับการใช้งานแบบกิกะบิตมากขึ้น.

ผู้ติดตั้งระบบเครือข่ายที่ใช้ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 และชุดสายเคเบิลก็ได้รับประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเช่นกัน. อันดับแรก, การจัดการสายเคเบิลของสวิตช์ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมเนื่องจากต้องใช้สายเคเบิลเพียงเส้นเดียว (เปรียบเทียบกับสายเคเบิลหกเส้นที่จำเป็นสำหรับ Gigabit Ethernet หรือ 10/100/1000 การใช้งาน). และใน 10/100 การใช้งาน, จำนวนสายเคเบิลก็ลดลงเช่นกัน 12 ถึง 1. นอกจากนี้, มีสายเดียวเกี่ยวกับ 30% เล็กกว่าพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล 4 คู่หกเส้นที่สอดคล้องกัน. นอกจากนี้, เนื่องจากความหนาแน่นของบอร์ด PCB เพิ่มขึ้น, อุปกรณ์เชื่อมต่อโครงข่าย I/O ที่ได้จะมีฟอร์มแฟคเตอร์ที่เล็กกว่า, และการมองเห็นการแสดงความไวบนฮาร์ดแวร์ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน. ต้นทุนโดยรวมสำหรับผู้ใช้อุปกรณ์ปลายทางก็อาจลดลงอีกเช่นกัน.

หลังจากใช้ขั้วต่อ MRJ21 ในการวางสายเคเบิลโครงสร้างพื้นฐาน, ผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ให้บริการสามารถคาดหวังข้อได้เปรียบเพิ่มเติมได้. นอกจากนี้, การศึกษาเฉพาะเรื่องการประหยัดต้นทุนที่เกี่ยวข้องทั้งสี่ประการ (แรงงาน, ช่องว่าง, เวลาและการบำรุงรักษา) ยังแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เคเบิล MRJ21 สามารถให้โอกาสในการประหยัดต้นทุนได้มากมาย.

ในการศึกษาต้นทุนแรงงาน, มีการประเมินว่าการใช้ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 สามารถประหยัดได้ $3.50 ถึง $14 per interface in direct installation costs compared to traditional RJ-45 based cables. The study also showed that the space occupied by MRJ21 connectors installed in the above equipment can save about $4.50/interface per year, because the data center can occupy less space. In the high-cost and important application environment of this study, the savings in the area occupied by the equipment can reach more than 50%.

นอกจากนี้, the study concluded that the time required to connect the data center is about 1/6 of the time spent on traditional wiring. ในที่สุด, the study demonstrated significantly less downtime for switch replacement or restoration of functionality.

รูป 4 Crosstalk value of each of the 6 interfaces in the MRJ21 component

เมื่อความหนาแน่นของอินเทอร์เฟซเพิ่มขึ้น, OEM มีตัวเลือกในการปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานหรือคุณลักษณะของอุปกรณ์ของตน. และข้อดีอื่น ๆ มีให้กับผู้ใช้ในรูปแบบของอินเทอร์เฟซสำรองเพื่อให้ผู้ใช้สามารถขยายหรืออัพเกรดเครือข่ายของตนได้. พร้อมอินเทอร์เฟซสำรอง, ผู้ใช้หรือผู้ติดตั้งอุปกรณ์สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์หรืออุปกรณ์บนเครือข่ายได้มากขึ้น, จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการลดต้นทุนต่อไป, ดังแสดงในรูป 4.

2. การออกแบบโครงสร้างตัวเชื่อมต่อ MRJ21
เนื่องจากผู้ออกแบบระบบมีความสนใจในความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในระดับสูง, มีการแนะนำตัวเชื่อมต่อ MRJ21 หลายตัวที่มีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานที่หลากหลายในสภาพแวดล้อม Gigabit Ethernet และสาขาเครือข่าย. การกำหนดค่าเหล่านี้รวมถึง MRJ21 พอร์ตเดียว (ทางเลือกของกราวด์แผงและกราวด์ที่ไม่ใช่แผง, บัดกรีทะลุรู, และแบบกดพอดี, ซึ่งมีรูปแบบบอร์ดและขนาดเท่ากัน) และคู่- และ MRJ21 แบบสี่พอร์ตพร้อมส่วนประกอบขั้วต่อแม่เหล็กในตัว.

การเชื่อมต่อระหว่างกัน MRJ21 ได้รับการออกแบบให้เรียบง่ายกว่าและมีระดับเสียงรบกวนข้ามสายต่ำกว่าการเชื่อมต่อระหว่างกันแบบ RJ-45 และ RJ-21. ลดความเป็นไปได้ที่จะก่อให้เกิด crosstalk ของคนต่างด้าว และสร้างวิธีการชดเชยเสียงรบกวนที่ไม่ต้องใช้การเชื่อมต่อระหว่างกัน RJ-45 ที่เป็นกรรมสิทธิ์มากมาย. คุณสมบัติการออกแบบเหล่านี้สามารถรักษาความต่อเนื่องและคุณสมบัติทางไฟฟ้าของลิงค์ที่ดีเยี่ยม, ทำให้อุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างกันเหมาะสมกับการใช้งานแบบกิกะบิตมากขึ้น.

RJ-45 interconnect device interface

ผู้ติดตั้งระบบเครือข่ายที่ใช้ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 และชุดสายเคเบิลก็ได้รับประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเช่นกัน. อันดับแรก, การจัดการสายเคเบิลของสวิตช์ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมเนื่องจากต้องใช้สายเคเบิลเพียงเส้นเดียว (เปรียบเทียบกับสายเคเบิลหกเส้นที่จำเป็นสำหรับ Gigabit Ethernet หรือ 10/100/1000 การใช้งาน). และใน 10/100 การใช้งาน, จำนวนสายเคเบิลก็ลดลงเช่นกัน 12 ถึง 1. นอกจากนี้, มีสายเดียวเกี่ยวกับ 30% เล็กกว่าพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล 4 คู่หกเส้นที่สอดคล้องกัน. นอกจากนี้, เนื่องจากความหนาแน่นของบอร์ด PCB เพิ่มขึ้น, อุปกรณ์เชื่อมต่อโครงข่าย I/O ที่ได้จะมีฟอร์มแฟคเตอร์ที่เล็กกว่า, และการมองเห็นการแสดงความไวบนฮาร์ดแวร์ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน. ต้นทุนโดยรวมสำหรับผู้ใช้อุปกรณ์ปลายทางก็อาจลดลงอีกเช่นกัน.

MRJ21 connector structure design drawing

รูป 6 แผนภาพการออกแบบโครงสร้างของขั้วต่อ MRJ21

หลังจากใช้ขั้วต่อ MRJ21 ในการวางสายเคเบิลโครงสร้างพื้นฐาน, ผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ให้บริการสามารถคาดหวังข้อได้เปรียบเพิ่มเติมได้. นอกจากนี้, การศึกษาเฉพาะเรื่องการประหยัดต้นทุนที่เกี่ยวข้องทั้งสี่ประการ (แรงงาน, ช่องว่าง, เวลาและการบำรุงรักษา) ยังแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เคเบิล MRJ21 สามารถให้โอกาสในการประหยัดต้นทุนได้มากมาย.

ในการศึกษาต้นทุนแรงงาน, มีการประเมินว่าการใช้ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 สามารถประหยัดได้ $3.50 ถึง $14 per interface in direct installation costs compared to traditional RJ-45 based cables. The study also showed that the space occupied by MRJ21 connectors installed in the above equipment can save about $4.50/interface per year, because the data center can occupy less space. In the high-cost and important application environment of this study, the savings in the area occupied by the equipment can reach more than 50%.

นอกจากนี้, the study concluded that the time required to connect the data center is about 1/6 of the time spent on traditional wiring. ในที่สุด, the study demonstrated significantly less downtime for switch replacement or restoration of functionality.

ความก้าวหน้าในอุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างกัน I/O

หนึ่งในขอบเขตการใช้งาน I/O ที่ทันสมัยที่สุดสำหรับแจ็คโมดูลาร์รุ่นต่อไปคือ 10/100 การส่งผ่าน Base-T, กิกะบิตอีเทอร์เน็ต, และการรวม Power Ethernet. แก่นแท้ของ 10/100 การส่งข้อมูล Base-T และ Gbit Ethernet นั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นสิ่งเดียวกัน. เพียงแต่ว่าการถ่ายโอนพลังงานผ่านขั้วต่ออีเทอร์เน็ตนั้นเป็นปัญหาที่ค่อนข้างใหม่, และการเชื่อมต่อระหว่างกันที่ใช้ในแอปพลิเคชันดังกล่าวจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ.

การส่งสัญญาณความเร็วสูงผ่านเครือข่ายถือเป็นความท้าทายในตัวเอง, และการเพิ่มภาระของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำให้กับเครือข่ายทำให้เกิดความท้าทายใหม่ ๆ ในระบบการเชื่อมต่อระหว่างกัน.

อันดับแรก, เนื่องจากการส่งสัญญาณความเร็วสูงผ่านเครือข่ายที่มีสัญญาณอยู่แล้วนั้นมีแนวโน้มที่จะถูกรบกวน, เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องหน้าสัมผัสสัญญาณจากการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นในบริเวณกำลังไฟฟ้าต่ำกว่าของระบบเชื่อมต่อโครงข่าย. นักออกแบบบางคนอาจเลือกที่จะกรองสายเชื่อมต่อระหว่างกันบนบอร์ดอย่างเหมาะสมเพื่อลดการรบกวน. อย่างไรก็ตาม, สิ่งนี้จะเพิ่มความซับซ้อนของการประมวลผลแผงวงจรในกระบวนการผลิต, เพิ่มต้นทุนที่สอดคล้องกันและต้องใช้ความพยายามมากขึ้น.

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 แบบรวมหรือแบบรวม. ตัวเชื่อมต่อ MRJ21 แบบรวมสามารถรับรู้ได้ 10/100/1000 การส่งผ่าน Base-T, และยังสามารถใช้พิน PoE ได้อีกด้วย. การผสมผสานระหว่างระบบแม่เหล็กและการจัดการพลังงานในตัวช่วยลดความจำเป็นในการใช้โซลูชันระดับบอร์ดที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง.

แม่เหล็กในตัวมีฟังก์ชันที่จำเป็นบางประการดังต่อไปนี้:
(1) ระบุข้อกำหนดฉนวน DC ที่เสนอใน IEEE 802.3 และไออีซี 60950;
(2) Provide the anti-electromagnetic interference (อีเอ็มไอ) function of the normal mode;
(3) The DC power supply can be applied to the PoE field by using integrated magnetic components.

When the MRJ21 crimp gang connector switch is applied to Ethernet, the advantages of power devices with network support can be further extended throughout the network.

One of the important attributes of the MRJ21 ganged magnetics connector is its flexibility. The connector can be designed as non-PoE or with PoE function. With this design approach, network systems transitioning from 10/100 and GbE 802.3af-compliant PoE is much easier.

สรุปแล้ว:
Product development seems to have gotten easier in recent years, further proving the role of I/O interconnects and taking them to the next level. These next-generation I/O connectors can provide higher packaging density and performance, not only to improve their shipping and handling conditions, but also to further improve their manufacturing process. เช่นนี้, it affects not only OEMs, but also installers and users of equipment. Most importantly, the application of these new I/O interconnect devices can not only make Gbit Ethernet and active Ethernet easier to implement, but also further improve network functions and work efficiency.