Cáp kết nối tín hiệu I/O mật độ cao

Mục đích thiết kế đầu nối MRJ21 là tăng mật độ đóng gói của các thiết bị điện tử, cải thiện hiệu suất của Gigabit Ethernet (Mang), và giảm thời gian cài đặt của nó. Những phát triển gần đây trong công nghệ đầu nối I/O có thể giúp giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến nâng cấp mạng và thiết kế mạng mới. Hai kết nối I/O chính được sử dụng để kết nối mạng và liên lạc là giắc cắm mô-đun và đầu nối RJ-21 “25 cặp”. Có rất nhiều loại sản phẩm như vậy, trong đó đầu nối loại RJ-45 và RJ-21 là phổ biến nhất. Các đầu nối này mang lại độ tin cậy và sự đơn giản cần thiết để cho phép thiết bị hoạt động trong phạm vi 10/100 Băng thông Base-T.

CN68 68-Pin MDR SCSI I O Tín hiệu Cáp kết nối nam sang nam cho ổ đĩa servo 0,5m

2-2205133-3 Cụm cáp I/O có thể cắm được

m12 12 cáp pin Đầu nối dây nguồn Cáp kích hoạt I/O

Tuy nhiên, khi phạm vi ứng dụng của hệ thống Gbit Ethernet này ngày càng rộng hơn, Nhiều thiếu sót của các thiết bị kết nối RJ-45 và RJ-21 hiện có cũng ngày càng lộ rõ. Để thích ứng với bước nhảy vọt của các sản phẩm mạng truyền thông trong kỷ nguyên Gbit Ethernet, các sản phẩm điện tử hiện có đã phát triển ở một số khía cạnh, và các đầu nối I/O mới cũng đã xuất hiện theo yêu cầu của thời đại.

Hiện tại, mọi người đã thiết kế đầu nối I/O loại MRJ21 phù hợp cho các ứng dụng Gbit Ethernet, từ đó mở rộng mật độ của đầu nối I/O RJ-21 hiện có lên 3 lần bản gốc. Không chỉ vậy, việc chuyển đổi hệ thống mạng hiện có sang Gbit Ethernet cũng có lợi, và thực hiện nâng cấp thêm các mạng khác. Đầu nối bo mạch PC thu nhỏ MRJ21 được phát triển bởi Tyco Electronics, thể hiện trong hình 1, cung cấp phần cứng giắc cắm vít được bảo vệ hoàn toàn và tích cực. Đầu nối này có thể áp dụng cho hầu hết các thiết bị phần cứng mạng. Các thiết bị phần cứng mạng này thường đi kèm với các sản phẩm giắc cắm mô-đun xếp chồng tiêu chuẩn hoặc các sản phẩm đầu nối RJ-21 50 chân (Nhân vật 2). Nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) sản xuất thiết bị chuyển mạch Ethernet, tủ mạng, bộ định tuyến, máy nhảy kỹ thuật số, DSLAM, và các sản phẩm tương tự có thể sửa đổi thiết kế của chúng để phù hợp với đầu nối MRJ21 mới.

CHO cáp điều khiển I/O servo 36Pin 10136-3000PE, 10336-52Cáp tín hiệu đầu nối A0-008

Động Cơ servo Cáp Điều Khiển I/O Cáp Tín Hiệu Động Cơ Đầu Nối SCSI SCSI14 SCSI26 SCSI20 SCSI36 SCSI50 0.5 mét 1 mét 2 mét

Cáp kết nối tín hiệu I/O DB26 Nam sang Nữ 5FT(1.5m)

Nhân vật 1 Đầu nối bo mạch Micro PC MRJ21

Ngoài việc cho phép mạng hoạt động bình thường trong môi trường Gigabit Ethernet, đầu nối MRJ21 nhỏ gọn hơn so với giắc cắm mô-đun trước đây và thiết kế RJ-21. Các giải pháp mật độ cao hơn cho các giao diện I/O mạng đã được đưa ra. Và thông qua các bài kiểm tra và xác minh tương ứng, không chỉ việc truyền đồng bộ của hệ thống Gbit Ethernet có thể được hoàn thành một cách đáng tin cậy, nhưng việc truyền tải điện cũng có thể được thực hiện thông qua Ethernet (PoE hoặc Ba Lan).

Dành cho nhà thiết kế phần cứng, sự gia tăng mật độ đầu nối có nghĩa là mật độ giao diện I/O có thể tăng lên bằng cách 1.5 ĐẾN 3 lần so với giắc cắm mô-đun RJ-45 xếp chồng ban đầu. So với đầu nối RJ-21, kích thước của đầu nối MRJ21 giảm đi 2/3. Ngoài ra, ổ cắm góc phải là 50% ngắn hơn jack xếp chồng tiêu chuẩn, như trong hình 3.

Nhân vật 3 So sánh đầu nối MRJ21 và RJ-21

Hôm nay, mọi người có thể sử dụng 16 Đầu nối MRJ21 hình thành 96 giao diện GbE hoặc 192 10/100 giao diện trên tấm đồng tiêu chuẩn. Điều này cũng có nghĩa là mật độ giao diện Gbit Ethernet của nó tăng gấp đôi so với đầu nối RJ-45, cho phép mỗi bảng 1RU tạo ra tổng cộng lên tới 48 giao diện có thể cắm được. Điều này làm giảm hoặc đơn giản hóa số lượng dây nối trong khối đầu cuối. Điều này rất hấp dẫn đối với các nhà sản xuất thiết bị gốc, người lắp đặt thiết bị và người sử dụng.

Nhân vật 4 đại diện cho các giá trị nhiễu xuyên âm cho từng giao diện trong số sáu giao diện trong tổ hợp MRJ21 điển hình. Đường cong (PS ELFEXT) trên hình a biểu thị đường cong thay đổi giá trị nhiễu xuyên âm ở đầu xa của cặp giao diện đầu nối đầu tiên 1, cặp giao diện kết nối thứ hai 1, cặp giao diện kết nối thứ ba 1 và cặp giao diện kết nối thứ tư 1. Các đường cong trong hình b tương ứng thể hiện các đường cong biến đổi của giá trị nhiễu xuyên âm gần cuối của cặp giao diện đầu nối đầu tiên 1 , cặp giao diện kết nối thứ hai 1 , cặp giao diện kết nối thứ ba 1 và cặp giao diện kết nối thứ tư 1 .

Dành cho các OEM phần cứng mạng, những lợi thế của bao bì này là rõ ràng. Ngoài việc đóng gói nhiều giao diện I/O hơn vào một thiết kế hộp nhất định, đầu nối MRJ21 cung cấp các cải tiến thiết kế khác. Ví dụ, Đầu nối MRJ21 có các đặc tính điện có thể triệt tiêu nhiễu xuyên âm của đường dây ngoài để đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu về cáp loại 5e được chỉ định, và nó có hiệu suất che chắn hoàn toàn để ngăn chặn nhiễu điện từ của nó. Ngoài ra, việc sử dụng ổ cắm vít cung cấp chức năng khóa tích cực cần thiết.

Khi mật độ giao diện tăng lên, OEM có các tùy chọn để cải thiện chức năng hoặc tính năng của thiết bị của họ. Và các ưu điểm khác được cung cấp cho người dùng dưới dạng giao diện dự phòng để người dùng có thể mở rộng hoặc nâng cấp mạng của mình. Với giao diện dự phòng, người dùng hoặc người cài đặt thiết bị có thể kết nối nhiều thiết bị hoặc thiết bị hơn trên mạng, từ đó đạt được mục đích giảm chi phí hơn nữa, như trong hình 4.

2. Thiết kế cấu trúc đầu nối MRJ21
Khi các nhà thiết kế hệ thống quan tâm đến mức độ tiến bộ công nghệ cao, một số đầu nối MRJ21 với các cấu hình khác nhau đã được giới thiệu để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau trong môi trường Gigabit Ethernet và các lĩnh vực mạng. Các cấu hình này bao gồm MRJ21 một cổng (lựa chọn mặt đất bảng và mặt đất không bảng, hàn xuyên lỗ, và phù hợp với báo chí, cả hai đều có cùng bố cục bảng và cùng kích thước) và kép- và MRJ21 bốn cổng có tích hợp các thành phần Đầu nối từ tính.

Các kết nối MRJ21 được thiết kế đơn giản hơn và có mức nhiễu xuyên âm thấp hơn so với các kết nối RJ-45 và RJ-21. Nó giảm thiểu khả năng gây ra nhiễu xuyên âm ngoài hành tinh và tạo ra một phương pháp bù nhiễu không yêu cầu vô số kết nối RJ-45 độc quyền. Những đặc điểm thiết kế này có thể duy trì tính liên tục và các đặc tính điện liên kết tuyệt vời, làm cho các thiết bị kết nối phù hợp hơn với các ứng dụng gigabit.

Những người cài đặt hệ thống mạng sử dụng đầu nối và cụm cáp MRJ21 cũng đang thấy hiệu suất được cải thiện. Đầu tiên, khả năng quản lý cáp của switch đã được cải thiện hơn nữa vì nó chỉ cần một cáp (so với sáu cáp cần thiết trong Gigabit Ethernet hoặc 10/100/1000 ứng dụng). Và trong 10/100 ứng dụng, số lượng cáp cũng giảm từ 12 ĐẾN 1. Hơn thế nữa, cáp duy nhất là về 30% nhỏ hơn diện tích mặt cắt ngang của sáu sợi cáp 4 đôi tương ứng. Ngoài ra, do mật độ của bảng PCB tăng lên, thiết bị kết nối I/O thu được có hệ số dạng nhỏ hơn, và khả năng hiển thị độ nhạy trên phần cứng cũng được cải thiện rất nhiều. Tổng chi phí cho người sử dụng thiết bị cuối cũng có thể được giảm thêm.

Sau khi sử dụng đầu nối MRJ21 trong hệ thống cáp cơ sở hạ tầng, các nhà sản xuất thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ có thể mong đợi những lợi thế bổ sung. Ngoài ra, một nghiên cứu chuyên biệt về bốn biện pháp tiết kiệm chi phí liên quan (nhân công, không gian, thời gian và bảo trì) cũng cho thấy thiết bị cáp MRJ21 có thể mang lại nhiều cơ hội tiết kiệm chi phí tiềm năng.

Trong nghiên cứu chi phí lao động, người ta ước tính rằng việc sử dụng đầu nối MRJ21 có thể tiết kiệm $3.50 ĐẾN $14 trên mỗi giao diện về chi phí lắp đặt trực tiếp so với cáp dựa trên RJ-45 truyền thống. Nghiên cứu cũng cho thấy không gian chiếm dụng bởi các đầu nối MRJ21 được lắp đặt trong thiết bị trên có thể tiết kiệm khoảng 4,50 USD/giao diện mỗi năm, vì trung tâm dữ liệu có thể chiếm ít không gian hơn. Trong môi trường ứng dụng quan trọng và chi phí cao của nghiên cứu này, mức tiết kiệm trong khu vực sử dụng thiết bị có thể đạt tới hơn 50%.

Ngoài ra, nghiên cứu kết luận rằng thời gian cần thiết để kết nối trung tâm dữ liệu là khoảng 1/6 về thời gian dành cho hệ thống dây điện truyền thống. Cuối cùng, nghiên cứu đã chứng minh thời gian ngừng hoạt động để thay thế hoặc khôi phục chức năng của công tắc ít hơn đáng kể.

Nhân vật 4 Giá trị nhiễu xuyên âm của mỗi 6 giao diện trong thành phần MRJ21

Khi mật độ giao diện tăng lên, OEM có các tùy chọn để cải thiện chức năng hoặc tính năng của thiết bị của họ. Và các ưu điểm khác được cung cấp cho người dùng dưới dạng giao diện dự phòng để người dùng có thể mở rộng hoặc nâng cấp mạng của mình. Với giao diện dự phòng, người dùng hoặc người cài đặt thiết bị có thể kết nối nhiều thiết bị hoặc thiết bị hơn trên mạng, từ đó đạt được mục đích giảm chi phí hơn nữa, như trong hình 4.

2. Thiết kế cấu trúc đầu nối MRJ21
Khi các nhà thiết kế hệ thống quan tâm đến mức độ tiến bộ công nghệ cao, một số đầu nối MRJ21 với các cấu hình khác nhau đã được giới thiệu để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau trong môi trường Gigabit Ethernet và các lĩnh vực mạng. Các cấu hình này bao gồm MRJ21 một cổng (lựa chọn mặt đất bảng và mặt đất không bảng, hàn xuyên lỗ, và phù hợp với báo chí, cả hai đều có cùng bố cục bảng và cùng kích thước) và kép- và MRJ21 bốn cổng có tích hợp các thành phần Đầu nối từ tính.

Các kết nối MRJ21 được thiết kế đơn giản hơn và có mức nhiễu xuyên âm thấp hơn so với các kết nối RJ-45 và RJ-21. Nó giảm thiểu khả năng gây ra nhiễu xuyên âm ngoài hành tinh và tạo ra một phương pháp bù nhiễu không yêu cầu vô số kết nối RJ-45 độc quyền. Những đặc điểm thiết kế này có thể duy trì tính liên tục và các đặc tính điện liên kết tuyệt vời, làm cho các thiết bị kết nối phù hợp hơn với các ứng dụng gigabit.

Giao diện thiết bị kết nối RJ-45

Những người cài đặt hệ thống mạng sử dụng đầu nối và cụm cáp MRJ21 cũng đang thấy hiệu suất được cải thiện. Đầu tiên, khả năng quản lý cáp của switch đã được cải thiện hơn nữa vì nó chỉ cần một cáp (so với sáu cáp cần thiết trong Gigabit Ethernet hoặc 10/100/1000 ứng dụng). Và trong 10/100 ứng dụng, số lượng cáp cũng giảm từ 12 ĐẾN 1. Hơn thế nữa, cáp duy nhất là về 30% nhỏ hơn diện tích mặt cắt ngang của sáu sợi cáp 4 đôi tương ứng. Ngoài ra, do mật độ của bảng PCB tăng lên, thiết bị kết nối I/O thu được có hệ số dạng nhỏ hơn, và khả năng hiển thị độ nhạy trên phần cứng cũng được cải thiện rất nhiều. Tổng chi phí cho người sử dụng thiết bị cuối cũng có thể được giảm thêm.

Bản vẽ thiết kế kết cấu đầu nối MRJ21

Nhân vật 6 Sơ đồ thiết kế kết cấu đầu nối MRJ21

Sau khi sử dụng đầu nối MRJ21 trong hệ thống cáp cơ sở hạ tầng, các nhà sản xuất thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ có thể mong đợi những lợi thế bổ sung. Ngoài ra, một nghiên cứu chuyên biệt về bốn biện pháp tiết kiệm chi phí liên quan (nhân công, không gian, thời gian và bảo trì) cũng cho thấy thiết bị cáp MRJ21 có thể mang lại nhiều cơ hội tiết kiệm chi phí tiềm năng.

Trong nghiên cứu chi phí lao động, người ta ước tính rằng việc sử dụng đầu nối MRJ21 có thể tiết kiệm $3.50 ĐẾN $14 trên mỗi giao diện về chi phí lắp đặt trực tiếp so với cáp dựa trên RJ-45 truyền thống. Nghiên cứu cũng cho thấy không gian chiếm dụng bởi các đầu nối MRJ21 được lắp đặt trong thiết bị trên có thể tiết kiệm khoảng 4,50 USD/giao diện mỗi năm, vì trung tâm dữ liệu có thể chiếm ít không gian hơn. Trong môi trường ứng dụng quan trọng và chi phí cao của nghiên cứu này, mức tiết kiệm trong khu vực sử dụng thiết bị có thể đạt tới hơn 50%.

Ngoài ra, nghiên cứu kết luận rằng thời gian cần thiết để kết nối trung tâm dữ liệu là khoảng 1/6 về thời gian dành cho hệ thống dây điện truyền thống. Cuối cùng, nghiên cứu đã chứng minh thời gian ngừng hoạt động để thay thế hoặc khôi phục chức năng của công tắc ít hơn đáng kể.

Những tiến bộ trong thiết bị kết nối I/O

Một trong những lĩnh vực ứng dụng I/O tiên tiến nhất dành cho giắc cắm mô-đun thế hệ tiếp theo là 10/100 Truyền Base-T, Gigabit Ethernet, và tích hợp Power Ethernet. Bản chất của 10/100 Truyền Base-T và Gbit Ethernet về cơ bản là giống nhau. Chỉ là việc truyền nguồn qua đầu nối Ethernet là một vấn đề tương đối mới, và các kết nối được sử dụng trong các ứng dụng đó đòi hỏi phải xem xét cẩn thận.

Việc truyền tín hiệu tốc độ cao qua mạng bản thân nó đã là một thách thức, và việc tăng thêm gánh nặng cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp vào mạng sẽ đặt ra những thách thức mới cho hệ thống kết nối.

Đầu tiên, vì việc truyền tín hiệu tốc độ cao qua mạng vốn đã mang tín hiệu đó sẽ dễ bị nhiễu, Điều cực kỳ quan trọng là phải bảo vệ các điểm tiếp xúc tín hiệu khỏi hiện tượng nhiễu có thể xảy ra ở các vùng công suất thấp hơn của hệ thống kết nối.. Một số nhà thiết kế có thể chọn lọc đúng cách các dây dẫn kết nối trên bo mạch để giảm nhiễu. Tuy nhiên, điều này làm tăng độ phức tạp của việc xử lý bảng mạch trong quá trình sản xuất, làm tăng chi phí tương ứng và đòi hỏi nhiều nỗ lực hơn.

Tuy nhiên, một tùy chọn khác là sử dụng đầu nối MRJ21 tích hợp hoặc kết hợp. Đầu nối MRJ21 kết hợp có thể nhận ra 10/100/1000 Truyền Base-T, và cũng có thể sử dụng chân PoE. Sự kết hợp giữa từ tính tích hợp và quản lý năng lượng giúp loại bỏ nhu cầu về các giải pháp cấp bo mạch tốn kém và tốn thời gian.

Từ tính tích hợp cung cấp một số chức năng thiết yếu sau:
(1) Cung cấp các yêu cầu cách điện DC được đề xuất trong IEEE 802.3 và IEC 60950;
(2) Cung cấp khả năng chống nhiễu điện từ (Emi) chức năng của chế độ bình thường;
(3) Nguồn điện DC có thể được áp dụng cho trường PoE bằng cách sử dụng các thành phần từ tính tích hợp.

Khi áp dụng công tắc đầu nối nhóm uốn MRJ21 cho Ethernet, những lợi thế của các thiết bị nguồn có hỗ trợ mạng có thể được mở rộng hơn nữa trên toàn mạng.

Một trong những thuộc tính quan trọng của đầu nối từ tính ghép nối MRJ21 là tính linh hoạt của nó.. Đầu nối có thể được thiết kế ở dạng không PoE hoặc có chức năng PoE. Với phương pháp thiết kế này, hệ thống mạng chuyển đổi từ 10/100 và PoE tuân thủ GbE 802.3af dễ dàng hơn nhiều.

Tóm lại:
Việc phát triển sản phẩm dường như đã trở nên dễ dàng hơn trong những năm gần đây, chứng minh thêm vai trò của các kết nối I/O và đưa chúng lên một tầm cao mới. Các đầu nối I/O thế hệ tiếp theo này có thể cung cấp mật độ và hiệu suất đóng gói cao hơn, không chỉ để cải thiện điều kiện vận chuyển và xử lý, mà còn để cải tiến hơn nữa quá trình sản xuất của họ. Như vậy, nó không chỉ ảnh hưởng đến các OEM, mà cả người lắp đặt và người sử dụng thiết bị. Quan trọng nhất, việc áp dụng các thiết bị kết nối I/O mới này không chỉ giúp việc triển khai Gbit Ethernet và Ethernet hoạt động trở nên dễ dàng hơn, mà còn cải thiện hơn nữa chức năng mạng và hiệu quả công việc.