萬兆布線技術及發展

2019-11-03 10:08:43

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供稿：網友

美國西蒙公司技術部經理陳宇通

　　企業布線正迅速發展。新興的高帶寬服務及更高速以太網標準正被采納，例如G比特或現在的10G比特以太網，為網際協議（ip）和高端IP服務如VOIP、IP電視會議和視頻監視及安全技術的普遍采用營造了一個良好的環境。語音、數據和視頻網絡正逐步集成在同一套基礎設施上，對于服務的可靠性和服務質量（QoS）的需求也日益增加。一個可靠的高性能的結構化布線系統對于大公司在增加他們的生產力和銷售量的同時降低成本是極其重要的，當然它須能處理那些高帶寬需求。

　　下面我們來分析一下目前的市場需求和現狀。

　　一、光纖骨干網　　

　　LAN骨干網是今日網絡的生命線。就在五年前，只有20%的局域網通信到達骨干網；大多數的運算由個人計算機完成，文件也在本地保存和訪問，文件共享的情況很少。然而時至今日，情況發生了翻天覆地的變化，據估計，全部通信量的80%到達骨干網。現在的應用采取集中服務，用戶的文件被存儲在服務器上，文件共享和共用的情況十分普遍。互聯網應用需求的成倍增加，以及個人電腦多媒體處理能力的增強，都加大了骨干網的負擔。骨干網絡必須能處理這一日益增長的需求。　　

　　城域網（MAN）是公眾網的一部分，它銜接企業和公共網絡的核心。目前的MAN骨干網已經能夠以SONET/SDH OC-192/STM-64的方式處理10G服務。隨著90年代末期1G以太網的引入和目前IEEE 10G以太網標準（基于光纖）被通過，MAN中以太網技術的運用變得越來越普遍。在MAN的設計中有兩種思路，一種是利用現有的結構如SONET OC-48 或 OC-192c來分開傳輸G比特和10G比特以太網；另一種是選用本地以太網的技術進行傳輸。不管選用那種方法，在真以太網或SONET上運行的IP服務的增長率都發展得非常迅速。值得注意的是，隨著802.3ae 10G以太網標準的確立，以太網第一次可以消化整個OC信號而不浪費帶寬。在OC-48（2.4Gb/s）上傳輸G比特以太網可能是非常低效的，因為信號中總是會有未用帶寬。10G以太網可以大幅度提高傳輸效率，它正好適合OC-192的信號而不浪費帶寬，而且允許服務供應商提供多種范圍的應用。在另一方面，也就是本地以太網方面，像Cisco，Nortel，Lucent，Extreme和Foundry這樣的公司正在為他們的光纖交換機開發10G以太網卡。使用者不必擔心費時費錢的協議轉換和帶寬效率。現在，以太網可以無縫接入MAN，整個WAN已經準備好對更好的基于IP的虛擬網絡（VPN）服務開放。　　

　　以10G為代表的新興高帶寬服務對于光纖系統提出了更新更高的要求，傳統的多模光纖只能再幾十米的距離內支持10G傳輸。網絡業界推出了一系列的光纖設計和測試標準，如IEC-60793-2-10、-49和TIA-492AAAC、TIA/EIA 455-220等。為了配合針對10G應用而采用的新型光信號收發器件， ISO/IEC 11801制定了新的多模光纖標準等級，即OM3類別，并在2002年9月正式頒布。OM3光纖對LED和激光兩種帶寬模式都進行了優化。采用新標準的光纖布線系統能夠在多模方式下至少支持10G傳輸至300米，而在單模方式下能夠達到10公里以上（1550納米波長更可支持40公里傳輸距離）。　　

　　新的光纖標準對連接器件也提出了新的要求，連接頭端面的幾何形狀設計（包括彎曲半徑，頂點偏移和球型切口）直接影響到激光能量的反射，加工工藝的精度，直接關系到避免鏈路性能下降及收發器的損壞。另外，小型化光纖連接器（SFF）的使用，也改善了傳統光纖接口的人性化界面。　　

　　二、高帶寬IP應用多媒體集成布線　　

　　今日的網絡正走向集中化。數據、語音和視頻在單個媒質上的傳輸可節省巨大的花費。基于7類/F級標準開發的STP布線系統，可以在一個連接器和單根電纜中，同時傳送獨立的視頻、語音和數據信號。它甚至支持在單對電纜上傳送全帶寬的模擬視頻（一般為870MHz），而且在同一護套內的其它雙絞線對上同時進行語音和數據的實時傳送。　　

　　在安全防護方面，商業上保護員工及捍衛知識產權的需求正如對付恐怖主義的威脅那樣急迫。然而，傳統的安全系統已不能滿足快速增長的需求。現在，大多數的安防系統要求一個更專門的網絡，和數據網絡分離。由于對安全性的更高要求，這些老系統操作起來耗費頗多，而且也不能滿足新需求。現在所需的是一個有可編址元件的動態系統，它能夠傳送高質量的影像、語音和數據，并且使用跟現在的數據系統一樣的網絡。為了滿足這種需要，新的安全系統基于IP協議，每一個安保設備（諸如視網膜掃描器、X射線設備等等）都成為數據網絡上可設地址的節點。這些新式的高級安保系統在同一個平臺上集成語音、數據和視頻。市場對這些產品和系統的需求正以一個不可預知的速度增長；有分析家預測到2005年它達到400億美元。顯然，這個市場以及對于安全性的強調是驅使象10G比特這樣的高帶寬服務的因素之一。　　

　　7類/F級標準定義的傳輸媒質是線對屏蔽（也稱全屏蔽）的STP線纜，它在傳統護套內加裹金屬屏蔽層/網的基礎上又增加了每個雙絞線對的單獨屏蔽。7類/F級線纜的特殊屏蔽結構保證了它既能有效隔離外界的電磁干擾和內部向外的輻射，也可以大幅度削弱了護套內部相鄰線對間的信號耦合串擾，從而在獲得高帶寬傳輸性能保障的同時，又增加了并行傳輸多種類型信號的能力。　　

　　7類/F級STP布線系統可采用兩種模塊化接口方式，一種是傳統的RJ類接口，其優點是機械上能夠兼容低級別的設備，但是由于受其天生結構的制約很難達到標準要求的600MHz帶寬；另一種選擇是非RJ型接口，它的現場裝配也很簡單，能夠提供高帶寬的服務（西蒙的TERA?可以提供1.2GHz的帶寬，是還未公布的7類/F級標準帶寬的兩倍），而且已經被ISO/IEC 11801認可并被批準為7類/F級標準接口。　　

　　三、面向桌面的銅纜布線　　

　　在今天的新裝布線市場，6類系統正在迅速地成為人們首選的解決方案。然而面對新興的基于IP的10G挑戰，他們不禁會問，增強5類還能支持10G服務嗎；6類布線肯定能夠滿足10G的性能要求嗎？　　

　　要解決這一疑問，我們不妨來關注一下相關標準委員會近期的活動：　　

　　2002年11月10-15日，在HAWAII舉行的IEEE802全會上，提出了“10Gbase-T的挑戰和方案”這一指南，并考慮了基于雙絞銅纜布線系統的10Gbit/s的以太網標準。接下來的會議，包括了許多有關技術可行性的有趣演示，廣闊的市場潛力以及經濟實用性探討。幾天后，IEEE802.3工作組和IEEE標準執行委員會（SEC）批準了10Gbase-T工作組的成立。這個工作組將評估標準的10Git/s數據速率運行于長達100米距離的水平平衡布線系統（例如從工作區到電信間）的可行性，這個水平布線系統是由TIA568-B及ISO/IEC11801建筑布線標準所規定的。工作組把標準制定的最后期限定在了2006年。　　

　　在2003年2月的TIA TR-42.7會議上，29家布線產品制造商同意做另外的工作以支持基于六類/E級而非增強5類布線的萬兆應用。負責制定國際布線標準ISO/IEC11801：2002的委員會也有類似的立場，并在2003年2月于新西蘭會后給IEEE802.3進行了官方聯系。信中提及很他們將很高興看到六類/E級或更好的布線系統能用來支持10Gbase-T應用，但對增強5類沒有興趣。　　

　　與增強5類相比，6類布線系統具有更好的抗噪聲性能，可提供更透明、更全能的傳輸信道，在高頻率上尤其如此。如果采用1000BAST-T 中采用的PAM-5編碼技術，10G以太網需要至少625MHz的線性傳輸性能。大多數的增強5類電纜只有150MHz或250MHz，標準也只要求有100MHz。6類雖沒有被強制其性能達到625MHz，但對于高帶寬傳輸是更好的媒質；許多制造商提供的電纜標稱600MHz,正是預計到有應用需要更高的性能。網絡芯片和設備制造商需要某個確定性能級別以使他們能夠生產出在銅纜上傳送10G的產品。6類系統在6250MHz上的平均抗噪能力比增強5類高。利用不同的數字信號處理技術模擬100米平衡布線的實驗指出：通過芯片和布線廠家的努力，在六類/E級布線系統上運行10Gbase-T的目標可以達到。通過DSP數字信號處理技術，芯片開發者可以去除或者補償大多數布線內部的信號損傷，包括回損，近端串擾，等效遠端串擾，和插入損耗。布線系統基礎的容量越大，網絡器件制造商對其產品就可以做越少的補償。　　

　　既然光纖布線已經能夠支持10G，我們為什么還要繼續推行6類布線呢？　　

　　新型光纖的設計使它可以處理高達10Gb/s的數據傳輸率，然而光纖網絡設備和安裝光纖的勞力花費卻高得多（和銅纜相比）。現在大多數的網絡設備制造商已擁有或正在開發10G以太網的解決方案，但是這些中的大多數都使用光纖，而且都是面向骨干的高端產品。和這些產品相比，基于雙絞線的10G產品，不論是從投資成本，還是從實施方便性來講，都比較容易被桌面用戶所接受。而隨著VoIP、VOD點播，視頻會議、動態數據庫訪問等新興高端應用在桌面的普遍運用，支持10G服務的6類布線系統會在水平安裝市場迎來一個新的增長期。　　

　　從以上的分析可以看出，基于IP的10G服務正在領導著網絡的發展。有數據表明，目前全球90%的網絡通訊是基于IP協議，其中企業VPN的比重在2005年會達到32%，而且到2007年75%的話音服務也會轉移到VoIP。目前使用1 Gb 以太網技術的用戶占總量的31%，到2006年，超過750,000個0G以太網端口會被訂購，整個市場將超過40億美元。如此龐大的網絡市場給布線行業提供了一個非常誘人的機會，傳統的布線系統面臨全面的升級，能夠滿足未來應用需求的10G布線成為了新時期的寵兒。　　

　　今日網絡擴展的獨特性就像運用它們的企業一樣，但是，其基本的原理和跨市場應用是很相似的。一個符合目前市場需要的真正10G布線系統應該以下特征：　　

　　1.專為處理目前新興的基于IP的應用而建　　

　　2.一個受市場驅動和全球范圍內的解決方案，包括光纖、屏蔽ScTP和UTP銅纜　　

　　3.品質和創新并保證其穩定性。　　

　　4.能非常方便地馬上從供應商那里獲得一個面向高端的主干和水平解決方案　　

　　那么，我們應該怎樣來選擇一種最合適的10G布線呢？　　

　　如果你要設計一個距離大于100米的高速局域網主干，與MAN和WAN都有接口，并且有高安全性和抗EMI的要求，比如數據中心、存儲中心區、服務器集群、VOD點播等，就應該采用基于OM3技術的光纖布線系統。　　

　　如果你想在高EMI環境中實現在一根傳輸媒質上集成傳輸視頻、語音、數據或控制信號，并且考慮對未來更高帶寬應用的支持，比如智能化大樓集中控制系統、智能家庭、多媒體終端站等，就可以采用7類/F級的STP屏蔽布線系統。　　

　　如果你正在構造一個強大的內部局域網，需要更快的網絡響應時間，減少網絡堵塞，支持高端ERP系統、遠程供電全雙工G比特以太網數據終端設備、運用實時全息技術的3D建模，用于遠程教育或雇員/客戶培訓的交互式點對多點的流式媒體，帶整體文件協作的寬帶電視會議等應用，那么你就應該選擇6類10G布線系統。　　

　　我們知道今天的企業、IT經理正面臨著升級網絡通訊基礎設施以及處理那些尚未被完全定義的應用的嚴峻考驗。那么我們如何為那些未知的應用做準備呢？最好的解決方案就是安裝一個保證支持未來應用的布線系統。一個面向集成的10G布線系統可以為今日的高端企業用戶解決很多問題，使您可以整合商業功能并傳送高級的基于IP的10G商業服務。系統的高質量和高性能可以減少網絡故障的發生，提高您的網路效率并減少網絡維護期，以防止因生產力下降帶來的巨大損失。移動、增加和改變可以有效的完成，減少了重復勞動的花費。你會需要更大的網絡帶寬來執行安全的IP應用來使你的公司財產和您的知識產權更安全。進一步來說，它必須支持10Gb/s及以后的應用，它能經受住時間的考驗并為未來的應用提供無憂的保證。

　　
摘自　賽迪網

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