新布线标准 引领下一代网络性能(组图)

  目前,在IEEE 802.3an任务组正在开发一个新的布线标准,它将引领下一代的网络性能——在高性能的双绞铜线上实现10GB以太网信息传输。预计该项标准将于2006年7月获得批准。在15年的时间内,数据网络的速度增加了1000倍,从10Mb/s (10BASE-T)增至10Gb/s (10GBASE-T)。与此同时,网络布线的性能也将得到进一步的提升,从3类演化成新一代的增强型6类,这种增强型6类专门为在100米远的距离上进行10Gb/s的数据传输而设计。
  
  数据网络的传输速度除了与布线的信息承载容量有关外,同时,还受限于存储设备的接入速度、网络通信量、接口协议以及数据总线的速度。很明显,由于计算能力的不断增强以及应用程序对网络要求越来越高,迫切需要在双绞线铜缆的基础之上提供一套低成本的10Gb/s解决方案。起初,对10GBASE-T的需求仅来自于具有高度密集的计算机设备(如服务器、交换机、路由器和存储模块等)的数据中心以及企业网络上的数据聚合点。随后,10Gb/s 以太网将逐渐移植到桌面计算机的应用上,以支持带宽密集型应用程序,比如CAD/CAM,数字动画,存储以及集群计算等等。
  
  IEEE802.3an任务组的首要目标是解决在现有的6类布线上支持最小55米距离的10Gb/s传输,同时在增强型6类(增强型E类)或7类(F类)布线基础上支持100米距离的传输。目前,增强型6类布线的标准正在由TIA TR 42.7分委员会和ISO/IEC JTC1 WG3进行讨论。关键的传输参数包括外部近端串扰(ANEXT)和外部等效远端串扰(AELFEXT),这两个都是标准中的新参数。另外,需要在更宽的频率范围内(1至500 MHz)对已有参数,如插入损耗、返回损耗、PSNEXT和PSELFEXT等进行修订。
  
  10G解决方案的线缆和接插件的设计技术必须超越目前市场上6类电缆和接插件的技术。在一个恶劣的环境中,为了达到增强6类布线的性能需求就需要特殊的设计,而且必须保证在恶劣环境里,由线缆、4个连接器件组成的100 米的信道拓扑结构通过测试。Belden CDT的DataTwist粘连线对电缆为屏蔽和非屏蔽系统提供了最佳的机械稳定性,最大程度地减轻了恶劣环境造成的影响,同时提供了统一的安装型性能。附加的工业级塑料护套或铠装护套为电缆提供的额外保护和强度,实现了高层控制工程人员的预期设计目标。
  
  某个信道与相邻信道之间的相互作用称为外部串扰。对于增强型6类信道,外部串扰要求是最难以克服的干扰之一。为了实现此目标,不能仅仅对增强型6类信道的各个组件进行改良,而是必须重新设计:
  
  ·当模块插座并排插入面板和配线架时,其设计必须提供高频率的传输性能以及非常低的ANEXT。
  
  ·跳线必须非常柔韧,而且由于在设备附近存在强干扰信号,还必须提供隔离串扰的功能。
  
  ·水平电缆安装在线槽或电缆管道中,或者在机架上或机柜中捆绑成束时,必须加以设计以确保隔离串扰。
  
  模块:
  
  IDC是模块的一部分,水平电缆在这卡到模块上,它是外部串扰耦合的最主要来源之一。如果所有的IDC卡夹都水平对齐或垂直对齐,由于相邻IDC之间电容不平衡和相互感应而引起的电磁场耦合会非常高。如图1所示的传统模块设计便会如此。
  

 

  有两个方法可以降低此种效应。一种方法是使用屏蔽或拉开物理间距,而另一更好的方法就是使用一个不寻常的设计,使相邻IDC之间的串扰耦合自动抵消。BeldenIBDN专利的MatriX IDC技术是一个IDC的设计,其每对IDC与相邻IDC之间互成90度角。MatriX IDC技术的效果是惊人的,相邻两模块间ANEXT降低了15dB。
  
  MatriX IDC技术如图2所示。相邻IDC正交排布确立的电场和磁场方向,正好将其差模耦合相互抵消,有效地消除了卡接点处的外部串扰。
  
 

  外部串扰性能的改善是非常显著的。如图3所示,它比较了使用传统设计和使用MatriX IDC技术的配线架综合线外串扰特性(PSANEXT)。
  
 

  对传统电缆:
  
  UTP电缆设计的主要技术挑战来自于10GBASE-T的外部串扰要求。这是因为电缆和周围包围它的电缆之间存在着电磁耦合。由于这些电缆线对具有相同的扭绞和缆内布局,因而具有相同的共振频率,在信号的相位相同时串扰叠加,加剧了电磁的耦合。
  
  BeldenIBDN 获得专利的SpiralFlex技术给电缆的截面和电缆的轴向增加了随机性,通过使电缆与周围包围它的电缆之间的距离增大并随机化,改善了ANEXT的耦合。电缆芯的设计包含有两个主要元素。第一个就是将每对导线分隔开的独特的十字分隔条,第二个就是盘绕在缆芯周围的绝缘填充条。这两个元素结合之后,打破了相邻电缆相同线对在电缆的全程内的一致性,并增大了线对间的物理间距。缆芯的设计如图4所示。SpiralFlex设计的另一个优点就在于它具有极佳的机械柔韧性,同时表面摩擦系数很低,这样更易于安装。
  

  系统:
  
  在涉及到系统的时候,关键的问题就在于信道性能。设计组件所采用的全部技术必须要保证全部系统运行良好。10G系统将会完全按照当前在TIA568 B.2-10“增强Cat 6” 标准中所定义来构成。由于采用结构化布线系统,在标准之上仍需留有余量以提供额外的保护,保证系统即使在最苛刻的环境下(即6-包-1测试配置条件,不仅包括电缆捆扎成束而且包括模块和跳线),如果信道具备极好的ANEXT和AELFEXT性能,那么,在正常的安装条件下,系统就一定能够正常工作。当选择了一套10G系统,还务必保证获得必要的信息以做出明智的选择。寻找一个优秀的10G系统,该产品应该符合下面所列的各个条件,才能够确保你采用10G解决方案是一个正确的选择:
  
  ·10G 传输解决方案能满足Alien NEXT、Alien FEXT以及高达500 MHz的传输性能?
  
  ·在所有的工作条件下,该系统性能参数在500 MHz之上是否提供额外的余量和带宽以获得最佳的系统性能?
  
  ·该系统是否采用第3方测试结果,来说明其测试已经使用了“6包1”测试?
  
  ·制造商是否在其面板和配线架上提供等同于六类的密度? (这表明该系统的ANEXT 是符合要求的)
  
  ·制造商产品设计过程中是否考虑了安装对其10G系统的影响,并对安装者提供安装培训服务?
  
  ·制造商是否能够提供产品质量保证为其系统作后盾