全方位透视万兆铜缆以太网布线

  通常综合布线系统每七年会更新一次,从三类到五类系统用了五年时间,超五类系统替换五类系统,仅用了三年的时间,而现在,六类系统已经成熟并日益广泛的应用,在六类系统上实现千兆以太网已经是潮流,而七类系统的标准正在制定和初步执行中,将铜缆布线系统的发挥到极致是万兆铜缆最新目标。
  
  由于包括视频会议、流媒体广播、基于因特网的语音电话(VoIP)、网格计算和存储网络在市场的高速增长,带宽的需求也在飞速的增长。今天在数据中心的内部连接中,已经实现了万兆光纤的连接。但业界开始关注成本更低的更易于实现的基于铜缆的万兆解决方案。基于铜缆布线的万兆系统的第一个用户对象将是数据中心,而到桌面的应用最终可能锁定在千兆以太网。
  
  万兆铜缆以太网出现的主要驱动力是降低了万兆以太网的组网成本,对于大范围的实施万兆以太网来说,利用光纤传输的解决方案已经被证明过于昂贵,因此基于铜缆的解决方案得以被开发和应用。
  
  万兆铜缆以太网
  
  近来IEEE正在进行一个新的项目,这个项目就是制定基于铜缆的结构化布线系统上运行万兆以太网(10GbE)的传输标准,这个研究小组正在和来自于综合布线、电气、测试仪器和系统设计等方面领先的厂家进行协作。10G以太网标准也被定名为IEEE 802.3ae的国际标准。
  
  万兆铜缆以太网10GBase-T标准工作组宣布的布线系统支持的目标如下:
  
  1、4连接器双绞线铜缆系统信道
  2、100米长度 F级(7类)布线信道
  3、55米长度 E级(6类)布线信道
  4、100米长度增强型E级(6类)信道
  
  连接器见下一小节的两个方案。7类布线系统可以在100米的信道上支持10GBase-T,而6类非屏蔽布线系统有可能在55米的信道上支持万兆以太网。
  
  西蒙10G 6类布线系统:(图1)
  
  

 
  图1

  
  西蒙10G 7类布线系统:(图2)
  
  
 
  图2

  
  7类布线系统的最大特点是线对单独铝/聚酯箔状屏蔽,整体镀锡铜网屏蔽。
  
  随着传输速率的提高,要求电缆和连接器件具有更高的性能。相对于千兆以太网,信号的电气性能也必将提高。由于需要更加宽的带宽,信号的电平将变得更加低,在原来的千兆以太网中, 不是一个十分严重问题的噪声源, 在万兆以太网时,将成为一个重要的问题。其中的一个噪声源来自于电缆对电缆的串扰,研究小组已经最终确认这是一个主要的电气指标,可以用来衡量基于铜缆的结构化布线系统的7类万兆以太网的性能。提高抑制这种噪声的办法是提高布线系统的屏蔽性能,使布线系统本身就具有抑制噪声的能力。
  
  万兆铜缆布线解决方案
  
  方案一:梅兰日兰万兆铜缆布线解决方案

  
  施耐德电气作为全球知名的电气产品供应商,旗下梅兰日兰品牌的Infra+系列综合布线产品为高端用户提供从超五类、六类至7类的全系列布线系统。
  
  
 
  图3

  
  上图3是施耐德电气梅兰日兰的布线产品可以提供从面板、信息模块、线缆、配线架到跳线的完整的七类系统万兆铜缆解决方案。应用梅兰日兰的七类布线系统,可以在单根电缆上传送数据、语音和视频信号并端接在同一个连接器上。因为分线对屏蔽结构也称为金属箔线对屏蔽。这一屏蔽层消除了线对间的串扰,允许那些“带噪声”的应用在运行时不影响同根电缆上运行着的其它服务。除了能有效地防止电缆内不同线对间的噪声干扰,每个线对的屏蔽层和每根电缆周围的屏蔽层还能够阻止电缆间干扰,它能有效隔离外界的电磁干扰和内部向外的辐射,也可以大幅度削弱护套内部相邻线对间的信号耦合串扰。
  
  7类的连接器是非RJ型接口,不受RJ类接口天生的带宽限制。Infra+的7类连接器又称为MiniC连接器,8个金属触片被分别设置在上下两层,每对触片间又金属隔断,它可提供高达1GHz的频率带宽,那接近还未公布的7类标准带宽的两倍。 这个连接器象标准RJ型接口那样方便安装。如下图4所示,整个连接器由3部分组成,可免工具、轻松的端接。线缆采用分线对屏蔽和全屏蔽加分线对屏蔽的方式,提供卓越的抵抗EMI和减少辐射泄露的能力。
  
  
 
  图4

  
  在搭建七类系统时,在配线间,仍然使用多媒体配线架,通过将七类模块安装到配线架进行管理也提供专用的非预装7类空口配线架。考虑到现在的终端设备通常还是使用的传统的RJ45接口实现网络连接,因此也提供7类MiniC口和RJ45口的转换适配器和转换跳线,满足用户现在的应用和兼顾未来的需求。
  
  方案二:西蒙万兆铜缆布线解决方案
  
  西蒙是第一个拥有全套7类连接器的公司。西蒙的TERA?系统是完全支持4连接情况下100米万兆传输的7类布线系统。它可以在单根电缆上传送数据、语音和视频信号并端接在同一个连接器上,这个连接器象标准RJ型接口那样方便安装。TERA?解决方案已被ISO/IEC 11801认可并被批准作为非RJ型7类接口连接器的唯一选择。TERA的独特性就在于它是采用国际IEC 61076-3-104标准描述的非RJ型接口,不受RJ类接口天生的带宽限制,它可提供高达1.2GHz的服务。在一个连接器和单根电缆中, TERA?甚至支持在单个线对上传送全带宽的模拟视频(一般为870MHz),并且在其它线对上同时进行语音和数据的传送,而且提供卓越的抵抗EMI和减少辐射泄露的能力。
  
  西蒙公司用其革命性的新产品——系统7SM插接件TERATM再次改进了铜电缆网络的性能。系统7SM是一种完全屏蔽平衡电缆网络技术,其性能远远超过规定的7类产品的性能。当前规定的性要求600兆赫的带宽,而系统7SM每对电缆的传输带宽为1千兆赫。
  
  这种超宽带对于不断增长的需求,如宽带视频,是很关键的,因为宽带视频要求最高频率为826兆赫。一根四对全屏电缆就可以支持宽带视频、高速数据和声品的应用。TERATM插头(图5)有4、2、1对线的选择,支持多用途的4对线插座。TERATM插座可用于工作区和电信间。
  
  
 
  图5

  
  小结:
  
  10G铜缆以太网问世不久便引发了设备制造商、服务提供商和最终用户前所未有的兴趣,因为这一技术不仅能使局域网络的运行速度更快,容量更大,而且能在上面集合多种媒体的应用。虽然现在支持网络设备还不是很多,但这样的设备会不断出现。虽然我们未必见到10G铜缆以太网到桌面,但在高性能的数据中心、存储网络、流媒体应用等海量吞吐环境还是开始考虑10G铜缆以太网的布线。