千兆比以太网布线系统

  本篇描述了千兆比以太网的现状和发展,并讨论布线介质的需求与局限。
  1. 简介
  
  于1998年6月通过的IEEE 802.3z千兆比以太网标准描述了用于一个通用链路编码且可进行1000Mb/s 传输的3个物理层接口(1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE-CX)。1000BASE-SX、 1000BASE-LX接口采用光纤作为介质时,最远传输距离可达5000米,因而可应用于建筑物内或校园主干网络。 1000BASE-CX接口计划用于限制在25米内的计算机房内的连接。
  
  IEEE 802.3ab千兆比以太网标准于1999年6月通过认证,它描述了用于不同线路编码的附加物理层接口(1000BASE-T)。 1000BASE-T接口通过5类非屏蔽双绞线(UTP)介质传输的最远距离可达100米,并主要应用于面向桌面的网络连接。
  
  在1999年3月,一个IEEE 802.3研究小组正式成立,主要致力于发展通过光纤介质传输万兆比以太网的标准。
  
  2. 铜缆布线系统
  
  事实上,所有采用结构化综合布线系统的建筑物都有双绞线铜缆水平子系统,用于连接每一层的通讯配线间和墙上的信息出口。 而这些布线系统的安装大部分都采用5类产品,所以1000BASE-T是设计应用于5类布线系统的。
  
  1000BASE-T采用一根电缆中的所有4对线来传输,每对线的有效传输速率为250Mb/s,以此完成全双工传输。 为了应用于5类带宽的布线系统,1000BASE-T采用5级编码传输, 而接收器采用数字信号处理(DSP)技术以减少来自布线系统中反射和近端串音干扰(NEXT)的影响。
  
  应用于1000BASE-T的布线系统要求包括原5类系统未描述的附加的传输性能,如ELFEXT(等电平远端串扰)和回路损耗。 这可由经强力推荐的最新专业测试仪测试、认可,多数已安装的5类布线系统能够支持1000BASE-T来证实。
  
  1000BASE-T布线系统的规范将反馈到随ANSI/TIA/EIA的发展而形成的新的规程中。 “4对100欧姆5类布线系统的附加传输性能参数”有望于今年年底由TSB-95颁布。
  
  ANSI/TIA/EIA还发布了一篇说明“4对100欧姆增强型5类布线系统的传输性能参数”的草案,现在已是第12稿, 预计作为ANSI/TIA/EIA568A标准的附录5在今年年底颁布。该草案同TSB-95的描述类似,但回路损耗和NEXT性能指标好2dB~3dB。 ANSI建议新的布线安装至少应满足增强型5类布线性能要求。
  
  
  在过去两年的市场中,“增强型5类”的称呼已非常通用了,但同时增强型5类的草案也已发生了很大变化。 因此建议希望指定增强型5类布线系统的用户们参考最新的ANSI/TIA/EIA-568-A-5草案,现在是第12稿。 用户参考一个已定义的性能需求应好于接受厂商关于增强型5类性能的观点,可查阅厂商提供的最新的数据资料, 确认其产品是否符合当前的增强型5类标准草案。
  
  ANSI/TIA/EIA还发布了一篇说明“4对100欧姆6类布线系统传输性能”的文章。6类系统具有2倍于5类的带宽, 同时有更好的回路损耗(反射)和NEXT性能指标。
  应用于6类系统的1000Mb/s接口的发展建议旨在与1000BASE-T相比减少电气接口的复杂性和成本,来更好地应用其高级性能。
  
  3. 光纤布线系统
  
  在千兆比特数据传输速率,采用发光二极管(LED)作为10BASE-F和100BASE-FX的光源将不再适用, 而需要使用传统激光或近期推荐的低成本柱面发射激光(VCSEL)。1000BASE-SX接口使用一个短波长(850nm)的VCSEL, 比使用长波长(1300nm)传统激光的1000BASE-LX应用更为广泛。每一种接口都有不同的距离限制, 取决于如下表所示的光纤种类和级别(带宽)。
  
  表1#。不同光纤带宽时,1000BASE-SX和1000BASE-LX的最大传输距离的比较
  近年来,在大量的安装中采用62.5/125mm光纤作为建筑物的主干,而有些则为满足未来的需求安装了单模光纤。 随着千兆比以太网的介入,这一正统观念正在变化。由于带宽的限制,采用标准160/500MHz.km62.5/125mm光纤, 其最远传输距离为220米;而对于建筑物的主干系统,220米的传输距离就显得不够长了。 虽然可以采用最远传输距离达550米的1000BASE-LX,但是极其昂贵。作为候选,采用更高价格的1000BASE-LX时, 建议在一些工业环境中采用50/125mm光纤来安装,因为它比62.5/125mm的光纤有更高的带宽但成本相差无几。
  
  对于距离超过550米的校园网主干,同1000BASE-LX一起应用的只能选择单模光纤。
  
  制定万兆比以太网的规范的工作刚刚开始进行,所以讨论它的变化为时尚早,但VCSEL和传统激光的选择十分相似。 不同的是不论62.5/125mm还是50/125mm,都不可能具有足够的带宽在超过实际意义的距离上支持万兆比以太网。 出于这个理由,国际布线标准工作组ISO/IEC JTC1/SC25/WG3写信给IEEE802.3委员会, 称他们将联合IEC SC86A委员会制定新的多模光纤规程。 新规程的多模光纤将支持基于万兆比以太网的VCSEL传输距离至少达300米。新的规程针对增强带宽的50/125mm光纤, 也考虑62.5/125mm的光纤。
  
  4. 结论
  
  虽然1000BASE-T可以运行于多数已安装的5类布线系统,但业界一致推荐在新的安装中至少采用增强型5类布线系统。 比起增强型5类系统,6类系统将更强有力地支持1000BASE-T,并且在未来, 它支持增强型5类系统所无法支持的新的千兆比接口。
  
  应用于1000BASE-LX接口且传输距离超过550米时,单模光纤是唯一的选择。而对于短距离的校园网或建筑物主干, 其选择并不唯一。因为在850nm时,具有更高带宽的50/125mm光纤与62.5/125mm的光纤相比是更好的选择, 尤其是传输距离超过220米时。当移植到万兆比以太网成为可能时,可考虑单模光纤和多模光纤并行运行。 在新的支持万兆比以太网的多模光纤发展以前,这是最好的选择。
  
  5. 参考
  
  IEEE 802.3,1998年版信息技术?局域网与城域网之间的电信和信息交换?特殊需求第三部分: 多路碰撞保护的承受感受(CSMA/CD)通路方法和物理层规格。
  
  这一版本包括8802-3的所有目录:1996年版,IEEE标准802.3aa-1998,IEEE标准802.3r-1996, IEEE标准802.3u-1995,IEEE标准802.3x&y-1997,和IEEE802.3z-1998。
  
  - IEEE 802.3ab-1999增补到IEEE标准802.3,1998年版:
  通过4对5类平衡铜缆布线系统传输1000Mb/s的物理层参数和说明,1000BASE-T型。
  
  ? ANSI/TIA/EIA TSB-95第12稿,4对100W5类布线系统的额外传输参数。
  
  ˉ ANSI/TIA/EIA-A-5第12稿,4对100W增强型5类布线系统的传输性能传输。
  
  ° ANSI/TIA/EIA第5稿,4对100W6类布线系统传输性能参数。
  
  ± ISO/IEC/JTC1/SC25/WG3 Berlin 50,IEEE 802.3报告
  
  这篇文章提到成立一个工作小组来发展对万兆比以太网的规范,同时指出人们已经对通过6类系统来制定1000Mb/s的规范产生兴趣。
  
  2 ISO/IEC/JTC/SC25/WG3 Berlin 80,推动光纤发展的建议
  
  这篇文章建议开展定义下一代多模光纤规范及发展的活动,以支持多元千兆比应用。