万兆布线技术及发展

  企业布线正迅速发展。新兴的高带宽服务及更高速以太网标准正被采纳,例如G比特或现在的10G比特以太网,为网际协议(IP)和高端IP服务如VOIP、IP电视会议和视频监视及安全技术的普遍采用营造了一个良好的环境。语音、数据和视频网络正逐步集成在同一套基础设施上,对于服务的可靠性和服务质量(QoS)的需求也日益增加。一个可靠的高性能的结构化布线系统对于大公司在增加他们的生产力和销售量的同时降低成本是极其重要的,当然它须能处理那些高带宽需求。
  
  下面我们来分析一下目前的市场需求和现状。
  
  一、光纤骨干网
  LAN骨干网是今日网络的生命线。就在五年前,只有20%的局域网通信到达骨干网;大多数的运算由个人计算机完成,文件也在本地保存和访问,文件共享的情况很少。然而时至今日,情况发生了翻天覆地的变化,据估计,全部通信量的80%到达骨干网。现在的应用采取集中服务,用户的文件被存储在服务器上,文件共享和共用的情况十分普遍。互联网应用需求的成倍增加,以及个人电脑多媒体处理能力的增强,都加大了骨干网的负担。骨干网络必须能处理这一日益增长的需求。
  
  城域网(MAN)是公众网的一部分,它衔接企业和公共网络的核心。目前的MAN骨干网已经能够以SONET/SDH OC-192/STM-64的方式处理10G服务。随着90年代末期1G以太网的引入和目前IEEE 10G以太网标准(基于光纤)被通过,MAN中以太网技术的运用变得越来越普遍。在MAN的设计中有两种思路,一种是利用现有的结构如SONET OC-48 或 OC-192c来分开传输G比特和10G比特以太网;另一种是选用本地以太网的技术进行传输。不管选用那种方法,在真以太网或SONET上运行的IP服务的增长率都发展得非常迅速。值得注意的是,随着802.3ae 10G以太网标准的确立,以太网第一次可以消化整个OC信号而不浪费带宽。在OC-48(2.4Gb/s)上传输G比特以太网可能是非常低效的,因为信号中总是会有未用带宽。10G以太网可以大幅度提高传输效率,它正好适合OC-192的信号而不浪费带宽,而且允许服务供应商提供多种范围的应用。在另一方面,也就是本地以太网方面,像Cisco,Nortel,Lucent,Extreme和Foundry这样的公司正在为他们的光纤交换机开发10G以太网卡。使用者不必担心费时费钱的协议转换和带宽效率。现在,以太网可以无缝接入MAN,整个WAN已经准备好对更好的基于IP的虚拟网络(VPN)服务开放。
  
  以10G为代表的新兴高带宽服务对于光纤系统提出了更新更高的要求,传统的多模光纤只能再几十米的距离内支持10G传输。网络业界推出了一系列的光纤设计和测试标准,如IEC-60793-2-10、-49和TIA-492AAAC、TIA/EIA 455-220等。为了配合针对10G应用而采用的新型光信号收发器件, ISO/IEC 11801制定了新的多模光纤标准等级,即OM3类别,并在2002年9月正式颁布。OM3光纤对LED和激光两种带宽模式都进行了优化。采用新标准的光纤布线系统能够在多模方式下至少支持10G传输至300米,而在单模方式下能够达到10公里以上(1550纳米波长更可支持40公里传输距离)。
  
  新的光纤标准对连接器件也提出了新的要求,连接头端面的几何形状设计(包括弯曲半径,顶点偏移和球型切口)直接影响到激光能量的反射,加工工艺的精度,直接关系到避免链路性能下降及收发器的损坏。另外,小型化光纤连接器(SFF)的使用,也改善了传统光纤接口的人性化界面。
  
  二、高带宽IP应用多媒体集成布线
  今日的网络正走向集中化。数据、语音和视频在单个媒质上的传输可节省巨大的花费。基于7类/F级标准开发的STP布线系统,可以在一个连接器和单根电缆中,同时传送独立的视频、语音和数据信号。它甚至支持在单对电缆上传送全带宽的模拟视频(一般为870MHz),而且在同一护套内的其它双绞线对上同时进行语音和数据的实时传送。
  
  在安全防护方面,商业上保护员工及捍卫知识产权的需求正如对付恐怖主义的威胁那样急迫。然而,传统的安全系统已不能满足快速增长的需求。现在,大多数的安防系统要求一个更专门的网络,和数据网络分离。由于对安全性的更高要求,这些老系统操作起来耗费颇多,而且也不能满足新需求。现在所需的是一个有可编址元件的动态系统,它能够传送高质量的影像、语音和数据,并且使用跟现在的数据系统一样的网络。为了满足这种需要,新的安全系统基于IP协议,每一个安保设备(诸如视网膜扫描器、X射线设备等等)都成为数据网络上可设地址的节点。这些新式的高级安保系统在同一个平台上集成语音、数据和视频。市场对这些产品和系统的需求正以一个不可预知的速度增长;有分析家预测到2005年它达到400亿美元。显然,这个市场以及对于安全性的强调是驱使象10G比特这样的高带宽服务的因素之一。
  
  7类/F级标准定义的传输媒质是线对屏蔽(也称全屏蔽)的STP线缆,它在传统护套内加裹金属屏蔽层/网的基础上又增加了每个双绞线对的单独屏蔽。7类/F级线缆的特殊屏蔽结构保证了它既能有效隔离外界的电磁干扰和内部向外的辐射,也可以大幅度削弱了护套内部相邻线对间的信号耦合串扰,从而在获得高带宽传输性能保障的同时,又增加了并行传输多种类型信号的能力。
  
  7类/F级STP布线系统可采用两种模块化接口方式,一种是传统的RJ类接口,其优点是机械上能够兼容低级别的设备,但是由于受其天生结构的制约很难达到标准要求的600MHz带宽;另一种选择是非RJ型接口,它的现场装配也很简单,能够提供高带宽的服务(西蒙的TERA?可以提供1.2GHz的带宽,是还未公布的7类/F级标准带宽的两倍),而且已经被ISO/IEC 11801认可并被批准为7类/F级标准接口。
  
  三、面向桌面的铜缆布线
  在今天的新装布线市场,6类系统正在迅速地成为人们首选的解决方案。然而面对新兴的基于IP的10G挑战,他们不禁会问,增强5类还能支持10G服务吗;6类布线肯定能够满足10G的性能要求吗?
  
  要解决这一疑问,我们不妨来关注一下相关标准委员会近期的活动:
  
  2002年11月10-15日,在HAWAII举行的IEEE802全会上,提出了“10Gbase-T的挑战和方案”这一指南,并考虑了基于双绞铜缆布线系统的10Gbit/s的以太网标准。接下来的会议,包括了许多有关技术可行性的有趣演示,广阔的市场潜力以及经济实用性探讨。几天后,IEEE802.3工作组和IEEE标准执行委员会(SEC)批准了10Gbase-T工作组的成立。这个工作组将评估标准的10Git/s数据速率运行于长达100米距离的水平平衡布线系统(例如从工作区到电信间)的可行性,这个水平布线系统是由TIA568-B及ISO/IEC11801建筑布线标准所规定的。工作组把标准制定的最后期限定在了2006年。
  
  在2003年2月的TIA TR-42.7会议上,29家布线产品制造商同意做另外的工作以支持基于六类/E级而非增强5类布线的万兆应用。负责制定国际布线标准ISO/IEC11801:2002的委员会也有类似的立场,并在2003年2月于新西兰会后给IEEE802.3进行了官方联系。信中提及很他们将很高兴看到六类/E级或更好的布线系统能用来支持10Gbase-T应用,但对增强5类没有兴趣。
  
  与增强5类相比,6类布线系统具有更好的抗噪声性能,可提供更透明、更全能的传输信道,在高频率上尤其如此。如果采用1000BAST-T 中采用的PAM-5编码技术,10G以太网需要至少625MHz的线性传输性能。大多数的增强5类电缆只有150MHz或250MHz,标准也只要求有100MHz。6类虽没有被强制其性能达到625MHz,但对于高带宽传输是更好的媒质;许多制造商提供的电缆标称600MHz,正是预计到有应用需要更高的性能。网络芯片和设备制造商需要某个确定性能级别以使他们能够生产出在铜缆上传送10G的产品。6类系统在6250MHz上的平均抗噪能力比增强5类高。利用不同的数字信号处理技术模拟100米平衡布线的实验指出:通过芯片和布线厂家的努力,在六类/E级布线系统上运行10Gbase-T的目标可以达到。通过DSP数字信号处理技术,芯片开发者可以去除或者补偿大多数布线内部的信号损伤,包括回损,近端串扰,等效远端串扰,和插入损耗。布线系统基础的容量越大,网络器件制造商对其产品就可以做越少的补偿。
  
  既然光纤布线已经能够支持10G,我们为什么还要继续推行6类布线呢?
  
  新型光纤的设计使它可以处理高达10Gb/s的数据传输率,然而光纤网络设备和安装光纤的劳力花费却高得多(和铜缆相比)。现在大多数的网络设备制造商已拥有或正在开发10G以太网的解决方案,但是这些中的大多数都使用光纤,而且都是面向骨干的高端产品。和这些产品相比,基于双绞线的10G产品,不论是从投资成本,还是从实施方便性来讲,都比较容易被桌面用户所接受。而随着VoIP、VOD点播,视频会议、动态数据库访问等新兴高端应用在桌面的普遍运用,支持10G服务的6类布线系统会在水平安装市场迎来一个新的增长期。
  
  从以上的分析可以看出,基于IP的10G服务正在领导着网络的发展。有数据表明,目前全球90%的网络通讯是基于IP协议,其中企业VPN的比重在2005年会达到32%,而且到2007年75%的话音服务也会转移到VoIP。目前使用1 Gb 以太网技术的用户占总量的31%,到2006年,超过750,000个0G以太网端口会被订购,整个市场将超过40亿美元。如此庞大的网络市场给布线行业提供了一个非常诱人的机会,传统的布线系统面临全面的升级,能够满足未来应用需求的10G布线成为了新时期的宠儿。
  
  今日网络扩展的独特性就像运用它们的企业一样,但是,其基本的原理和跨市场应用是很相似的。一个符合目前市场需要的真正10G布线系统应该以下特征:
  
  1.专为处理目前新兴的基于IP的应用而建
  
  2.一个受市场驱动和全球范围内的解决方案,包括光纤、屏蔽ScTP和UTP铜缆
  
  3.品质和创新并保证其稳定性。
  
  4.能非常方便地马上从供应商那里获得一个面向高端的主干和水平解决方案
  
  那么