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網絡布線--選光纜還是銅纜?

出處:未知  作者:admin  發布:2014-07-11 15:44  閱讀:
摘要: 單模光纖和多模光纖之間的成本差異很高,但隨著連接器價格的下降和端接方法的簡化,單模光纖將成為一個更具吸引力的選項。
 
  幾年前,人們曾經認為非屏蔽雙絞線銅纜在五類100MHz時已經達到極限,許多用戶和廠商把注意力轉向了光纖,認為光纖是IT設施必然的過渡途徑。光纖從各個方面解決了非屏蔽雙絞線的缺點:它具有更高帶寬,允許的距離更長,安全性更高,完全消除了RFIEMI,允許更靠近電力電纜,而且不會對人身健康造成輻射威脅。

  盡管光纖比銅纜具有固有的優越性,但我們現在仍滿腔熱情地尋找銅纜和連接器制造商,努力地從銅纜中析取極限速度。

  我們為什么不在任何地方安裝光纖,而放棄在銅纜中作出的這些努力呢?這里涉及的一個主要因素就是成本問題。

  在前不久舉行的一次研討會上,MODTAP行政總裁Paul Andres預測說:“我相信,總有一天光纖會代替銅纜。我這里說的是整個系統,包括電纜、安裝和有源設備。關鍵問題是價格差異。如果光纖與銅纜價格相同,那么銅纜就會被淘汰。這一點與五類布線降價時,四類非屏蔽雙絞線被淘汰的情況非常類似。”

  那么離這一天到底還有多遠?讓我們來看一下目前狀況、明智的安裝商采取的新措施及業內發展趨勢,然后以此為基礎作出某些預測。

銅纜的當前狀況

  目前安裝的大多數網絡布線是非屏蔽雙絞線,其遵循的標準一般都是EIATIAISO公布的“超五類”標準。這些性能標準滿足了目前尚處在初期階段的超高速網絡應用的需要,如千兆位以太網和速率高于12GbpsATM系統。這些應用的設計目標是以千兆位以上的速率把信息送到桌面,與大多數用戶正在使用的普通共享式10BaseT以太網系統相比,前者的速率大約是后者的1001000倍。想像一下,如果速率達到每秒千兆位,您可以通過網絡在16秒內下載PC機中整整2000兆字節的硬驅內容。因此銅纜在傳送“急件”時也并非一無是處,也不會因為帶寬限制而被淘汰。

  目前,標明通過非屏蔽雙絞線運行的速率最高的工作站應用是24GbpsATM。這種應用通過超五類布線實現,它采用某種完善的編碼技術,信號通過電纜中所有4對線分別傳輸,可以在低于100MHz的運行頻率中獲得24Gbps的速率。預定的六類布線頻率極限為200MHz,以200MHz運行的未來編碼系統實現的速率將更高。所以數據速率并不是我們何時轉向光纖的決定因素。

  那么非屏蔽雙絞線的距離限制是不是決定因素呢?目前,大多數辦公室中要求的布線長度一般都低于銅纜的100米距離限制,我們很少看到辦公環境中要求的電纜距離超過100米。但是,隨著計算機網絡用于更加工業化的環境中,如倉庫、工廠和石化處理廠,距離限制將成為一個重要問題。

  目前,在大多數辦公室中沒有EMIRFI問題,工業間諜威脅微乎其微,也沒有使用任何敏感的設備。因此,銅纜放射或接收輻射的問題對大多數辦公室影響不大。當然,人們希望能夠解決這一問題,但也僅僅是希望而已。

  從本質上看,光纖在各個方面都要優于非屏蔽雙絞線,但這些優勢對辦公網絡的日常問題不是非常關鍵,其結果,大多數機構都很難接受兩者之間巨大的成本差異。

銅纜和光纖的成本比較

  我們以一個包括100臺工作站的典型辦公樓層為例,對安裝一個4線對非屏蔽雙絞線信道與安裝一個多模光纖信道的成本進行比較。非屏蔽雙絞線信道符合超五類布線標準,由線纜、接線板、工作站插座和信道兩端的接插線構成。光纖信道由FDDI級多模光纜、接線板、工作站插座和兩端的接插線構成。

1.非屏蔽雙絞線結構的成本

  需安裝下列設備:(1)從網絡布線室到100個用戶終端站的100條超五類非屏蔽雙絞線數據電纜;(2RJ45超五類接線板,把非屏蔽雙絞線電纜端接到通信支架上;(3)水平電纜管理面板和垂直側環,在通信支架中幫助支撐集線器和接線板之間的所有RJ45接插線;(4)使用超五類單通道表面安裝塊端接每個插座;(5)包有乙烯絕緣體的電纜標簽,貼在電纜兩端,而機器打印的乙烯插座標簽,貼在每個插座面板上;(6)兩米長的接插線;(7)三米長的跨接線;(8)電纜托架和吊線支撐系統,為所有非屏蔽雙絞線電纜提供支撐;(9)記錄本,記錄新機柜中的所有接插狀況,并通過所有已安裝插座的自動CAD功能,打印出已建的樓層規劃圖。

2.光纖到桌面(OFTD)結構的成本

  需安裝下列設備:(1)從通信局域網絡布線室到100個用戶終端站的1002芯多模光纜;(2)多模SC光纖接線板,把電纜端接到通信支架上;(3)水平電纜管理面板和垂直側環,幫助支撐所有雙工接插線;(4)使用配有一個雙工耦合器的光纖墻板端接每臺桌面;(5)包有乙烯絕緣體的電纜標簽,貼在電纜兩端,而機器打印的乙烯插座標簽,貼在每個插座面板上;(6)兩米長的雙工光纖SC接插線;(7)雙工光纖用戶/桌面SC跨接線;(8)電纜托架和吊線支撐系統,為所有光纖提供支撐;(9)記錄本,記錄新機柜中的所有接插情況,并通過所有已安裝插座的自動CAD功能,打印出已建的樓層規劃圖。

很明顯,光纖到桌面(OFTD)的成本要遠遠高于非屏蔽雙絞線成本。確切地說,前者的成本是后者的三倍多,而這僅僅是網絡中無源部件的成本。如果加上有源設備的成本,如集線器和網絡接口卡(NIC),則成本差異會進一步提高。

銅纜、光纖、無線并用

  過去在連接工作站的水平信道中,我們一般都考慮采用“銅纜”或“光纖”作為選擇的傳輸介質,并把二者完全對立起來。讓我們跳出必須在水平信道中安裝光纖系統或銅纜系統的思維定勢,我們需要在水平信道中同時安裝銅纜和光纖系統。通過同時安裝銅纜和光纖,用戶可以花費更少的成本,獲得更好的系統,從而實現了創新。對處在最遠位置的少數工作站或裝置,其距離可能超過100米的極限,那么安裝商會直接為這些裝置安裝光纖信道,而不是單獨建立一個配線間。光纖布線的造價可能比較高,但由于不必再安裝一個配線間和有源硬件,因此可以節約大量的成本。

  變通方案并不僅限于光纖,無線設備也是一種值得考慮的介質,因為它具有許多優于銅纜和光纖的優勢,如在歷史遺留下來的古典建筑物或不斷移動的設備中,再比如在倉庫中。每種介質在網絡中都有相應的用途,為了提供性能價格比最高的布線設施,必須進行通盤考慮。

  從經驗做法來看,銅纜是辦公環境首選的介質,因為它的購買成本、安裝成本和維護成本都最低。而在出現距離問題時,應考慮采用光纖;在出現接入問題時,則應考慮采用無線設備。

  我們再看一下在主干中同時采用銅纜和光纖的情況。目前,我們在主干中安裝多模光纖。為了滿足未來的帶寬要求,某些承包商正在安裝一對單模光纖,并把單模光纖隱藏起來或者沒有端接。將來某一天需要更高帶寬時,可以使用這些單模光纖。一次性增加的成本可以說微乎其微,但其帶來的長期優勢卻非常明顯。

布線業內發展趨勢

六類規范是非屏蔽雙絞線的熱門話題。EIATIAISO標準組織正在合作開發六類布線的性能和測試標準,但正式批準的規范還有很長的路要走。

  另一方面,光纖布線的成本正在明顯下降。多模光纖和單模光纖都具有很高的性能水平。現在許多建筑物中都正在安裝復合電纜,即同時采用多模光纖和單模光纖。這代表著一種新的發展趨勢,而不同于以往的從多模到單模的傳統發展態勢。

  光電裝置的成本太高一直是采用單模光纖的障礙,特別是激光發射器。但是,業內的一些開發工作正使光電裝置的價格明顯下降。首先是規模經濟。由于激光的使用量不斷上升,因此其成本不斷下降。目前,激光最常見的用途是用于光驅,包括電腦和音頻設備。其次,新型芯片組的開發明顯改善了制造成本,如惠普公司已經發布一種VCSEL(垂直空腔表面發射激光)芯片,這種IC芯片直接集成了激光發射器,與傳統的光電裝置成本有著明顯的差異。

  同時采用非屏蔽雙絞線和光纖可以實現更高的性能,但也存在許多問題,如延遲偏差、外部NEXT、非屏蔽雙絞線電纜導線直徑提高;緊湊型連接器、激光成本低、對單模光纖電纜的需求提高等等。

未來的光纖信道

  據業內預計,將來某一天人們將從非屏蔽雙絞線轉向光纖,但將來我們看到的光纖信道與目前的OFTD并不相同。

  未來的光纖信道將是采用單模單芯光纖的雙向信道。市場上已經開始出現專用光纖接口,可以同時收發不同波長的光信號。發射器通過一個單向反射器發出光信號,反射器實際是一片硅,在它上面蝕刻了超精細的具體波長線。信號通過反射器沿光纖傳送,遇到另一個反射器后反射回來,傳送到檢測器。同時,發射器發出的另一個信號可以發送到另一端的檢測器。一條光纖連到每個工作站,一條光纖連到每臺桌面,這樣,一條單模單芯光纖就可以按兩個方向同時傳輸信號。

  單模單芯光纖信道使連接器和接線板的成本各降低了一半(每個辦公室一個連接器),接插線的成本也降低了一半,因為我們可以用單工接插線替代雙工接插線。電纜成本下降,墻板成本下降。這種模型提供了一種成本低于當前五類非屏蔽雙絞線的備選方案。使這種方案在成本上不可行的唯一限制因素是有源設備。目前的真正推動因素是,網絡集線器制造商將能夠在接插卡前端容納兩倍數量的信道。有的廠商稱他們可以在一張卡上容納最多100條信道,但互連空間的限制使其不能實現這種方法。把單芯光纖模型與新的緊湊型光纖連接器相結合,可以逐漸解決空間問題。

  目前,多模光纖是結構化布線系統中的主要光纖介質,但多模光纖僅占整個光纖業的1%。通信運營商根本不會采用多模光纖,有線電視公司也不會采用多模光纖,他們采用的都是單模光纖。唯一采用多模光纖電纜的行業是數據業。據新規范提供的標準,多模光纖的最遠布線距離是300米,而不是以前所稱的2000米。把距離限制在300米的目的是為了完全實現協議過渡,但也給多模光纖帶來了問題。單模光纖解決了這種兩難境地。單模光纖是一種優秀的技術,能夠提供高得多的帶寬和距離,制造成本低,連接器技術也已經得到了極大的改進,用戶現在可以像安裝多模連接器一樣,簡便地安裝單模連接器。

  單模光纖和多模光纖之間的成本差異很高,但隨著連接器價格的下降和端接方法的簡化,單模光纖將成為一個更具吸引力的選項。

  一般來說,多模光纖的額定速率為每公里500Mbps,在水平布線中的速率為每1005Gbps。多模光纖是一種長度和帶寬成反比的產品,距離越大,數據速率越慢。因此,為了在主干上支持1.2Gbps異步傳輸模式,最大距離僅為300米。多模光纖的問題在于:數據速率不斷提高,而光纜的規范卻沒有變化。因此,如果距離太遠,建筑群環境中多模主干光纜的帶寬可能不會高出622Mbps異步傳輸模式太多。相反,目前運營商采用單模光纖、通過OC192協議,用戶運行的速率已經達到160Gbps。許多實驗室正在試驗密集波長分路復用(DWDM)技術。在這種技術中,可以通過光纖僅以0.8毫微米的間隔傳送不同波長的光。這是一種類似于有線電視系統的寬帶系統,許多實驗室系統可以同時運行150條信道,每條信道的帶寬為10Gbps,也就是說,光纖的帶寬可以達到每秒1.5太位(Tb,1Tb=1000Gb)。在理論上,單模光纖的帶寬可以達到每秒25太位。

 
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