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谈布线发展趋势

来源:IT165收集  发布日期:2015-11-17 20:43:08

 

随着社会的不断进步与科技的发展,网络已是我们人类工作生活中不可或缺的一部份,从办公室的个人电脑到家庭平板电脑,从公司电脑的联网到楼宇之间的信息交流,从城际之间的协作到国与国之间的沟通交流,甚至于广袤的海洋,网络无所不在,无所不能,而组建这些网络“点”用到的“线”也起着非常重大的作用。这里的“线”是个统称,泛指组建网络用的网络产品及网络布线方式,也就是我要说的网络综合布线系统。

综合布线系统是一个用于语音、数据、影像和其他信息技术的标准结构化布线系统。综合布线系统是建筑物或建筑群内的传输网络,它既能使语音和数据通信设备、交换设备和其它信息管理系统彼此相连接,包括建筑物到外部网络或电话局线路上的连接点与工作区的语音或数据终端之间的所有电缆及相关联的布线部件。具有楼宇自动化(BA),通信自动化(CA),办公自动化(OA),布线综合化四大基本特征。

综合布线从90年代初期10兆以太网(10BASE-T)的出现,到90年代中期转换到100兆以太网(100BASE-T),到今天成为主流的千兆以太网(1000BASE-T)再到目前数据中心已使用的的万兆以太网(10GBASE-T),甚至于下一代数据中心即将使用的40G BASE-T网络,网络速度在以爆炸性速度增长。配合网络的更新速度,布线系统也在相应地不断发展。

目前,我们搭建网络所用的主流配置仍是桌面采用超五类屏蔽与非屏蔽或者六类屏蔽与非屏蔽布线产品及主干采用光纤产品,但事实上, 2006年IEEE802.3an工作组就发布了10GBASE-T的网络标准,10G以太网要求采用更高的超六类布线系统(Cat.6A或Class EA),10GBase-T每对线缆上双向传输2.5Gbps,4对线对共计传输10Gbps ,正如六类布线系统正在取代超五类布线系统,万兆的Cat.6A布线系统是未来数据中心布线发展的必由之路。

那么Cat.6A超六类布线系统与市场上目前六类布线系统有哪些重要的区别?Cat.6A万兆布线标准中新增了重要测试参数:外部串扰参数(AXT),即线槽中捆扎在一起的线缆传输信号时,周围线缆对被测线缆的干扰。 非屏蔽的布线系统通过线缆内部平衡原理可以抵御一定的外界干扰,但对于10GBase-T万兆以太网这样的高速网络系统工作频率高达417MHZ(之前的千兆以太网1000Base-T工作频率只有80MHZ),线和线之间的外部串扰,平衡传输已经无能为力。原因是实际工程中同一线槽内的双绞线一般均为同厂家产品,这些线缆完全一样,在传输信号时,相邻的线缆间会产生信号的相互耦合,尤其是相同颜色的线对由于绞距与方向完全一样,耦合的干扰无法依靠平衡结构抵消。而如果采用屏蔽线缆来应对万兆传输,其屏蔽结构使得它消除线缆间的相互干扰有先天的优势,不仅可以屏蔽外界的电磁信号,铝箔也同时阻断了线缆之间的外部串扰。根据第三方国际实验室GMHT的测试研究报告,屏蔽系统一般比同级别非屏蔽系统至少高20dB左右。鉴于此原因,屏蔽Cat.6A系统在实际安装的时候,不需要进行复杂的外部串扰测试,外部串扰测试需要昂贵的外部串扰测试适配器,测试一条线缆大约20-30分钟,取决于同捆线缆的线缆捆扎的数量。除此以外屏蔽的Cat.6A双绞线在外部直径方面比非屏蔽的Cat.6A双绞线更加细,方便线缆的布放和节省线槽的空间。综合来看,在未来数据中心采用超六类布线系统最佳的选择是屏蔽的Cat.6A布线系统。目前市场上已经有许多Cat.6A屏蔽布线系统实施的成功案例,比如深圳数字资源中心,整个数据中心300多个机柜,水平子系统全部采用Cat.6A屏蔽布线系统。福建省公安厅,整个数据中心500多个机柜,水平子系统万兆部分全部采用Cat.6A屏蔽布线系统。

为了满足更高的传输要求,2002年,ISO国际标准化组织曾经提出过传输带宽为600MHz的Cat.7类传输标准(满足万兆传输标准的Cat.6A线缆带宽仅为500MHz),2010年ISO国际标准化组织又推出传输带宽为1000MHz的Cat.7A类传输标准,,ISO和TIA这些国际的标准组织正在开发下一代数据中心支持40GBase-T的Cat.8布线系统,Cat.8布线系统标准预计今年年底会正式发布,Cat.8将会采用屏蔽系统。Cat.7和Cat.7A均为S/FTP双层屏蔽的布线系统,连接器为非RJ45连接器。采用Cat.7或者Cat.7A布线系统传输10GBase-T会更加节能。然而从目前的市场发展趋势看来,数据中心多模光纤的采用可能会大于Cat.7或者Cat.7A产品,因为从传输距离上来看,即便是在万兆以太网上,光纤中短波能够支持比七类线缆更长的传输距离,而价格也可能会更实惠。而且,在实际使用中,光纤更有其特长处,比如传输距离远、传输稳定、不受电磁干扰的影响、支持带宽高、不会产生电磁泄露。根据第三方的市场研究报告,2013年中国数据中心网络主干光和铜的比例大约是70:30,在2008年这个比例大约是20:80,由此可见,在数据中心市场光进铜退趋势已经非常明显。

中国国内传统布线市场近几年来原本由国际布线品牌完全主导现象逐渐演变为国内品牌与国际品牌分庭抗礼的格局,而在高端市场比如政府、金融、国防、数据中心布线市场,特别大中型数据中心布线市场,根据统计,70%的市场份额由专业于数据中心领域的国际布线品牌约5-6家品牌形成寡头垄断的市场。由于数据中心布线市场对产品的专业性,产品质量与可靠性要求远远高于传统布线市场,特别是光纤产品应用技术上,国际的布线品牌和国内的布线品牌间还存在着相当的差距,而大型数据中心项目的建设与应用,极大的推动了光纤布线产品技术的发展,对数据中心光纤布线将提出新的更高的要求并产生新的技术课题促进数据中心布线技术的发展,引导数据中心布线产品技术的方向进而在布线市场中产生主流效应。

数据中心布线系统需要不断提升带宽为快速增长的网络(如核心层网络,汇聚层网络及SAN存储网络)传输应用提前铺好道路,而采用光纤传输可以为不断发掘带宽潜力提供保障。与单模光纤相比较,由于多模光纤技术较低的有源+无源的综合成本,将促使多模光纤在数据中心的应用中占有绝对的优势,大中型数据中心超过85%的光纤布线系统采用的是多模光纤。

随着2010年6月IEEE802.3ba新的以太网40G/100G标准发布后,多模光纤在数据中心领域的应用将翻开新的一页,40G与100G的高速传输不再仅仅依靠单模采用成本极高的WDM串行方式进行传输,新一代以太网40G/100G标准将采用OM3与OM4多模光纤多通道并行传输的方式,这种多模并传输的方式相比较单模WDM串行传输方式,在40G/100G上的总体成本(包含有源设备,光模块,无源器件)分别只占单模系统的1/3与1/10,可见多模光纤优势十分明显,市场的应用趋式通常是由成本与价格因素来驱动的。

多模光纤目前的传输模式每对光纤支持10Gbps的速率,40G需要用到各4对光纤发送与接收共8芯光纤4*10Gbp=40Gbps,100G采用各10对光纤发送与接收10*10Gbps=100G,共使用20芯光纤,在数据中心网络主干采用24芯的预端接MTP/MPO的多芯连接系统将可以更好的支持未来40G/100G的传输。40G与100G在多芯光纤内的传输模式如下图(2)所示,40G的传输模式是在12芯的MTP/MPO连接器内取最外两侧各4芯进行传输,中间4芯处于空置状态,而100G的传输模式是采用两个12芯的MTP/MPO连接器中取中间10芯进行传输,如果采用MTP/MPO高密度24芯连接器,则在一个24芯的MTP/MPO连接器上完成100G的接收与发送。100G传输时,每12芯中的两侧各1芯处于空置状态。

2009年8月,TIA正式批准OM4多模光纤标准,这种新类别EIA/TIA492AAAD多模光纤标准的推出,为今后更高速的网络应用提供了更广泛的前景。从光学性能来看,OM4多模光纤LD激光有效模式带宽(EMB)高达4700MHZ,比OM3提供两倍多的带宽。在网络应用方面,当传输100GBase-SR10,OM4多模光纤能够达到150米,而OM3多模光纤支持100G以太网仅能支持100米;当传输10GBase-SR, OM4多模光纤能够达到550米,而OM3多模光纤支持10G Base-SR仅能支持300米。目前的100G以太网100GBase-SR10,需要至少20芯多模光纤,布线成本以及网络设备功耗都比较高,IEEE目前正在开发下一代的100G网络标准,该标准预计2015年年中正式发布,下一代的100G网络标准采用更高的网络编码方式,每对光纤发送及接收25Gbps,传输100Gbps仅需要8芯多模光纤,比上一代的网络设备更加节能,更节省空间和布线成本,但是对于多模光纤的带宽提出了更高的要求。OM4多模光纤支持下一代的100G网络可以到106米,而OM3多模光纤只能够支持20米,因而OM4多模光纤在未来的下一代数据中心网络主干将会逐渐取代OM3多模光纤。下图是OM1,OM2,OM3,OM4不同多模光纤的带宽和网络传输距离比较。

根据第三方的研究机构的市场研究报告,目前全球88%的数据中心网络布线的距离都在90米以内,这么短的距离光纤本身的损耗几乎可以忽略不计,因此数据中心主干网络布线的性能主要取决于光纤连接器的性能。针对下一代数据中心云计算,虚拟化和网络融合的发展趋势,有些全球领先的网络布线厂商,比如TE AMP开发出新一代高性能超低损耗的24芯MPOptimate预端接光纤系统,在提供更高的网络性能之外,还能节省线槽空间,为数据中心用户提供稳定可靠的网络保障,同时为未来的40G/100G以太网提供平滑的升级。

下一代数据中心发展趋势,一个是绿色环保,另外一个是智能化。传统的结构化布线系统安装完成以后,给用户留下一大堆图纸和点位记录表,面对机房内成百上千的配线端口,用户往往很难建立并实施一套切实可行有效的网络维护流程。在网络运行了一段时日后,特别是当发生了一些人员更迭的情况后,很难维持对现有布线系统信息的准确掌握。一旦有问题发生,网络管理人员将耗费大量的时间精力去现场查找问题链路的各个部件。第三方的研究报告指出,70%的网络故障来自于网路物理层,管理员70%的时间花在了文档的整理上。所有这些对系统整体的可用性提出了挑战,而以上问题最佳的解决办法就是综合布线系统的智能化管理,实现智能化管理的最佳产品就是电子配线架。

电子配线架,是可将布线系统与管理系统联在一起的系统,是结构化布线领域的一大技术飞跃,它经历了近十年发展的历史,目前已经日臻成熟。它把传统的定位于无源基础设施的布线系统提升了一个台阶,弥补了物理层和网络层之间缺失的一个关键环节,使得网络管理人员不再通过繁琐且不可靠的纸面查询程序来获取实时的网络连接状况报告,通过查询管理系统,便可随时了解布线系统的最新结构。从而提高了网管的工作效率,减少了系统宕机给企业带来的损害。

现在市场上智能布线系统百花齐放,精彩纷呈。为了规范智能布线市场,ISO正在讨论智能布线的标准,ISO/IEC 18598,目前的草案是第三版。IDG的市场调查报告显示过半的数据中心打算采用DCIM软件, DCIM软件提供统一的数据中心管理,包括网络设备等所有物理资产。毫无疑问,DCIM软件市场存在着巨大的市场潜力,但是数据中心涉及到太多的系统,迄今为止,没有一个DCIM软件厂商可以说它的软件可以涵盖数据中心的所有的物理设施,在DCIM领域比较大的厂商包括IBM,HP,CA,BMC,另外DCIM软件尚未有统一的国际标准。DCIM软件未来的发展会走向合作机制,比如几个不同领域的厂商合作,通过开放的应用程序接口(API)实现数据的相互共享。因此在未来的智能布线系统选择,布线管理软件提供开放的应用程序接口(API)将成为一个重要的考量。

最后要说的就是有线网络与无线的结合。

无线网络大家都已经不再陌生,它是一种局域网的无线连接形式。同时,无线AP(Access Point)实际上是一个无线交换机,将从有线网络(例如Internet)接收到的数据转换成无线信号并发出,将接收到的无线信号转换成数据并发回到有线网络,从而使信息在用户的终端得到交换与使用。

目前,无线布线的方式已经相当普及,相对于有线方式来说无线是一种延伸和补充,无线离不开有线的支持,IEEE 802.3ac无线网络已经达到了1Gbps的网络传输速率,这要求从交换机到AP必须至少采用10GBase-T,也就是Cat.6A布线

无线的优点包括:安装便捷;使用灵活;经济节约;易于扩展及很高的安全性。试想一下,在飞往北京的飞机上,你可以把自家的地浇了,在100层的大楼电梯中,就可以把汽车自动停到楼下,在海边悠闲度假时就可以处理公司的订单,在大山之巅发布山高人为峰的豪迈,甚至你在遨游太空时拍摄到地球的圆弧地平线也能实时发给亲朋好友欣赏……。只要有无线网络覆盖,所有的电子设备都可以分配一个IP地址,空调、微波炉、汽车…………,凡是能想到的东西都可以实现上网,进行远程控制和操作,无论你身在何处,只要有网络,而这一切功能的实现,都不再是想像,不再是梦想。

传统无线网络覆盖系统正在面临的挑战是,在同一栋大楼里面有不同的运营商移动网络覆盖和WiFi覆盖,传统的解决方案是不同的运营商建设不同的基站和不同的射频发射装置,对于用户来说大大增加了时间和空间成本,意味着更多的投资,市场上有的厂商比如TE推出了新一代的数字一体化的分布式的天线覆盖系统(distributed antenna system),能够将多家运营商的传统的2G,3G网络以及下一代的4G网络和WiFi网络集成在一起,通过一个共享的无线基站和一个多系统共享的远端射频收发装置覆盖更广阔的区域。这种分布式的天线覆盖系统对于传统的蜂窝通信是一种补充,将无线服务延伸到现有的蜂窝网络难以到达的领域,比如机场、医院、体育场馆、厂区、大学校园,度假村,摩天大楼,博彩娱乐场等,能够为用户节省更多空间,时间以及投资成本。未来数据中心网络采用有线,PC终端或者移动终端采用无线(包括WiFi和蜂窝移动通信覆盖),将成为发展的必然趋势。

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