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万兆以太网,你的布线准备好了吗


3倍 2-300m 串行传输
应用 园区主干 园区主干
2006 年 6 月 IEEE802.3an 任务小组正式发布基于铜缆的万兆以太
网技术标准 10GBase-T(10GBASE-T,Base 代表基带传输,T 代表双
绞线),下图是 IEEE 定义传输万兆时能够支持的最大传输距离。
网络模块
布线系统
带宽
外部串扰裕量 (AXT Headroom) 众所周知,非屏蔽双绞线通过相互扭绞的平衡传输模式 (又称为差 模模式) 传输信号,外界的噪音耦合到双绞线上由于大小相等,相位相 反,在接收端相互抵消,但是由于在现实世界中没有完全理想的双绞线, 因此六类以上的高性能双绞线只能消除 30MHZ 以下的低频信号干扰。 对于 100Base-T 或 1000Base-T 工作频率 80MHZ 以下的以太网来说, 双绞线本身的“免疫”能力足以应付外界的干扰。但是,10Gbase-T 工作
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万兆以太网,你的布线准备好了吗?
2、 万兆以太网光纤还是双绞线?
传输距离比较
早在 2002 年 6 月,IEEE802.3ae 任务小组就颁布了一系列基于光
纤的万兆以太网的标准,下图是 IEEE 定义传输万兆时能够支持的最大传
输距离。
网络模块 工作波长 光纤类型 设备成本 传输距离 传输方案
应用
能够在传统多模光纤上支持 300 米传输距离,但由于其采用昂贵的粗波
分复用(CWDM)技术及专门的模式控制跳线(Mode Conditioning Patch
Cord ),因此阻碍了万兆以太网的普及和应用。
目前大部分的企业网络主干采用 OM1 或 OM2 多模光纤,为了能够
在以前安装的传统多模光纤(OM1、OM2)上传输万兆,IEEE802.3aq
37-55mm
10GBase-T
Class D/Cat.5e UTP
100MHZ
20m
价格比较
光纤传输万兆以太网最经济的网络解决方案是采用 10GBase-SR
光 纤 模 块 , 虽 然 如 此 , 10GBase-T 网 络 模 块 每 端 口 成 本 只 有
10GBase-SR 的二分之一, 10GBase-ER/EW 的十分之一甚至更低。
外部串扰(AXT)是限制 10G 传输信道容量的最主要因素,因此万 兆以太网的测试除了要测试线缆内的信号串扰,还必须测试线缆外部的 串扰(AXT),外部串扰(AXT)单位 dB, 测试值越大,性能越好。
1000Base-T测试
10GBase-T测试
4、 万兆以太网采用屏蔽还是非屏蔽?
万兆以太网,采用屏蔽还是非屏蔽? 许多国内的用户可能首先会想 到 UTP,事实上,目前业界专家普遍认为采用屏蔽系统 (STP) 更适于 万兆以太网的传输。或许有人会对这个结论感到惊讶,其实,回顾以太
信道长度
10GBase-T
Class FA/Cat.7A STP
1000MHZ
100m
10GBase-T
Class F/Cat.7 STP
600MHZ
100m
10GBase-T
Class EA/Cat.6A STP,UTP
500MHZ
100m
10GBase-T
Class E/Cat.6 UTP
250MHZ
10GBase-ER/EW 1550nm
OS1
6 倍 2-40Km 串行传输
广域网
10GBase-LR/LW 1310nm
OS1
2 倍 2-10Km 串行传输
城域网
OM1、OM2 10GBase-LX4 1310nm
4倍
2-300m 宽波分复用
OS1
2-10Km
园区主干 园区主干
OM1
2-28m
设备间
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外部串扰(AXT)一般在配线架一端开始 20m 距离内比较明显, 超 过 20m 随着传输信号的衰减,外部串扰(AXT)也会减弱。
外部串扰(AXT)无法通过网络设备上的 DSP(数字信号处理器) 技术来进行消除,只能通过增大线缆直径及配线架插座间隔或采用屏蔽 来消除。
10GBase-SR/SW 850nm
OM2 OM3
2-86m
FTTD、设备间
1倍
串行传输 园区主干、设备
2-300m
间、FTTD
OM4
2-550m
园区主干
通过比较可知,在距离 300m 内性价比最高的传输万兆以太网解决
方案是采用 10GBase-SR 光纤模块和 OM3 光缆;10GBase-LX4 虽然
通过以上比较,可以看出在 100 米距离内如水平布线、数据中心布线,
Cat.6A 双绞线是万兆以太网最佳的解决方案;当传输距离超过 100 米小于 300 米,如园区网络主干或者楼内垂直网络主干可以采用 OM3 多模光纤;
当超过 300 米,如 MAN(城域网)或 WAN(广域网)必须采用单模光纤。
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网发展历史,屏蔽系统的应用已经有相当悠久的历史:早在以太网发展 的初期屏蔽系统一直是市场的主流,早期的 Token-Ring (令牌环网)、 10Base-5、10Base-2,都是采用的屏蔽布线系统;到了 90 年代快速以 太网 100Base-T 出现后屏蔽系统市场份额才逐渐减少,但并没有退出以 太网的舞台。甚至,屏蔽的技术标准发展步伐已经走在了非屏蔽系统之 前。最近随着万兆以太网布线标准的发布,屏蔽系统重新成为人们关注 的焦点。
其实,屏蔽系统在国内某些特定的行业早已有广泛的应用,比如政 府、国防、科研等领域。但是国内许多用户甚至系统集成商仍然对屏蔽 系统缺乏足够的认识和了解,行业中流行一种错误的说法:由于屏蔽层 是一根长导体,屏蔽系统容易形成“天线”效应,即吸收周围环境中的噪 音信号,同时发射噪音信号干扰双绞线中传输的信号。事实上不论是非 屏蔽还是屏蔽系统在不同程度上都是“天线”,不同的是,屏蔽系统抵制 外界耦合噪音的能力是非屏蔽系统的 100-1000 倍。另外一种普遍的认 识误区是:屏蔽系统如果接地不良,容易引起接地回路,信号传输效果 比非屏蔽还要差。第三方实验室的研究结果表明,即使在最差的情况下 即屏蔽系统两端没有接地的情况下,两条屏蔽双绞线之间耦合噪音信号
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前言 万兆以太网布线标准制定工作于 2008 年 2 月于美国加州南部城市
圣地亚哥正式划上了圆满的句号。万兆以太网的号角已经吹响,你的布 线准备好了吗?本文就部署万兆以太网时常见的一些问题与各位作一些 分享。 1、 为什么要采用万兆以太网?
早在 2002 年,ISO/IEC 11801 2nd 发布了七类即 Class F 的性能标 准,带宽要求至少 600MHZ,2008 年 2 月 ISO/IEC 11801 2nd 附录 1 除 发布了超六类 (Cat.6A) 性能标准之外,又加入了超七类即 Class FA 的 性能标准,带宽要求至少 1000MHZ,远远超过 Cat.6A 500MHZ 带宽要 求。
最后是市场客观需求,近几年随着千兆网卡的价格大幅下降,(最低 的只需 50-100 元人民币), 千兆以太网到桌面相当普及,目前大部分的数 据中心(IDC)或 SAN (存储局域网) 采用的是千兆网络做主干, 万兆网 络主干面临着传输瓶颈。 根据国际权威机构的市场调查报告,2002 年 之前部署的数据中心机房 80% 已经不堪重负, 急需进行网络升级和改 造, 在未来几年内大量数据中心机房将会部署万兆以太网。
首先从技术层面来看,今年 2 月份,万众瞩目的 10 G 以太网 Cat.6A 布线标准 TIA/EIA 568B.2-10 和 ISO/IEC11801 2nd 附录 1 相继颁布, 这标志着万兆以太网走出实验室,已经成为成熟可行的技术。
其次 10G 以太网设备制造成本的下降,是推动 10G 以太网应用普 及的关键因素。在今年 5 月份在美国拉斯韦加斯举办的网络通信展 (Interop Las Vegas)上,多家网络设备厂商如 Intel, Cisco, Broadcom, Solarflare 都展示了最新推出的 10GBase-T 网络设备,10GBase-T 每 端口的价格从最初的 2,000 美元左右降到大约 1,000 美元左右。随着电 子技术的发展和制造成本的下降,万兆以太网不再是遥不可及的事情。
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价格的 3 倍,因此 10GBase-SR 解决方案仍然是实现园区万兆网络主干
的最佳解决方案。
网络模块 工作波长 光纤类型 设备成本 传输距离 传输方案
10GBase-LRM 1310nm OM1,OM2 3倍 2-220m 串行传输
10GBase-LRM 1310nm OM3
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仍然低于两条非屏蔽双绞线之间的耦合噪音信号 20dB,换言之,即使 在屏蔽系统两端没有接地的情况下,屏蔽系统抵制外界耦合噪音的能力 仍然是非屏蔽系统的 10 倍。下图是没有接地的 F/UTP 双绞线(蓝色)和 UTP(黑色)双绞线抵抗外界噪音能力的比较。
下面我们分别从 AXT 性能裕量、信道性能裕量、电磁兼容性 (EMC)、安装、测试、接地、价格等几个方面对屏蔽和非屏蔽系统来进 行比较和分析:
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应用
10G BASE 光纤
10G BASE - T
数据中心 水平布线 垂直主干
YES
YES
N图O1:潜在的10G BASE-TY应E用S
YES
NO
园区布线
YES
NO
3、 万兆以太网与千兆以太网现场测试有何变化?
千兆以太网噪音的主要来源是一根双绞线中的 4 对线对之间的串 扰,周围其他双绞线对这根双绞线的串扰影响可忽略不计。在 10G 以太 网中,由于工作频率的增高(10GBase-T 的工作带宽为 417MHZ, 远高 于 1000Base-T 80MHZ 的工作带宽),噪音除了双绞线内部的串扰外, 周边的其他电缆对这根双绞线的串扰是影响 10G 以太网信道容量的主 要因素。 这种串扰称为外部串扰(Alien Crosstalk, 简写为 AXT)。当 一根双绞线被周围六根双绞线包围,而且相同颜色的线对相邻, 此时中 间一根双绞线所受的外部串扰(AXT)最为显著。如图所示:
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