支持千兆以太网的光缆认证测试

　　认证所安装的光缆链路是否可以支持千兆以太网是对测量的一个特殊挑战，它可以通过仔细地选择正确的测试工具和方法来加以解决。传统的发光二极管（LED）测试仪不能在千兆速度上精确地测量损耗，其测量结果可能会使用户判定其安装的光缆链路不合格。所以，业界开始使用激光光源的测试仪来测试光缆的连接，从而可以提供损耗测量，并精确地给出在光缆链路上应用千兆以太网所具有的余量。本文介绍测试的相关的方法和设备来达到精确和有价值的测试结果。

　　以太网的标准是迄今为止最成功的网络平台。在一个很短的时期，网络的连接从传统的共享介质或交换环境的10M以太网发展至快速以太网，提供100M带宽的连接至每个独立用户。现在，业务以及技术应用正在高速发展，包括高分辨率的图形，视频和音频等，它们甚至超过了快速以太网的能力。所以促使了向千兆以太网的快速发展，它使用和所有802.3以太网技术同样的以太网帧格式和介质访问控制技术来提供每秒1000M的速度。

千兆以太网

　　由于千兆以太网突出的性能，较低的价格以及很容易实行，所以被看好是企业网络的最佳选择。根据Dell公司的调查研究，千兆以太网交换机每Mbps的费用低于2美元，只是FDDI和ATM费用的一小部分，比100M以太网的费用少一半。今天市场上的交换机可以在64字节帧时完成全线速率每秒10亿比特。千兆以太网的拓扑结构遵循传统以太网的规则的事实有助于在现有以太网设备上进行安装。网管经理可以使用知识来培训现有的网络管理人员，并且使用他们熟悉的网络分析和网络管理工具。实施和管理也是很简单的，因为不需要增加其它协议和技术。

　　当然，千兆以太网的实施也不是如此简单的过程。其中一个最复杂的问题是选择并认证电缆链路以保证它可以达到1000M传输的要求。IEEE 802.3z千兆以太网标准 包括包括五个物理层的规定，三个是光缆介质，两个是屏蔽铜缆介质。1000BASE-SX（“S”表示短波长）定义了使用850nm激光在多模或单模光缆介质上的标准。 1000BASE-LX是使用1350nm激光在多模或单模光缆介质上的光缆信道信号的标准。1000BASE-LH是长距离的标准，为城域网而制定。1000BASE-CX是为在机房内制定的小于25米的短距离铜介质连接标准。1000BASE-T允许千兆以太网运行于铜介质双绞线电缆。

光缆链路的优势

　　现在正在大量地安装光缆是因为它可以提供千兆以太网的应用。例如，由Tolly Group进行的研究表明，长距离的链路，通过光缆以及最近不断降价的元件已经降低了光缆局域网的费用约15%至22%，低于典型的铜介质的应用。费用降低的关键因素是从由于非屏蔽双绞线（UTP）100米限制的分布式网络设计转向集中式网络设计，减少了配线间的数目及大小。另一个重要的因素是最近光纤网络元件成本的降低，如最新的光纤接插件的价格已经低于超五类和六类UTP接插件的价格。

　　有两种不同类型的光缆链路，而它们对测试过程是有影响的。对单模光缆，光缆缆芯的半径在5至10个微米之间，接近波长。所以只能有一种模式可以从光缆中通过。光只可以以一种路径传输意味着光信号可以传输更远的距离而损耗相对很小。而多模光缆，光芯半径大。这意味着光以多种路径传输，每个路径的波长有所差别从而造成的信号的失真。这就限制了保持光信号完整性所要求的距离。因为其价格比单模光缆低很多，所以多模光缆是局域网中占主流的光缆。

认证测试的特殊要求

　　千兆以太网的一个主要优势是其基于现存的技术而建立的，而所带来的一个危险是传统的测试和认证方法将不适合千兆的速度。特别要注意的是损耗的限制值，千兆以太网所允许的光缆链路的损耗比10M或100M严格的多。以往，绝大多数的局域网光缆链路可以通过认证测试且损耗的余量高于5至10dB。对1000BASE-SX以及 1000BASE-LX，实际链路的损耗限是7.5dB，但是这需要同时考虑衰减以及散射的影响。如果考虑散射的因素，千兆以太网的损耗的限制低至2.35dB。由于每个连接器的典型损耗为0.5至0.75dB，即使安装施工非常好，也可能非常接近标准值，所以需要高精度的测试方法，从而避免将在标准之内的链路判定为认证失败。

　　令人担忧的是，很多网络工程师仍然使用LED光源进行损耗的测试，而该光缆链路是要运行千兆以太网。对10或100M网络，LED光源总是可以提供满意的测试结果，这也是为什么目前大多数的测试仪都仍然使用LED为光源。然而，使用LED光源测试要运行千兆以太网的光缆链路就会有严重的问题。LED发送一个较宽以及散射的光线进入多模光缆，并且比任何激光的模式都多。这些高次模式更容易由于光缆弯曲而损耗。而光缆之间不可避免的对位不齐将导致接收端不能收到所有的光能量。 使用LED进行测量，由于两个连接器以及光缆的弯曲将因此而产生很大的损耗，其数值将比使用实际的激光测量来的大。IEEE在其文件说明中作出如下的陈述也就不足为怪了：“我们担心的是用户可能会拒绝接受那些合格的系统因为损耗是基于标准TIA-526-14-A中使用LED的光源进行测试的。”

激光光源优势

　　激光光源是测试千兆以太网光缆链路的更精确方法，因为其发射更大能量的光，光线更加集中，比LED具有更少的高次模式，所以更不易受到弯曲损耗的影响。此外，集中的激光光线对对位不齐也不那么敏感。因此，激光测试具有较低的损耗，更加精确地测量，特别是对多模光缆，它是目前局域网中使用最为广泛的光缆类型。

　　无论使用的是单模或多模光缆，重要的是损耗的测量。因为高次模式，在光缆缆芯外层传输的光线最容易由于弯曲而衰减。而低次模式，在光缆缆芯中央传输，受到的影响比高次模式小。因为激光光源发射的能量都集中在光缆的缆芯，所以只有低次模式在多模光缆中传输。然而，LED光源完全充斥整个光纤和激活了所有的模式，包括从低到高的光波序列，产生了溢出发射现象。这提供了一个更加有说服力的解释，采用LED光源测试多模光纤时可能测量的损耗值要高得多。

建议的测试方法

　　光缆测试的第一步是打开光源，选择需要测试损耗的波长。下一步，提供一个参考的损耗测量值，直接使用光功率表测量光源。将所有电缆的损耗排除出去以后参考的功率应该足够高。测量损耗有两种基本方法，称为单端损耗和双端损耗测量。单端损耗测量是将被测光缆和参考测试连接光缆连接起来在远端测量输出的光功率。这种方法的损耗测量包括了连接器的损耗以及光缆的损耗，包括熔接、光缆连接等。双端损耗测量测量是将被测光缆连接在两条参考光缆之间，一端连接光源，另一端连接光功率表。这种方法和上一种不同，测量上包括了两个连接器。

　　第一种方法的缺点是光缆链路损耗测量值打了折扣，因为它只包括了一个连接器。这是最主要的问题，因为室内的光缆链路中光缆本身的距离很短，损耗主要是链路两端的连接器。千兆以太网对光功率损耗的测试很严格，它通常要求双端的模式。然而，双端测试模式也有一些问题，例如1）当从参考设置模式转换至测试设置模式时，要求从测试仪一端断开连接光缆。而很容易犯的错误是从光源一端断开而不是从检测器一端断开连接。这样就会丢失了参考值而严重影响测试结果。2）当从检测 器一端断开连接时要特别小心污染或损伤检测器。

　　在双端模式下使用一个简单的适配器就可以保持高精度而又避免的其缺陷。该测试过程包括一个额外的测试跳线和一个连接器，所以测试结果和第二种模式相同。和原来的方法相同，测试结果包括光缆的损耗，加上两个连接器的损耗，而两条连接线及其连接器用参考值排除出去。这种新的方法提供了和上面第二种方法相同的高精度而又不需要从测试仪断开连接光缆，从而减少了由于重新连接光缆可能造成的污染和损伤光缆检测器。总而言之，使用正确的仪器和方法，特别重要的是激光光源，网络用户可以确保光缆链路可以支持运行千兆以太网。

摘自《计算机网络世界》