布线：为10G而兴奋？

刘兵

　　全球布线市场专用的6类UTP布线标准已经出台，在TIA和ISO标准委员会会议上，两个标准组织又开始讨论新的标准——ISO的8类STP和TIA的7类UTP。因此，当布线行业刚刚稳定在新的6类平台上时，又出现了新的不稳定因素。但是，市场和布线行业对6类布线是否拥有足够信心，把它当作行业标准，从此稳定下来？不断出现的新布线标准最终将会走向何方呢？记者采访了有关厂家和专家，发现在布线界有两种完全不同的立场，一种认为1OG铜线布线到桌面是布线未来发展方向，一种认为6类、甚至超5类是桌面布线系统的终结，其后光纤及其他布线系统将取代铜线。孰是孰非呢？有争论，布线市场才有兴奋点，当然，只有市场才能给我们一个正确的答案。

　　一、铜缆10G以太网布线技术将成为未来发展方向

　　随着2002年11月IEEE802.310GBASE-T研究小组的成立，铜缆10G以太网布线标准发展的基础工作已拉开序幕。在2003年9月份研究小组的最近一次会议上，通过了一系列的决议，在6类或者更好的布线信道上支持55米到100米的距离。因为在超5类布线上支持10G应用的距离非常短，因此，超5类铜缆上传10G的决议没有被通过。研究小组同时同意和TIA以及ISO/IEC布线标准组织合作，研究把Cat.6/ClassE布线传输性能增至625MHz，以保证支持100米的10G传输信道。

　　选择铜缆布线支持10G应用是铜缆上传10G的第一步。IEEE成员现在面临着要付出更

　　多的精力和时间，来解决许多技术上的挑战，以获得可靠的铜缆传输10G的应用。尽管在

　　这个阶段来谈给铜缆介质上传输10GBASE-T提供保证还太早，但在铜缆传10G所作出的大

　　量推动工作突出了安装具有足够信道余量的端到端的6类解决方案的优势，现在大家越来越明显地意识到：好的布线就是好的选择。

　　为什么说10G铜线布线将成为未来布线标准呢？让我们来分析一下网络布线发展现状。

　　2003年，千兆以太网已经被广泛的应用于企业的桌面标准连接中。尽管两三年前， 市场上很多人还在怀疑它的前景。6类布线如今已经占有整个布线市场的将近50%，尽管它的标准刚刚确立了不到一年。

　　这些情况与10M以太网和5类布线当初的发展惊人的相似。在80年代末和90年代初5类布线刚刚出现和标准确立时，市场也同样怀疑它的前景。因为当初的主要桌面网络连接还是令牌环和10M以太网，3类布线就完全可以支持。但是同样，5年以后的1995年，5类布线就成为的市场的主流，而3类布线也逐步被淘汰。后来又很快出现了百兆、千兆的以太网，布线也随着以太网络的发展逐步提高。

　　而目前市场的热点已经转移到了10G以太网，及配合它使用的网络布线系统。

　　1.光纤骨干网

　　LAN骨干网是目前网络的生命线。但在5年前，只有20%的局域网通信数据能到达骨干网，大多数的运算由个人计算机完成，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G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和10G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（2.4Gbit/s）上传输G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在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。

　　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。

　　2.高带宽IP应用多媒体集成布线

　　目前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。

　　在安全方面，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图像、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，每一个安全设备（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。这些新式的高级安全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，而且已经被ISO/IEC11801认可并被批准为7类/F级标准接口。

　　3.面向桌面的铜缆布线

　　在布线市场，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，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。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6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的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。他们高兴看到6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625MHz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6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，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10Gbit/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，但是它们大多数都使用光纤，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。

　　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 Gbit/s 以太网技术的用户占总量的31%，到2006年，超过750000个10G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。

　　布线专业厂商西蒙公司的专家认为，一个符合目前市场需要的真正10G布线系统应该有以下特征：

　　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适应全球范围的解决方案，包括光纤、屏蔽ScTP和UTP铜缆。

　　3.能非常方便地从供应商那里获得一个面向高端的主干和水平解决方案。

　　应该怎样来选择一种最合适的10G布线呢？西蒙专家认为，如果要设计一个距离大于100米的高速局域网主干，与MAN和WAN都有接口，并且有高安全性和抗EMI的要求，比如数据中心、存储中心区、服务器集群、VOD点播等，就应该采用基于OM3技术的光纤布线系统。

　　如果想在高EMI环境中实现在一根传输媒质上集成传输视频、语音、数据或控制信号，并且考虑对未来更高带宽应用的支持，比如智能化大楼集中控制系统、智能家庭、多媒体终端站等，就可以采用7类/F级的STP屏蔽布线系统。

　　如果正在构造一个强大的内部局域网，需要更快的网络响应时间，减少网络堵塞，支持高端ERP系统、远程供电全双工G比特以太网数据终端设备、运用实时全息技术的3D建模，用于远程教育或雇员/客户培训的交互式点对多点的流式媒体，带整体文件协作的宽带电视会议等应用，那么你就应该选择10G布线系统。

　　可以看到，10G以太网市场已经摆脱了前期发展迟缓的局面。现在随着技术的渗透，价格的持续下降，市场终于开始复苏，企业也开始真正购买此类产品。

　　2003年，采用高带宽协议的以太网逐渐普及并从国家或国际范围渗透到城市或小范围区域。事实上，已有数百万的个人电脑和服务器配备了千兆以太网。这将推动市场在配线箱内和骨干应用中都能够实现10G连接。

　　此外，向10G以太网转变是传统以太网一次真正意义上的进化。例如，对于使用以太网的企业网络，10G以太网将会在物理层提供无缝融合。 总之，10G以太网将在来年呈现出明显的增长态势并成为以太网技术的真正希望。

　　布线系统一直都是网络应用不可缺少的基础，故此可以支持10G 的布线必然也会成为工业界的新的增长点。

　　二、铜线应用的终结不一定是6类或7类

　　但不是所有的厂商和专家都赞同这种观点的，它们质疑，是是网络技术引导布线标准，还是布线标准引导网络技术？它们认为铜线应用的终结不一定是6类或7类。

　　1.超5类之后到光纤

　　最初，在北美开发千兆以太网时，意图是在5类双绞线上运行。但是，在实际操作中人们发现，并非所有的5类线缆均可以运行千兆以太网，主要体现在电气性能是否满足千兆以太网所需的4对芯全双工传输要求，即从全双工传输信息出发，在四对芯电缆中，每对电缆及电缆对的不同组合，其NEXT等参量都应当符合规定的5类线缆的技术规范，每一对线都支持100MHz的带宽，4对芯共具有400MHz可用带宽，千兆以太网的设计运行频带正是400MHz。符合现有5类标准要求的双绞线工作于半双工时，即一对线用于发送另一对线用于接收数据时，只需要两对线具有100MHz可用带宽。因此，许多厂商把可以运行千兆以太网的5类产品冠以“增强型”(Enhanced Cat 5，5E)推向市场，美国的TIA/EIA 568A-5是 5E标准，5E也被人们称为“超5类”。

　　4对芯都工作于全双工模式时，每一对线都被用于两个收发信机之间的双向传输，通过某对线接收数据信号的站点，会同时受到来自另3对线的信号串扰，在线路的两端，对每一对线都要进行串扰叠加。为了在4对芯5E上实现千兆的传输速率，IEEE 802.3ab委员会最终决定采用一种被称为脉冲幅度调制(PAM-5)的编码，并且对电气参数提出了相应的要求。尽管如此，5类线缆毕竟存在有需要电子设备容忍或补偿的缺陷，包括NEXT、FEXT等，还要考虑外部串音干扰。在网络设备的物理层芯片上，用于克服5类线缆性能局限性的晶体管数量超过了总数的50%。物理层的集成度高、技术复杂。因此，在6类产品推出之后，人们曾经认为如果确实需要千兆网应用，而且布线工程尚处在选型阶段，采用5E类线缆并非上策。如同快速以太网一样，有谁会去采用4对芯3类线缆，而将5类线缆搁置一边呢？也就是说，对于布放了5E类线缆的用户来说，到了需要千兆网应用到桌面的时候，只好采购技术复杂的网络设备在5E类线缆上运行。

　　然而，毕竟由于先实现了千兆以太网跑超5类，致使 6类线缆的发展受到很大限制。尽管6类线缆速率可达200MHz到250MHz，费用却高得很多。因此众多用户为了千兆以太网接入桌上电脑的应用，要么宁愿选择光纤，要么不如选择超5类比较实惠。千兆以太网跑超5类技术的发展，一方面为光纤到桌面创造了一个极好的过渡阶段，一方面限制了6类线缆的广泛运用，使得超5类得到保留相当长时间的机遇。这期间，6类线缆的价格如果降不下来（不只是6类线缆，而是整个6类系统，真正都降到广大用户可以接受的价格），光纤有可能因为被用户选择的机会越来越多，导致光纤的价格与高类铜线差不多，到那时，广大用户自然会转而支持光纤方案。由此看来，铜线应用的终结不一定就是6类、7类，不能排除超5类有可能是铜线真正普遍应用的终结。至于7类铜线，它不是非屏蔽双绞线，不仅价格昂贵，而且安装工艺复杂，对工程维护要求高，不便普遍应用，更不大可能会是铜线应用的终结。

　　选择何种布线系统，最佳考虑还是由应用决定。目前，千兆以太网主要是作为网络主干用，很难说什么时候真正用于水平子系统到桌面，恐怕到了那时候，用什么产品情况又变了。因为铜缆终将无法超越自身的带宽、传输距离和电磁干扰的限制，替代它的仍将是光纤，或者是未来的某种传输介质。

　　2.应用引导标准

　　Molex企业布线网络部亚太区一专家指出，以往都是应用引导标准，先由IEEE、ANSI和ATM论坛等网络组织开发出以太网、令牌环网、FDDI和ATM等应用，然后再由布线标准委员会开发出支持这些应用的通用布线标准。但6类UTP和7类STP却相反，在开发这些标准时，并没有需要支持的具体应用。对于部分布线厂商宣称的、人们选择更高类别的布线系统是“因为这些布线更大、更好、更快”的说法，他表示：“没有具体的应用，新标准就像把额定时速为300公里的轮胎放在时速仅100公里的老式汽车上，只是因为轮胎更好一样荒谬。一些厂商不断推出7类和8类铜缆布线标准的一个原因是，因为他们希望延缓OFTD（光纤到桌面）的趋势。”

　　这种情况也造成市场上各种标准的产品繁多：超5类UTP、6类UTP、超5类ScTP、6类ScTP、7类STP、OM1光纤、OM2光纤、OM3光纤、无线技术，还有正在讨论的7类UTP和8类STP标准——选择范围及不同选择之间的界限十分模糊，加大了用户的选择难度。针对这种情况，他向用户建议，在选择布线系统时，应以成本（包括布线和有源网络设备）为首要原则，具体分两步走：

　　第一步，考虑所有可能的备选方案，看看能否仅靠一种传输介质就成功部署出成本最低的网络，满足当前网络需求及布线系统使用期间将演进到的网络的80%(或绝大部分)的需求。

　　第二步，考察成本较高的介质类型，满足其余20%(或少数)的独特应用需求。

　　此外，用户应积极关注草议中的TIA 7类UTP规范的开发进展情况，并注意布线市场及有源网络设备市场的发展，尤其是有源设备。如果IEEE等标准组织考虑推进布线性能类别的优势，各种现有技术的变通方案就将兴起，以降低网络部署成本。他表示：“毕竟，安装布线系统实际上是一个以更低成本实现更多功能的问题，而不只是更大、更好、更快”。

　　新兴布线系统无论以UTP或光纤电缆为基础，或两者的混合配置，都必须具备通用性，能综合传送语音、低速数据及高速数据，且必须易于延展。

　　在可见将来，各种布线技术将会相辅相成，配合不同通讯环境。UTP适用於频宽较低的应用STP和ScTP则可在电磁干扰较高的环境中大派用场。在高频宽环境中，无线系统已成为业界新宠；光纤技术则标志着未来数码通讯的新方向。

　　换句话说，结构化布线供应商必须因应电子科技、原材料技术、信号传输及应用协定方面的改进，提供广泛全面的产品阵营，满足瞬息万变的布线需求。

----《通信世界》