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談布線發展趨勢

來源:IT165收集  發布日期:2015-11-17 20:43:08

 

隨著社會的不斷進步與科技的發展,網絡已是我們人類工作生活中不可或缺的一部份,從辦公室的個人電腦到家庭平板電腦,從公司電腦的聯網到樓宇之間的信息交流,從城際之間的協作到國與國之間的溝通交流,甚至于廣袤的海洋,網絡無所不在,無所不能,而組建這些網絡“點”用到的“線”也起著非常重大的作用。這里的“線”是個統稱,泛指組建網絡用的網絡產品及網絡布線方式,也就是我要說的網絡綜合布線系統。

綜合布線系統是一個用于語音、數據、影像和其他信息技術的標準結構化布線系統。綜合布線系統是建筑物或建筑群內的傳輸網絡,它既能使語音和數據通信設備、交換設備和其它信息管理系統彼此相連接,包括建筑物到外部網絡或電話局線路上的連接點與工作區的語音或數據終端之間的所有電纜及相關聯的布線部件。具有樓宇自動化(BA),通信自動化(CA),辦公自動化(OA),布線綜合化四大基本特征。

綜合布線從90年代初期10兆以太網(10BASE-T)的出現,到90年代中期轉換到100兆以太網(100BASE-T),到今天成為主流的千兆以太網(1000BASE-T)再到目前數據中心已使用的的萬兆以太網(10GBASE-T),甚至于下一代數據中心即將使用的40G BASE-T網絡,網絡速度在以爆炸性速度增長。配合網絡的更新速度,布線系統也在相應地不斷發展。

目前,我們搭建網絡所用的主流配置仍是桌面采用超五類屏蔽與非屏蔽或者六類屏蔽與非屏蔽布線產品及主干采用光纖產品,但事實上, 2006年IEEE802.3an工作組就發布了10GBASE-T的網絡標準,10G以太網要求采用更高的超六類布線系統(Cat.6A或Class EA),10GBase-T每對線纜上雙向傳輸2.5Gbps,4對線對共計傳輸10Gbps ,正如六類布線系統正在取代超五類布線系統,萬兆的Cat.6A布線系統是未來數據中心布線發展的必由之路。

那么Cat.6A超六類布線系統與市場上目前六類布線系統有哪些重要的區別?Cat.6A萬兆布線標準中新增了重要測試參數:外部串擾參數(AXT),即線槽中捆扎在一起的線纜傳輸信號時,周圍線纜對被測線纜的干擾。 非屏蔽的布線系統通過線纜內部平衡原理可以抵御一定的外界干擾,但對于10GBase-T萬兆以太網這樣的高速網絡系統工作頻率高達417MHZ(之前的千兆以太網1000Base-T工作頻率只有80MHZ),線和線之間的外部串擾,平衡傳輸已經無能為力。原因是實際工程中同一線槽內的雙絞線一般均為同廠家產品,這些線纜完全一樣,在傳輸信號時,相鄰的線纜間會產生信號的相互耦合,尤其是相同顏色的線對由于絞距與方向完全一樣,耦合的干擾無法依靠平衡結構抵消。而如果采用屏蔽線纜來應對萬兆傳輸,其屏蔽結構使得它消除線纜間的相互干擾有先天的優勢,不僅可以屏蔽外界的電磁信號,鋁箔也同時阻斷了線纜之間的外部串擾。根據第三方國際實驗室GMHT的測試研究報告,屏蔽系統一般比同級別非屏蔽系統至少高20dB左右。鑒于此原因,屏蔽Cat.6A系統在實際安裝的時候,不需要進行復雜的外部串擾測試,外部串擾測試需要昂貴的外部串擾測試適配器,測試一條線纜大約20-30分鐘,取決于同捆線纜的線纜捆扎的數量。除此以外屏蔽的Cat.6A雙絞線在外部直徑方面比非屏蔽的Cat.6A雙絞線更加細,方便線纜的布放和節省線槽的空間。綜合來看,在未來數據中心采用超六類布線系統最佳的選擇是屏蔽的Cat.6A布線系統。目前市場上已經有許多Cat.6A屏蔽布線系統實施的成功案例,比如深圳數字資源中心,整個數據中心300多個機柜,水平子系統全部采用Cat.6A屏蔽布線系統。福建省公安廳,整個數據中心500多個機柜,水平子系統萬兆部分全部采用Cat.6A屏蔽布線系統。

為了滿足更高的傳輸要求,2002年,ISO國際標準化組織曾經提出過傳輸帶寬為600MHz的Cat.7類傳輸標準(滿足萬兆傳輸標準的Cat.6A線纜帶寬僅為500MHz),2010年ISO國際標準化組織又推出傳輸帶寬為1000MHz的Cat.7A類傳輸標準,,ISO和TIA這些國際的標準組織正在開發下一代數據中心支持40GBase-T的Cat.8布線系統,Cat.8布線系統標準預計今年年底會正式發布,Cat.8將會采用屏蔽系統。Cat.7和Cat.7A均為S/FTP雙層屏蔽的布線系統,連接器為非RJ45連接器。采用Cat.7或者Cat.7A布線系統傳輸10GBase-T會更加節能。然而從目前的市場發展趨勢看來,數據中心多模光纖的采用可能會大于Cat.7或者Cat.7A產品,因為從傳輸距離上來看,即便是在萬兆以太網上,光纖中短波能夠支持比七類線纜更長的傳輸距離,而價格也可能會更實惠。而且,在實際使用中,光纖更有其特長處,比如傳輸距離遠、傳輸穩定、不受電磁干擾的影響、支持帶寬高、不會產生電磁泄露。根據第三方的市場研究報告,2013年中國數據中心網絡主干光和銅的比例大約是70:30,在2008年這個比例大約是20:80,由此可見,在數據中心市場光進銅退趨勢已經非常明顯。

中國國內傳統布線市場近幾年來原本由國際布線品牌完全主導現象逐漸演變為國內品牌與國際品牌分庭抗禮的格局,而在高端市場比如政府、金融、國防、數據中心布線市場,特別大中型數據中心布線市場,根據統計,70%的市場份額由專業于數據中心領域的國際布線品牌約5-6家品牌形成寡頭壟斷的市場。由于數據中心布線市場對產品的專業性,產品質量與可靠性要求遠遠高于傳統布線市場,特別是光纖產品應用技術上,國際的布線品牌和國內的布線品牌間還存在著相當的差距,而大型數據中心項目的建設與應用,極大的推動了光纖布線產品技術的發展,對數據中心光纖布線將提出新的更高的要求并產生新的技術課題促進數據中心布線技術的發展,引導數據中心布線產品技術的方向進而在布線市場中產生主流效應。

數據中心布線系統需要不斷提升帶寬為快速增長的網絡(如核心層網絡,匯聚層網絡及SAN存儲網絡)傳輸應用提前鋪好道路,而采用光纖傳輸可以為不斷發掘帶寬潛力提供保障。與單模光纖相比較,由于多模光纖技術較低的有源+無源的綜合成本,將促使多模光纖在數據中心的應用中占有絕對的優勢,大中型數據中心超過85%的光纖布線系統采用的是多模光纖。

隨著2010年6月IEEE802.3ba新的以太網40G/100G標準發布后,多模光纖在數據中心領域的應用將翻開新的一頁,40G與100G的高速傳輸不再僅僅依靠單模采用成本極高的WDM串行方式進行傳輸,新一代以太網40G/100G標準將采用OM3與OM4多模光纖多通道并行傳輸的方式,這種多模并傳輸的方式相比較單模WDM串行傳輸方式,在40G/100G上的總體成本(包含有源設備,光模塊,無源器件)分別只占單模系統的1/3與1/10,可見多模光纖優勢十分明顯,市場的應用趨式通常是由成本與價格因素來驅動的。

多模光纖目前的傳輸模式每對光纖支持10Gbps的速率,40G需要用到各4對光纖發送與接收共8芯光纖4*10Gbp=40Gbps,100G采用各10對光纖發送與接收10*10Gbps=100G,共使用20芯光纖,在數據中心網絡主干采用24芯的預端接MTP/MPO的多芯連接系統將可以更好的支持未來40G/100G的傳輸。40G與100G在多芯光纖內的傳輸模式如下圖(2)所示,40G的傳輸模式是在12芯的MTP/MPO連接器內取最外兩側各4芯進行傳輸,中間4芯處于空置狀態,而100G的傳輸模式是采用兩個12芯的MTP/MPO連接器中取中間10芯進行傳輸,如果采用MTP/MPO高密度24芯連接器,則在一個24芯的MTP/MPO連接器上完成100G的接收與發送。100G傳輸時,每12芯中的兩側各1芯處于空置狀態。

2009年8月,TIA正式批準OM4多模光纖標準,這種新類別EIA/TIA492AAAD多模光纖標準的推出,為今后更高速的網絡應用提供了更廣泛的前景。從光學性能來看,OM4多模光纖LD激光有效模式帶寬(EMB)高達4700MHZ,比OM3提供兩倍多的帶寬。在網絡應用方面,當傳輸100GBase-SR10,OM4多模光纖能夠達到150米,而OM3多模光纖支持100G以太網僅能支持100米;當傳輸10GBase-SR, OM4多模光纖能夠達到550米,而OM3多模光纖支持10G Base-SR僅能支持300米。目前的100G以太網100GBase-SR10,需要至少20芯多模光纖,布線成本以及網絡設備功耗都比較高,IEEE目前正在開發下一代的100G網絡標準,該標準預計2015年年中正式發布,下一代的100G網絡標準采用更高的網絡編碼方式,每對光纖發送及接收25Gbps,傳輸100Gbps僅需要8芯多模光纖,比上一代的網絡設備更加節能,更節省空間和布線成本,但是對于多模光纖的帶寬提出了更高的要求。OM4多模光纖支持下一代的100G網絡可以到106米,而OM3多模光纖只能夠支持20米,因而OM4多模光纖在未來的下一代數據中心網絡主干將會逐漸取代OM3多模光纖。下圖是OM1,OM2,OM3,OM4不同多模光纖的帶寬和網絡傳輸距離比較。

根據第三方的研究機構的市場研究報告,目前全球88%的數據中心網絡布線的距離都在90米以內,這么短的距離光纖本身的損耗幾乎可以忽略不計,因此數據中心主干網絡布線的性能主要取決于光纖連接器的性能。針對下一代數據中心云計算,虛擬化和網絡融合的發展趨勢,有些全球領先的網絡布線廠商,比如TE AMP開發出新一代高性能超低損耗的24芯MPOptimate預端接光纖系統,在提供更高的網絡性能之外,還能節省線槽空間,為數據中心用戶提供穩定可靠的網絡保障,同時為未來的40G/100G以太網提供平滑的升級。

下一代數據中心發展趨勢,一個是綠色環保,另外一個是智能化。傳統的結構化布線系統安裝完成以后,給用戶留下一大堆圖紙和點位記錄表,面對機房內成百上千的配線端口,用戶往往很難建立并實施一套切實可行有效的網絡維護流程。在網絡運行了一段時日后,特別是當發生了一些人員更迭的情況后,很難維持對現有布線系統信息的準確掌握。一旦有問題發生,網絡管理人員將耗費大量的時間精力去現場查找問題鏈路的各個部件。第三方的研究報告指出,70%的網絡故障來自于網路物理層,管理員70%的時間花在了文檔的整理上。所有這些對系統整體的可用性提出了挑戰,而以上問題最佳的解決辦法就是綜合布線系統的智能化管理,實現智能化管理的最佳產品就是電子配線架。

電子配線架,是可將布線系統與管理系統聯在一起的系統,是結構化布線領域的一大技術飛躍,它經歷了近十年發展的歷史,目前已經日臻成熟。它把傳統的定位于無源基礎設施的布線系統提升了一個臺階,彌補了物理層和網絡層之間缺失的一個關鍵環節,使得網絡管理人員不再通過繁瑣且不可靠的紙面查詢程序來獲取實時的網絡連接狀況報告,通過查詢管理系統,便可隨時了解布線系統的最新結構。從而提高了網管的工作效率,減少了系統宕機給企業帶來的損害。

現在市場上智能布線系統百花齊放,精彩紛呈。為了規范智能布線市場,ISO正在討論智能布線的標準,ISO/IEC 18598,目前的草案是第三版。IDG的市場調查報告顯示過半的數據中心打算采用DCIM軟件, DCIM軟件提供統一的數據中心管理,包括網絡設備等所有物理資產。毫無疑問,DCIM軟件市場存在著巨大的市場潛力,但是數據中心涉及到太多的系統,迄今為止,沒有一個DCIM軟件廠商可以說它的軟件可以涵蓋數據中心的所有的物理設施,在DCIM領域比較大的廠商包括IBM,HP,CA,BMC,另外DCIM軟件尚未有統一的國際標準。DCIM軟件未來的發展會走向合作機制,比如幾個不同領域的廠商合作,通過開放的應用程序接口(API)實現數據的相互共享。因此在未來的智能布線系統選擇,布線管理軟件提供開放的應用程序接口(API)將成為一個重要的考量。

最后要說的就是有線網絡與無線的結合。

無線網絡大家都已經不再陌生,它是一種局域網的無線連接形式。同時,無線AP(Access Point)實際上是一個無線交換機,將從有線網絡(例如Internet)接收到的數據轉換成無線信號并發出,將接收到的無線信號轉換成數據并發回到有線網絡,從而使信息在用戶的終端得到交換與使用。

目前,無線布線的方式已經相當普及,相對于有線方式來說無線是一種延伸和補充,無線離不開有線的支持,IEEE 802.3ac無線網絡已經達到了1Gbps的網絡傳輸速率,這要求從交換機到AP必須至少采用10GBase-T,也就是Cat.6A布線。

無線的優點包括:安裝便捷;使用靈活;經濟節約;易于擴展及很高的安全性。試想一下,在飛往北京的飛機上,你可以把自家的地澆了,在100層的大樓電梯中,就可以把汽車自動停到樓下,在海邊悠閑度假時就可以處理公司的訂單,在大山之巔發布山高人為峰的豪邁,甚至你在遨游太空時拍攝到地球的圓弧地平線也能實時發給親朋好友欣賞……。只要有無線網絡覆蓋,所有的電子設備都可以分配一個IP地址,空調、微波爐、汽車…………,凡是能想到的東西都可以實現上網,進行遠程控制和操作,無論你身在何處,只要有網絡,而這一切功能的實現,都不再是想像,不再是夢想。

傳統無線網絡覆蓋系統正在面臨的挑戰是,在同一棟大樓里面有不同的運營商移動網絡覆蓋和WiFi覆蓋,傳統的解決方案是不同的運營商建設不同的基站和不同的射頻發射裝置,對于用戶來說大大增加了時間和空間成本,意味著更多的投資,市場上有的廠商比如TE推出了新一代的數字一體化的分布式的天線覆蓋系統(distributed antenna system),能夠將多家運營商的傳統的2G,3G網絡以及下一代的4G網絡和WiFi網絡集成在一起,通過一個共享的無線基站和一個多系統共享的遠端射頻收發裝置覆蓋更廣闊的區域。這種分布式的天線覆蓋系統對于傳統的蜂窩通信是一種補充,將無線服務延伸到現有的蜂窩網絡難以到達的領域,比如機場、醫院、體育場館、廠區、大學校園,度假村,摩天大樓,博彩娛樂場等,能夠為用戶節省更多空間,時間以及投資成本。未來數據中心網絡采用有線,PC終端或者移動終端采用無線(包括WiFi和蜂窩移動通信覆蓋),將成為發展的必然趨勢。

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