1、萬兆以太網，你的布線準備好了嗎？萬兆以太網布線標準制定工作于2008年2月于美國加州南部城市圣地亞哥正式劃上了圓滿的句號。萬兆以太網的號角已經吹響，你的布線準備好了嗎?本文就部署萬兆以太網時常見的一些問題與各位作一些分享。1、為什么要采用萬兆以太網?首先從技術層面來看，今年2月份，萬眾矚目的10 G以太網Cat.6A布線標準TIA/EIA 568B.2-10 和ISO/IEC11801 2nd附錄1相繼頒布，這標志著萬兆以太網走出實驗室，已經成為成熟可行的技術。其次10G以太網設備制造成本的下降，是推動10G以太網應用普及的關鍵因素。在今年5月份在美國拉斯韋加斯舉辦的網絡通信展 (Intero

2、p Las Vegas)上，多家網絡設備廠商如Intel, Cisco, Broadcom, Solarflare都展示了最新推出的10GBase-T 網絡設備，10GBase-T每端口的價格從最初的2,000 美元左右降到大約1,000美元左右。隨著電子技術的發展和制造成本的下降，萬兆以太網不再是遙不可及的事情。最后是市場客觀需求，近幾年隨著千兆網卡的價格大幅下降，(最低的只需50-100元人民幣), 千兆以太網到桌面相當普及,目前大部分的數據中心(IDC)或SAN (存儲局域網) 采用的是千兆網絡做主干, 萬兆網絡主干面臨著傳輸瓶頸。 根據國際權威機構的市場調查報告，2002年之前部署的數

3、據中心機房80% 已經不堪重負, 急需進行網絡升級和改造, 在未來幾年內大量數據中心機房將會部署萬兆以太網。2、萬兆以太網光纖還是雙絞線?傳輸距離比較早在2002年6月，IEEE802.3ae任務小組就頒布了一系列基于光纖的萬兆以太網的標準, 采用光纖傳輸萬兆以太網，能夠支持的距離在300m(OM3)到40Km (OS1) 之間。下圖是IEEE定義傳輸萬兆時能夠支持的最大傳輸距離。      通過比較可知，在距離300m內性價比最高的傳輸萬兆以太網解決方案是采用10GBase-SR光纖模塊和OM3光纜；10GBase-LX4雖然能夠在傳統多模光

4、纖上支持300米傳輸距離，但由于其采用昂貴的粗波分復用（CWDM）技術及專門的模式控制跳線（Mode Conditioning Patch Cord ）,因此嚴重阻礙了萬兆以太網的普及和應用。      目前大部分的企業網 絡主干采用OM1或OM2多模光纖，為了能夠在以前安裝的傳統多模光纖（OM1、OM2）上傳輸萬兆，IEEE802.3aq任務小組于2006年9月頒 布了10GBase-LRM光纖標準，該解決方案通過采用電子散射補償（ECP）技術和模式控制跳線，從而能夠使以前安裝的傳統多模光纖平滑升級為萬兆以 太網,傳輸距離達到220 米。但是

5、與10GBase-SR解決方案相比，10GBase-LRM大約是10GBase-SR價格的3倍，因此10GBase-SR解決方案仍然是實 現園區萬兆網絡主干的最佳解決方案。      2006年6月IEEE802.3an任務小組正式發布基于銅纜的萬兆以太網技術標準10GBase-T(10GBASE-T，Base代表基帶傳輸，T代表雙絞線)，下圖是IEEE定義傳輸萬兆時能夠支持的最大傳輸距離。價格比較光纖傳輸萬兆以太網最經濟的網絡解決方案是采用10GBase-SR光纖模塊, 雖然如此，10GBase-T網絡模塊每端口成本只有10GBase-SR的

6、二分之一, 10GBase-ER/EW的十分之一甚至更低。通過以上比較,可以看出在100米距離內如水平布線、數據中心布線，Cat.6A雙絞線是萬兆以太網最佳的解決方案;當傳輸距離超過100米小 于300米，如園區網絡主干或者樓內垂直網絡主干可以采用OM3多模光纖;當超過300米，如MAN(城域網)或WAN(廣域網)必須采用單模光纖。3、萬兆以太網與千兆以太網現場測試有何變化?千兆以太網噪音的主要來源是一根雙絞線中的4對線對之間的串擾，周圍其他雙絞線對這根雙絞線的串擾影響可忽略不計。在10G以太網中，由于工作 頻率的增高(10GBase-T的工作帶寬為417MHZ, 遠高于1000Base-T

7、80MHZ的工作帶寬)，噪音除了雙絞線內部的串擾外，周邊的其他電纜對這根雙絞線的串擾是影響10G以太網信道容量的主要因素。 這種串擾稱為外部串擾(Alien Crosstalk, 簡寫為AXT)。當一根雙絞線被周圍六根雙絞線包圍，而且相同顏色的線對相鄰, 此時中間一根雙絞線所受的外部串擾(AXT)最為顯著。如圖所示：外部串擾(AXT)一般在配線架一端開始20m距離內比較明顯, 超過20m隨著傳輸信號的衰減，外部串擾(AXT)也會減弱。外部串擾(AXT)無法通過網絡設備上的DSP(數字信號處理器)技術來進行消除，只能通過增大線纜直徑及配線架插座間隔或采用屏蔽來消除。外部串擾(AXT)是限制10G

8、傳輸信道容量的最主要因素，因此萬兆以太網的測試除了要測試線纜內的信號串擾，還必須測試線纜外部的串擾(AXT)，外部串擾(AXT)單位dB, 測試值越大，性能越好。4、萬兆以太網采用屏蔽還是非屏蔽?萬兆以太網，采用屏蔽還是非屏蔽? 許多國內的用戶可能首先會想到UTP，事實上，目前業界專家普遍認為采用屏蔽系統 (STP) 更適于萬兆以太網的傳輸?；蛟S有人會對這個結論感到驚訝，其實，回顧以太網發展歷史，屏蔽系統的應用已經有相當悠久的歷史：早在以太網發展的初期屏蔽系統 一直是市場的主流，早期的Token-Ring (令牌環網)、10Base-5、10Base-2，都是采用的屏蔽布線系統;到了90年代快

9、速以太網100Base-T出現后屏蔽系統市場份額才逐漸減 少，但并沒有退出以太網的舞臺。甚至，屏蔽的技術標準發展步伐已經走在了非屏蔽系統之前。最近隨著萬兆以太網布線標準的發布，屏蔽系統重新成為人們關注的 焦點。早在2002年，ISO/IEC 11801 2nd發布了七類即Class F的性能標準，帶寬要求至少600MHZ，2008年2月ISO/IEC 11801 2nd附錄1除發布了超六類 (Cat.6A) 性能標準之外，又加入了超七類即Class FA 的性能標準，帶寬要求至少1000MHZ，遠遠超過Cat.6A 500MHZ帶寬要求。其實，屏蔽系統在國內某些特定的行業早已有廣泛的應用，比如

10、政府、國防、科研等領域。但是國內許多用戶甚至系統集成商 仍然對屏蔽系統缺乏足夠的認識和了解，行業中流行一種錯誤的說法：由于屏蔽層是一根長導體，屏蔽系統容易形成“天線”效應，即吸收周圍環境中的噪音信號， 同時發射噪音信號干擾雙絞線中傳輸的信號。事實上不論是非屏蔽還是屏蔽系統在不同程度上都是“天線”，不同的是，屏蔽系統抵制外界耦合噪音的能力是非屏蔽 系統的100-1000倍。另外一種普遍的認識誤區是：屏蔽系統如果接地不良，容易引起接地回路，信號傳輸效果比非屏蔽還要差。第三方實驗室的研究結果表 明，即使在最差的情況下即屏蔽系統兩端沒有接地的情況下，兩條屏蔽雙絞線之間耦合噪音信號仍然低于兩條非屏蔽雙絞

11、線之間的耦合噪音信號20dB，換言之， 即使在屏蔽系統兩端沒有接地的情況下，屏蔽系統抵制外界耦合噪音的能力仍然是非屏蔽系統的10倍。下圖是沒有接地的F/UTP雙絞線(藍色)和UTP(黑 色)雙絞線抵抗外界噪音能力的比較。下面我們分別從AXT性能裕量、信道性能裕量、電磁兼容性 (EMC)、安裝、測試、接地、價格等幾個方面對屏蔽和非屏蔽系統來進行比較和分析：外部串擾裕量 (AXT Headroom)眾所周知，非屏蔽雙絞線通過相互扭絞的平衡傳輸模式 (又稱為差模模式) 傳輸信號，外界的噪音耦合到雙絞線上由于大小相等，相位相反，在接收端相互抵消，但是由于在現實世界中沒有完全理想的雙絞線，因此六類以上的

12、高性能雙絞線 只能消除30MHZ以下的低頻信號干擾。對于100Base-T或1000Base-T工作頻率80MHZ以下的以太網來說，雙絞線本身的“免疫”能力足 以應付外界的干擾。但是，10Gbase-T工作頻率高達417mHZ，雙絞線本身的“免疫”能力對于相鄰線纜的干擾已經微不足道。非屏蔽的 Cat.6A 雙絞線雖然通過增加線纜直徑甚至改變線纜護套內部的構造來減輕外部串擾(AXT)的影響，但不能夠消除外部串擾(AXT)。第三方權威實驗室測試結果表明非屏蔽的 Cat.6A 雙絞線無法保證外部串擾 (AXT) 裕量 。相反，屏蔽系統雙絞線由于采用金屬箔 (Foil) 或者金屬箔與金屬網(Foil+

13、Braid)，能夠從根本上消除AXT的影響,屏蔽的Cat.6A 雙絞線提供更高ANEXT裕量， AMP XG屏蔽雙絞線至少提供20dB PSANEXT裕量。下圖是不同廠商的Cat.6A UTP與Cat.6A STP裕量比較信道裕量10Gbase-T由于采用全雙工的傳輸方式，因此信道容量要求至少為20Gbps。根據香農定理 (Shannon capacity) 雙絞線的信道傳輸能力即信道容量(C)與信道帶寬 (B) 及信噪比(S/N)成正比。屏蔽雙絞線由于采用屏蔽金屬箔結構，能夠更顯著地提高高頻工作頻率下的信噪比(S/N),因而屏蔽系統能夠提供更高的信道容量(capacity) 及信道帶寬 (b

14、andwidth)，從而為未來的應用提供更高的裕量。第三方權威實驗室測試結果表明，在100米4連接信道上測試Cat.6A STP提供的信道容量遠超過Cat.6A UTP信道容量。見下圖：信道容量比較通過以上比較，我們可以看出采用Cat.6A屏蔽系統比采用Cat.6A非屏蔽系統提供更高的性能余量，因此能夠支持未來更高的應用，為用戶提供更高的投資回報(ROI)。電磁兼容性(EMC)電磁兼容性(EMC)描述了系統或設備對抗外界“噪音”的能力，同時也是描述系統對外界電磁輻射強度的重要參數。 10GBase-T由于工作頻率高達417MHZ, 對周圍環境“噪音”極為敏感，同時，由于它較高的工作頻率，網絡中

15、傳輸的數據容易被外界“竊聽”。 10GBASE-T的網絡誤碼率(BER)要求 <1012。屏蔽系統由于采用金屬箔(一般為鋁箔，厚度0.038-0.051mm之間)屏蔽，隔離外界的“噪音”的“隔音”效果是非屏蔽系統的 100-1,000倍，同時因為外面包裹的屏蔽層，網絡中傳輸的信息不容易泄漏。因此Cat.6A屏蔽系統更能夠保證網絡傳輸誤碼率;同時能夠防止網絡信 息被竊取，確保網絡信息安全。這也是為什么交換機的RJ45插座及高質量的語音或視頻傳輸電纜都采用屏蔽的原因。實驗室測試結果顯示， S/FTP 結構的屏蔽雙絞線比普通的非屏蔽雙絞線在消除外界噪音干擾方面高出40dB性能余量。如下圖所示：

16、安裝比較有些人或許認為Cat.6A STP直徑比Cat.6A UTP線纜直徑粗，其實不然! 為了消除AXT的影響，Cat.6A非屏蔽雙絞線只能通過增大線纜直徑來增加線纜之間的物理間隔，為了規范Cat.6A雙絞線的直徑，TIA/EIA 568B.2-11規定Cat.6A 線纜直徑不能超過8.99mm。目前市場上推出的Cat.6A非屏蔽雙絞線其直徑比Cat.6非屏蔽雙絞線直徑至少增加30%，比Cat.6A屏蔽雙絞線 直徑至少增加10%。下圖是不同雙絞線線纜直徑的對比：線纜直徑的增大意味著線槽/線管成本的提高，使用同樣的線槽、同樣的填充比的情況下，Cat.6A屏蔽線纜數量比Cat.6A 非屏蔽線纜的

17、數量至少高出30%。EN50174-2信息技術一般布線系統 第2部分：辦公樓明確規定：不同用途的線纜在同一線槽內必須采用金屬隔板進行隔離。由于AXT 的影響, Cat.6A UTP將無法與其他線纜如 CATV 等弱電線纜或者電纜在同一線槽中混合安裝, 必須采用金屬隔板(鋁板或者鋼板)隔離。Cat.6A STP 屏蔽系統由于有屏蔽層的保護可以與其他弱電線纜混合安裝。下圖是 EN50174-2 對于非屏蔽系統的安裝建議：由于10G以太網布線傳輸的是高速的網絡信號，因此對于布線施工人員的技術要求也比較高。采用Cat.6A UTP布線時，為了減少線纜之間的外部串擾 (AXT)，線纜必須進行捆扎，線束中

18、線纜數量越小意味著外部串擾 (AXT) 越小。 TSB155建議：Cat.6A UTP線纜安裝時須進行捆扎，捆扎不宜太緊，一捆最理想不超過12根。如果采用屏蔽系統則不必進行捆扎。10G以太網傳輸時，從配線架開始20米距離之內外部串擾 (AXT)最為明顯，同時，配線架上的跳線之間也會發生強烈的外部串擾 (AXT)。為了消除配線架上的外部串擾 (AXT)，Cat.6A非屏蔽配線架必須增加插座之間的物理間隔，這意味著配線架端口密度將會減少。此外，Cat.6A非屏蔽配線架為了減少跳線之間的 串擾，必須采用直徑更粗的跳線或者采用屏蔽跳線。接地長期以來對于國內的許多系統集成商、布線安裝商來說，存在一個認識

19、誤區：非屏蔽系統無須接地，屏蔽系統必須接地!實際上，對于非屏蔽系 統來說，為了保障人身安全和設備安全，非屏蔽系統機房接地同樣至關重要! ANSI/J-STD-607-A-2002 商業建筑電信接地和接線要求 明確定義了建筑物通信機房接地 (grounding) 和連接 (bonding) 方法，TIA/EIA-568-B.1及ISO/IEC11801:2002特別要求配線架、機柜及金屬線槽/線管必須用直徑至少為6 AWG (4mm) 的帶絕緣層的銅導體連接(bond)到配線間/機房的接地銅排(TGB)上，而工作區則通過設備電源連接進行接地。如圖所示是網絡系統接地系統圖：測試比較萬兆以太網的現場測試需要購買專門測試外部串擾(AXT)的測試適配器，另外萬兆以太網的現場測試時間成本和人力成本也遠遠高過千兆以太網的測試。對于7根線捆扎在一起的線纜來說，中間的一條受 干擾(victim cable)的鏈路總共要測試4*4*6=96次ANEXT及AFEXT。如果要測試這捆線的綜合外部串擾(Power Sum AXT)則更加復雜，下圖為Fluke及Agilent測試萬兆以太網綜合外部串擾(Power Sum AXT)時測試模型比較：Fluke測試時需要一對測試適配器、一對終端阻抗匹配器及一條同步鏈路，測試過程中需要要交換測試儀的主機和遠端，并且需要連 接筆記本電腦來計