網絡布線--選光纜還是銅纜？

 

　　幾年前，人們曾經認為非屏蔽雙絞線銅纜在五類100MHz時已經達到極限，許多用戶和廠商把注意力轉向了光纖，認為光纖是IT設施必然的過渡途徑。光纖從各個方面解決了非屏蔽雙絞線的缺點：它具有更高帶寬，允許的距離更長，安全性更高，完全消除了RFI和EMI，允許更靠近電力電纜，而且不會對人身健康造成輻射威脅。

　　盡管光纖比銅纜具有固有的優越性，但我們現在仍滿腔熱情地尋找銅纜和連接器制造商，努力地從銅纜中析取極限速度。

　　我們為什么不在任何地方安裝光纖，而放棄在銅纜中作出的這些努力呢？這里涉及的一個主要因素就是成本問題。

　　在前不久舉行的一次研討會上，MOD－TAP行政總裁Paul Andres預測說：“我相信，總有一天光纖會代替銅纜。我這里說的是整個系統，包括電纜、安裝和有源設備。關鍵問題是價格差異。如果光纖與銅纜價格相同，那么銅纜就會被淘汰。這一點與五類布線降價時，四類非屏蔽雙絞線被淘汰的情況非常類似。”

　　那么離這一天到底還有多遠？讓我們來看一下目前狀況、明智的安裝商采取的新措施及業內發展趨勢，然后以此為基礎作出某些預測。

銅纜的當前狀況

　　目前安裝的大多數網絡布線是非屏蔽雙絞線，其遵循的標準一般都是EIA／TIA和ISO公布的“超五類”標準。這些性能標準滿足了目前尚處在初期階段的超高速網絡應用的需要，如千兆位以太網和速率高于1．2Gbps的ATM系統。這些應用的設計目標是以千兆位以上的速率把信息送到桌面，與大多數用戶正在使用的普通共享式10Base－T以太網系統相比，前者的速率大約是后者的100到1000倍。想像一下，如果速率達到每秒千兆位，您可以通過網絡在16秒內下載PC機中整整2000兆字節的硬驅內容。因此銅纜在傳送“急件”時也并非一無是處，也不會因為帶寬限制而被淘汰。

　　目前，標明通過非屏蔽雙絞線運行的速率最高的工作站應用是2．4Gbps的ATM。這種應用通過超五類布線實現，它采用某種完善的編碼技術，信號通過電纜中所有4對線分別傳輸，可以在低于100MHz的運行頻率中獲得2．4Gbps的速率。預定的六類布線頻率極限為200MHz，以200MHz運行的未來編碼系統實現的速率將更高。所以數據速率并不是我們何時轉向光纖的決定因素。

　　那么非屏蔽雙絞線的距離限制是不是決定因素呢？目前，大多數辦公室中要求的布線長度一般都低于銅纜的100米距離限制，我們很少看到辦公環境中要求的電纜距離超過100米。但是，隨著計算機網絡用于更加工業化的環境中，如倉庫、工廠和石化處理廠，距離限制將成為一個重要問題。

　　目前，在大多數辦公室中沒有EMI／RFI問題，工業間諜威脅微乎其微，也沒有使用任何敏感的設備。因此，銅纜放射或接收輻射的問題對大多數辦公室影響不大。當然，人們希望能夠解決這一問題，但也僅僅是希望而已。

　　從本質上看，光纖在各個方面都要優于非屏蔽雙絞線，但這些優勢對辦公網絡的日常問題不是非常關鍵，其結果，大多數機構都很難接受兩者之間巨大的成本差異。

銅纜和光纖的成本比較

　　我們以一個包括100臺工作站的典型辦公樓層為例，對安裝一個4線對非屏蔽雙絞線信道與安裝一個多模光纖信道的成本進行比較。非屏蔽雙絞線信道符合超五類布線標準，由線纜、接線板、工作站插座和信道兩端的接插線構成。光纖信道由FDDI級多模光纜、接線板、工作站插座和兩端的接插線構成。

1．非屏蔽雙絞線結構的成本

　　需安裝下列設備：（1）從網絡布線室到100個用戶終端站的100條超五類非屏蔽雙絞線數據電纜；（2）RJ45超五類接線板，把非屏蔽雙絞線電纜端接到通信支架上；（3）水平電纜管理面板和垂直側環，在通信支架中幫助支撐集線器和接線板之間的所有RJ45接插線；（4）使用超五類單通道表面安裝塊端接每個插座；（5）包有乙烯絕緣體的電纜標簽，貼在電纜兩端，而機器打印的乙烯插座標簽，貼在每個插座面板上；（6）兩米長的接插線；（7）三米長的跨接線；（8）電纜托架和吊線支撐系統，為所有非屏蔽雙絞線電纜提供支撐；（9）記錄本，記錄新機柜中的所有接插狀況，并通過所有已安裝插座的自動CAD功能，打印出已建的樓層規劃圖。

2．光纖到桌面（OFTD）結構的成本

　　需安裝下列設備：（1）從通信局域網絡布線室到100個用戶終端站的100條2芯多模光纜；（2）多模SC光纖接線板，把電纜端接到通信支架上；（3）水平電纜管理面板和垂直側環，幫助支撐所有雙工接插線；（4）使用配有一個雙工耦合器的光纖墻板端接每臺桌面；（5）包有乙烯絕緣體的電纜標簽，貼在電纜兩端，而機器打印的乙烯插座標簽，貼在每個插座面板上；（6）兩米長的雙工光纖SC接插線；（7）雙工光纖用戶／桌面SC跨接線；（8）電纜托架和吊線支撐系統，為所有光纖提供支撐；（9）記錄本，記錄新機柜中的所有接插情況，并通過所有已安裝插座的自動CAD功能，打印出已建的樓層規劃圖。

很明顯，光纖到桌面（OFTD）的成本要遠遠高于非屏蔽雙絞線成本。確切地說，前者的成本是后者的三倍多，而這僅僅是網絡中無源部件的成本。如果加上有源設備的成本，如集線器和網絡接口卡（NIC），則成本差異會進一步提高。

銅纜、光纖、無線并用

　　過去在連接工作站的水平信道中，我們一般都考慮采用“銅纜”或“光纖”作為選擇的傳輸介質，并把二者完全對立起來。讓我們跳出必須在水平信道中安裝光纖系統或銅纜系統的思維定勢，我們需要在水平信道中同時安裝銅纜和光纖系統。通過同時安裝銅纜和光纖，用戶可以花費更少的成本，獲得更好的系統，從而實現了創新。對處在最遠位置的少數工作站或裝置，其距離可能超過100米的極限，那么安裝商會直接為這些裝置安裝光纖信道，而不是單獨建立一個配線間。光纖布線的造價可能比較高，但由于不必再安裝一個配線間和有源硬件，因此可以節約大量的成本。

　　變通方案并不僅限于光纖，無線設備也是一種值得考慮的介質，因為它具有許多優于銅纜和光纖的優勢，如在歷史遺留下來的古典建筑物或不斷移動的設備中，再比如在倉庫中。每種介質在網絡中都有相應的用途，為了提供性能價格比最高的布線設施，必須進行通盤考慮。

　　從經驗做法來看，銅纜是辦公環境首選的介質，因為它的購買成本、安裝成本和維護成本都最低。而在出現距離問題時，應考慮采用光纖；在出現接入問題時，則應考慮采用無線設備。

　　我們再看一下在主干中同時采用銅纜和光纖的情況。目前，我們在主干中安裝多模光纖。為了滿足未來的帶寬要求，某些承包商正在安裝一對單模光纖，并把單模光纖隱藏起來或者沒有端接。將來某一天需要更高帶寬時，可以使用這些單模光纖。一次性增加的成本可以說微乎其微，但其帶來的長期優勢卻非常明顯。

布線業內發展趨勢

六類規范是非屏蔽雙絞線的熱門話題。EIA／TIA和ISO標準組織正在合作開發六類布線的性能和測試標準，但正式批準的規范還有很長的路要走。

　　另一方面，光纖布線的成本正在明顯下降。多模光纖和單模光纖都具有很高的性能水平?，F在許多建筑物中都正在安裝復合電纜，即同時采用多模光纖和單模光纖。這代表著一種新的發展趨勢，而不同于以往的從多模到單模的傳統發展態勢。

　　光電裝置的成本太高一直是采用單模光纖的障礙，特別是激光發射器。但是，業內的一些開發工作正使光電裝置的價格明顯下降。首先是規模經濟。由于激光的使用量不斷上升，因此其成本不斷下降。目前，激光最常見的用途是用于光驅，包括電腦和音頻設備。其次，新型芯片組的開發明顯改善了制造成本，如惠普公司已經發布一種VCSEL（垂直空腔表面發射激光）芯片，這種IC芯片直接集成了激光發射器，與傳統的光電裝置成本有著明顯的差異。

　　同時采用非屏蔽雙絞線和光纖可以實現更高的性能，但也存在許多問題，如延遲偏差、外部NEXT、非屏蔽雙絞線電纜導線直徑提高；緊湊型連接器、激光成本低、對單模光纖電纜的需求提高等等。

未來的光纖信道

　　據業內預計，將來某一天人們將從非屏蔽雙絞線轉向光纖，但將來我們看到的光纖信道與目前的OFTD并不相同。

　　未來的光纖信道將是采用單模單芯光纖的雙向信道。市場上已經開始出現專用光纖接口，可以同時收發不同波長的光信號。發射器通過一個單向反射器發出光信號，反射器實際是一片硅，在它上面蝕刻了超精細的具體波長線。信號通過反射器沿光纖傳送，遇到另一個反射器后反射回來，傳送到檢測器。同時，發射器發出的另一個信號可以發送到另一端的檢測器。一條光纖連到每個工作站，一條光纖連到每臺桌面，這樣，一條單模單芯光纖就可以按兩個方向同時傳輸信號。

　　單模單芯光纖信道使連接器和接線板的成本各降低了一半（每個辦公室一個連接器），接插線的成本也降低了一半，因為我們可以用單工接插線替代雙工接插線。電纜成本下降，墻板成本下降。這種模型提供了一種成本低于當前五類非屏蔽雙絞線的備選方案。使這種方案在成本上不可行的唯一限制因素是有源設備。目前的真正推動因素是，網絡集線器制造商將能夠在接插卡前端容納兩倍數量的信道。有的廠商稱他們可以在一張卡上容納最多100條信道，但互連空間的限制使其不能實現這種方法。把單芯光纖模型與新的緊湊型光纖連接器相結合，可以逐漸解決空間問題。

　　目前，多模光纖是結構化布線系統中的主要光纖介質，但多模光纖僅占整個光纖業的1％。通信運營商根本不會采用多模光纖，有線電視公司也不會采用多模光纖，他們采用的都是單模光纖。唯一采用多模光纖電纜的行業是數據業。據新規范提供的標準，多模光纖的最遠布線距離是300米，而不是以前所稱的2000米。把距離限制在300米的目的是為了完全實現協議過渡，但也給多模光纖帶來了問題。單模光纖解決了這種兩難境地。單模光纖是一種優秀的技術，能夠提供高得多的帶寬和距離，制造成本低，連接器技術也已經得到了極大的改進，用戶現在可以像安裝多模連接器一樣，簡便地安裝單模連接器。

　　單模光纖和多模光纖之間的成本差異很高，但隨著連接器價格的下降和端接方法的簡化，單模光纖將成為一個更具吸引力的選項。

　　一般來說，多模光纖的額定速率為每公里500Mbps，在水平布線中的速率為每100米5Gbps。多模光纖是一種長度和帶寬成反比的產品，距離越大，數據速率越慢。因此，為了在主干上支持1.2Gbps異步傳輸模式，最大距離僅為300米。多模光纖的問題在于：數據速率不斷提高，而光纜的規范卻沒有變化。因此，如果距離太遠，建筑群環境中多模主干光纜的帶寬可能不會高出622Mbps異步傳輸模式太多。相反，目前運營商采用單模光纖、通過OC192協議，用戶運行的速率已經達到160Gbps。許多實驗室正在試驗密集波長分路復用(DWDM)技術。在這種技術中，可以通過光纖僅以0.8毫微米的間隔傳送不同波長的光。這是一種類似于有線電視系統的寬帶系統，許多實驗室系統可以同時運行150條信道，每條信道的帶寬為10Gbps，也就是說，光纖的帶寬可以達到每秒1.5太位(Tb,1Tb=1000Gb)。在理論上，單模光纖的帶寬可以達到每秒25太位。