万兆铜缆,屏蔽与非屏蔽之争

更新时间:2008-7-31 22:07:06

【CNW.com.cn 专稿】5类、6类铜缆的屏蔽(UTP)与非屏蔽(FTP)之争早已在业界达成共识,在10GBase-T标准颁布之后,关于万兆铜缆的屏蔽与非屏蔽之争又摆在了我们面前。在越来越多的万兆铜缆产品问世并更加成熟之时,是选择屏蔽还是非屏蔽?

争论源于线外串扰

早在10GBase-T标准颁布之前,IEEE就已经确认,应用在10G传输线上时,外来串扰是限制结构布线系统性能的主要电气参数;10GBase-T工作小组也表明外来串扰是最重要的噪声源,并表示,不同于其他噪声干扰性,外来串扰具有统计随机性,所以,即使使用先进的数字信号处理器(DSP)算法也很难降低其危害。

铜缆传输万兆,这在技术上是一大进步,因为所使用的传输频率非常高,标准所要求的是500MHz(6类布线系统为250MHz),这就存在着这样的难题:一个线缆外皮内部不同线对之间的串扰会很大,这一问题会随着传输频率、信号电平以及外皮内平行线对长度的提高而表现得越突出。500MHz的高频率将使外部线缆近端串扰(即线外串扰,ANEXT)问题很严重,被认为是增加信道容量的最大限制因素。

ANEXT被定义为线缆中的一对线给相临的另一对线带来的干扰。在两个相同颜色的线之间的ANEXT干扰最明显,这是由于在这对线中它们的纽距是一样的,更深一层的考虑必须基于综合线外串扰,即PSANEXT,因为在所有临近的线对之间也存在感应噪声干扰,不仅仅是那些相同颜色的线之间。除了线缆之外,配线架相临的两个端口之间互相也存在着强烈的ANEXT干扰影响。

为了解决这一技术上的问题,业界采取了众多技术上的创新让铜缆在100米的距离上传输万兆成为了现实。具体来讲,业界采用了方法包括在线缆、模块的结构以及连接上都做了很多新的设计,包括使用新的材料、新的制造技术、改变四对线缆的相对位置、改变模块的印刷电路设计等来改善ANEXT性能,满足万兆传输的要求。当然,由于不同的厂商采用的技术有所不同也成为了它们在推荐万兆屏蔽和万兆非屏蔽方面的观点有所不同。

屏蔽优先的支持者

到底是选择屏蔽万兆还是非屏蔽万兆,业界的声音也不同。泰科电子AMP和美国西蒙公司向用户首推万兆屏蔽系统。

“进入万兆应用领域以后,屏蔽系统将逐渐成为铜缆的主流产品。”西蒙大中国区技术总监陈宇通表示。陈宇通就这个问题进行了具体解释:现阶段拟采用万兆网络技术的多数是数据中心机房的用户,他们对数据传输有准确率高、抗干扰能力强、误码率小、安全性好等要求。以目前的行业技术水平来讲,万兆屏蔽系统是一个理想的选择。它的线径较小(相对目前的万兆非屏蔽)、对施工工艺和间隔距离、弯曲半径等方面的要求更有利于数据中心的结构特点。屏蔽层与生俱来的特点解决了相邻线缆间的外来串扰影响,既提高了线路和端口的密度,又保证了信号传输的稳定高效。

泰科电子AMP认为,为了确保整个系统性能的一致性,如果使用非屏蔽线缆,用户需要确保在安装的系统中所有通信线缆之间保持正确的隔离状态,这样需要使用线缆护套来实现对线缆间的分离,但非屏蔽系统不允许不同线缆类型的混合使用,而屏蔽线缆可以和任何通信线缆混合使用。另外,屏蔽具有正反两方面的作用:它可以保护电路,屏蔽外部噪声或干扰信号;同时又限制了内部信号向外界辐射,从而避免外部环境免受线缆自身产生的噪声的影响。当然,泰科电子AMP给用户如下提醒:使屏蔽层起作用的一个重要前提是必须确保没有电流流经屏蔽层,通过将安装的线缆屏蔽层接地就可以阻止电流的经过。

成本优势成为了“屏蔽优先的支持者”的又一论据。泰科电子AMP认为,相比万兆屏蔽XG STP布线系统来讲,非屏蔽布线系统的价格高5%。陈宇通也表达了类似观点:以目前的价格来看,万兆屏蔽比万兆非屏蔽系统更有价格优势,这还不包括相关的在桥架和空间上节省的成本。

对于用户在选择万兆屏蔽系统时最应该注意的问题,陈宇通表示,外来串扰最小化、防止线缆外皮变形、优化线槽/管道填充率、支持高密度安装的能力、便于安装。

表二:泰科电子AMP优先推荐万兆屏蔽系统的理由
价格合理
Shannon Capacity(香农容量)比 6A类 UTP更大
使用屏蔽方法来阻止线外串扰,而不是通过空间距离,这样可以更好消除线外串绕
更适合于保密应用
在不同环境中满足多种应用的要求
在噪声环境中可以抗EMI & RFI,较少的伪尖峰脉冲和系统中断,减少非线缆源的噪声
屏蔽设备已经上市多年


非屏蔽优先的支持者

是优先选择屏蔽系统还是非屏蔽系统,CommScope SYSTIMAX Solutions的观点与泰科电子AMP和美国西蒙公司不同。CommScope SYSTIMAX Solutions认为,其提供的GigaSPEED X10D UTP(非屏蔽)和FTP(屏蔽)解决方案在功能上具有相同的优势,同时超越了IEEE 802.3an 10GBase-T布线信道规范和TIA Category 6A及ISO/IEC Class EA规范的要求。是选择UTP还是FTP作为布线媒介,取决于性能、可靠性、成本、环境、空间、安装及使用上的便利性以及是否拥有良好的接地点等因素,具体由客户根据安装/环境情况而定。对于大多数用户来讲,CommScope SYSTIMAX Solutions推荐选择GigaSPEED X10D UTP(非屏蔽)解决方案。这是一种真正意义上的全球化便携式解决方案,在保持安装和维护便利性的同时,还拥有超过了标准规定的内容。GigaSPEED X10D FTP(屏蔽)解决方案主要用于偏好屏蔽布线的客户环境,克服了传统屏蔽解决方案内在的性能瓶颈,完全达到了6A类/Class EA性能要求。

该公司在相关技术白皮书中有这样的描述,更直接地表明了CommScope SYSTIMAX Solutions的观点:在信息技术领域, 人们普遍认为布线基础设施中加上箔屏蔽可以满足网络中与IEEE 802.3an 10GBase-T应用相关的需求,且是唯一排除串音干扰的方法。尽管屏蔽系统确实具备自身的优势,但是10GBase-T 应用并不需要在布线系统中加上箔屏蔽。

在CommScope,我们设计、生产并销售非屏蔽双绞线对(UTP)解决方案以及屏蔽双绞对(FTP)解决方案。我们认为,在排除邻近信道串音干扰方面,ISO/IEC 11801 EA级(6A类)4-对对称UTP布线解决方案为用户带来的优势远远超出安装E级(6类)FTP系统。尽管对于大部分数据中心以及商业环境下的用户来说,FTP在安全性及行业应用中具备一定的优势,EA级(6A类) UTP仍然是运行10GBase-T应用中铜媒介的首选。我们尊重认为FTP是其最佳选择客户,并非常愿意为他们提供目前市场上最出色的FTP解决方案。

似远实近的万兆铜缆

万兆铜缆到底离我们有多远?主流的布线厂商对此都很乐观。CommScope SYSTIMAX Solutions在2006年通过15种语言对来自45个国家的1500名IT经理进行了调查,结果表明用户已经越来越认识到布线系统的重要意义,越来越愿意将采用更新的系统。如在对新系统的选择上,24.5%的人会选择6A类。而2005年的类似调查表明,这一数据为16%。

来自集成商的观点则喜忧参半。广州达鑫科技有限公司是一家以综合布线工程、网络工程,以及相关弱电智能化系统等为主要业务的公司,该公司钱军平表示,“关于万兆铜缆,在方案书中建议过,在实验环境下也测试过,但在实际的项目中确实还没有采用过。原因是现在的用户都非常现实。”由此可见,像钱军平所在的集成商对万兆铜缆已经不再陌生。

而同样有着很丰富项目经验的山东十川网络科技有限公司宋超对万兆铜缆的判断还很保守,“万兆铜铜缆我没有实际使用过。对于万兆屏蔽和非屏蔽的铜缆,我个人认为,现阶段推广的难度比较大,因为铜缆的价格比较高,如果采用铜缆还不如采用光纤,再就是对于很多用户来讲,目前实际应用也不是很迫切,万兆的概念还是比较超前的。”

“对于万兆铜缆,我个人觉得屏蔽比非屏蔽的性能、稳定性、同样条件下的传输距离都要好,因为频率越高,辐射和外泄就越大,屏蔽起来后,自然就会减少,因而性能会好。”钱军平个人倾向屏蔽系统,“当然,作为项目单位,要根据不同的用户和不同的使用情况推荐用户使用相应的产品。”

“如果让我选择万兆铜缆系统,如果性能没有问题,我会选择非屏蔽系统,毕竟屏蔽系统更适合保密、工厂等有特殊要求的行业。”来自北京的一家系统集成商工程师青睐非屏蔽。

关于万兆铜缆的应用情况,记者认为,这只是一个时间问题。我们可以先看一看交换机的发展。万兆核心交换机早已得到广泛应用,而全万兆端口的接入交换机去年就已经问世,从这个层面来看,这些都会加速万兆铜缆的应用。

另一方面,超5类产品1999年成为市场主流,6类产品在2002年成为市场的主流。万兆铜缆技术标准已经颁布两年有余,并且万兆铜缆技术在国际、国内已经开始得到一定的应用,综合考虑网络应用的普及,该技术得到大发展并不会遥远。

哪些用户最应该选择万兆铜缆布线系统呢?记者曾经撰文表示以下几类是最适合的对象:高性能科学计算(如大气运动和污染分布的建模、高电子性能材料的设计和开发、精确的三维医疗、全球经济模型的建立及运行等);大型跨地区、跨国企业的网络应用(如对时延非常敏感的金融机构);数据流量高度汇聚应用的数据中心(用于服务器群核心层或分布层)。正如泰科电子表示的那样,在现代的数据中心环境下使用服务器集群应用时就需要低成本的光纤替代方案,万兆铜缆正是这样的方案。目前万兆铜缆系统的使用对象多是一些对未来网络速度要求较高、成本要求较低和考虑长远、接受新技术快的高端用户,例如金融、政府、工厂及一些科研单位。

的确,数据中心是万兆铜缆落地的所在地。“针对数据中心的应用,美国西蒙公司根据全球发展的趋势和数据中心对高密度、高可靠、高安全的考虑,所推出的系列绿色节能的10G铜缆加光纤的数据中心解决方案获得了全球众多知名数据中心的青睐和赞誉。”陈宇通如此讲。

编看编想

在争论中前行

新技术往往伴随着争论向前发展,万兆铜缆的屏蔽还是非屏蔽之争也是如此。但我们不能忽视的是,文中提到的三个主角(泰科电子AMP、西蒙、CommScope SYSTIMAX Solutions)都是布线领域的领导者,并且都能够提供完整全面的万兆解决方案(包括光纤、屏蔽和非屏蔽)。这也同样让人想起了5类、超5类时期的屏蔽与非屏蔽之争,结果是屏蔽和非屏蔽都找到了适合自己的应用领域。

当然,万兆铜缆确实与5类、超5类有着几乎本质的差别,但再往前走一步,这种差别还会如此之大吗?去年底,美国宾夕法尼亚州立大学的工程师们就曾对7类铜缆进行研究,以支持高达100Gbps的数据传输速度。宾夕法尼亚州立大学的电子工程研究生Ali Enteshari在一份声明里说:“在70米内传输速率达到100Gbps,现在的技术已证明是可行的,我们现在的努力是为了将这一距离延伸到100米。”

最后,需要提醒用户的是,不论你是青睐万兆屏蔽还是喜爱万兆非屏蔽,选择成熟的具有质量保证的产品都是目前选择万兆铜缆最重要的建议,而实测对于评估万兆铜缆解决方案是非常必要的,如果用户没有测试环境,请厂商提供完整的测试报告就很必要了。