千兆以太网--步伐超越你的想象

              --康宁光缆系统 (Corning Cable Systems)
    更高的传输速度需求为综合布线市场的发展提供了巨大的推动力。今天的布线系统正被建设成或升级以支持不断增长的带宽需求。千兆以太网，即1000Base-T，被设计为100倍于标准以太网（10Base-T）系统或10倍于快速以太网（100Base-T）系统的速率。伴随着更高的数据传输速率，系统管理员很自然地关心起他们的系统物理层设施的传输能力问题。
    TIA/EIA-568-B.3,光缆布线构成标准，在继续采用标准化的SC双芯接头的同时，还允许 使用小型化 （small form factor， SFF）接头的使用。MT-RJ接头是今 天企业网络系统应用最广泛的SFF接头类型。 虽然MT-RJ接头使用时间已有 几年，但是 已被广泛使用的双芯SC接头拥有更多的经验。虽然MT-RJ接头性能上达到了TIA/EIA-568-B.3关于每对接头最大插入损耗值为0.75dB的要求，但人们仍然可能关心这种接头 应用于千兆以太网系统中的表现。
    为了示范典型的 MT-RJ接头以及其它几种多模光纤接头类型在千兆以太网系统中 的表现，康宁光缆系统与美国艾利斯特公司（ANIXTER，一家大型通信设备分销商）一起协力进行了测试。测试标准为IEEE802.3z，即冲突检测载波侦听多路存取（CSMA/CD）数据通道方式和物理层规范，此标准是最常用的测试标准。在艾利斯特公司著名的Levels实验室（Levels Laboratory），收发器（transceiver）以千兆以太网的传输速度向端接好MTRJ接头的光缆系统传送数据。结果数据成功的在千兆以太网上传输，引人注目的是不管是系统长度还是链路衰减值都大大优于IEEE 802.3z 标准的规 定数值。
    整个链路设备由收发器，交换机及千兆以太网卡组成。收发器产生数据帧，并符合标准的吞吐量。数据通过交换机进行传输，交换机是局域网系统的典型设备，并在 IEEE 802.3z标准中有具体描述。而千兆以太网卡为使用VCSEL （VerticalCavity SurfaceEmitting Laser 垂直谐振腔表面激射激光）技术的千兆以太网卡（GBIC’s）。
    数据帧在850nm短波长环境下传输并测试。测试的标准是所有的数据桢是否都被 100%接收到。在测试中任何性能低于100%的数据传输都被看作测试失败。作为光纤接收的一个指标，千兆以太网标准推荐1/1012的误比特率（BER）。
IEEE 802.3z详细说明了各种光纤链路的长度。如果系统链路不超过规定的长度及 插入损耗，则该系统链路将可以支持千兆以太网传输。这个长度和插入损耗数值独立于接头描述。链路长度超过标准距离数值并不自动说明该系统在千兆速率下失败。这个数值仅仅是千兆以太网模型用于最坏情况下的故障保障数字。IEEE 802.3z 声明“传输链路距离如果在符合其他的光纤规定条件的情况下超过规定的距离数值是可以接受的”。这就允许使用更高等级的光纤或最新的电子设备而达到更远传输距离。
    链路长度超过千兆以太网标准的规定在典型的室内链路是不常见的。距离超长一般发生在园区环境----当从一栋建筑物到另一栋建筑物。人们一般认为千兆以太网距离超长时必须使用单模光缆。其实，此时多模光缆也是一种可能选择。为了证明这一点，本次测试的链路远远超过了IEEE 802.3z规定的长度。
测试使用的光纤由康宁公司的光纤分部生产。分别使用Infinicora 300多模62.5/125 mm 光缆和 Infinicora 600多模50/125 mm光缆进行测试。 Infinicora 300 和 Infinicora 600是康宁公司的商标。
遵照IEEE802.3z标准，在850nm波长下，62.5/125 mm多模光纤用于千兆以太网有300m的传输距离。50/125 mm光纤用于千兆以太网有600m的传输距离。测试使用的光缆由康宁布线系统提供，且分别包含上述2种光纤。光缆从仓库中随机提取，而不是在同级中选择性能优良的产品。
表1是本次测试的取样，附带IEEE 802.3z对不同光纤类型的建议传输距离。

    注意以上数据并不能体现各种光纤的的最大系统长度。因为本次试验用到的光纤长度不决定实际情况下的精确坏点。实验的目的仅仅是表示在某些情况下，诸如使用高品质的光纤，是有能力构建大大超过标准中定义的数据传输长度的系统的。IEEE 802.3z 标准同时列出了多模光纤在推荐长度下的最小带宽。
    不同的链路其链路损耗和接头对的个数也不同。在用两个接头对的情况下，Infinicor 600链路可以在2160米的长度上传输数据，且光纤1和光纤2的链路衰减分别为6.4dB和6.9dB，当1400米Infinicor 600链路存在13个接头对时链路衰减为6.8dB和6.7dB。
    构造超过IEEE 802.3z标准规定的最大长度的系统增加了超过标准中定义的最大链路衰减的概率。链路的衰减由两部分构成：光纤的衰减和接头对的插入损耗。总的损耗可以由接头或光纤以任意比例构成。
    同样，这些值是保守的最坏情况下的值；超过这些值并不会因为过多的潜在能量损失（功率处罚）而自动导致系统失败。这允许了将来对系统的改变，如发送器降级或增加十字交叉连接等。见表2，测试链路的衰减大于IEEE 802.3的规定。另外一些多模光纤的链路衰减建议值也列在标准中。

    表2中链路的损耗包括过长的光纤造成的衰减和接头对造成的插入损耗。正如上面的讨论，额外的长度并不一定造成系统瘫痪。那接头呢？
    千兆以太网标准802.3z 没有规定一条链路中的接头个数，而是规定了插入损耗的值， 下面将在表3中论述。
    大多数情况下LAN系统中两个设备间的路径短且直。在典型链路里，两个收发器间有2或3个接头和数段光纤。在这种基本配置里，一条含有MT-RJ(或双向SC)接头的链路不太可能造成链路超过标准规定的插入损耗值。正像表2中的例子，对于62.5mm光纤，在带宽为200MHz·km，波长为850nm的情况下标准允许总的链路损耗为2.6dB。事实上，MT-RJ接头分性能可以轻易满足TIA/EIA568B.3的要求， 即接头对损耗不大于0.75dB，且只能使用两个接头对。
    有一些系统可能存在多于典型的二或三个接头对。在绝大多数情况下，这不太可能造成导致系统失败所必需的高损耗。出于试验的目的，我们构建了使用不同接头对数的链路以观察其对系统性能造成的影响。
    线缆用两种不同类型的MT-RJ接头端接。有的链路经康宁布线系统原厂加工的环氧/抛光型接头预端接。这是典型的预端接链路的例子，可以不必费力的进行室内安装。另一些线缆一端用康宁布线系统UniCama MT-RJ接头端接，一种现场安装的MT-RJ类型接头，不需要环氧处理、养护时间或打磨。没有了这些花费时间的步骤，准备每个接头将在1分钟内完成。如同光缆产品，这些接头是提取自一流原料的产品。为了测试各种光纤类型和接头对个数，测试中组合了许多搭配。表3显示了这些组合。

    康宁布线系统MT-RJ接头在每个实验中表现都很好。数据包被100%传输，原厂预装 MT-RJ 端接链路和现场安装MT-RJ接头端接链路运行于千兆速率的表现是可以接受 的。一条链路中有8个现场安装接头超过了许多人的想象。12个或更多的原厂预装接头对于一条链路来说应该是极限情况。因此，在设计一个使用典型数量接头对的系统时，不必担心混用了MT-RJ接头的系统在千兆以太网上的运行。
    同样，没有链路因为插入损耗或超过最大系统长度被测试为失败。在一个被动光纤系统里有很多系统变量成为体现传输失败的确切特征。市场上的每个收发器有不同的运行参数，光缆有不同的等级，甚至不同生产商的产品都对系统性能造成影响。正是由于太多的变动因素所以能理解为什么标准中采用了非常保守的数值。本次测试显示只要遵照标准在普通情况下就能保证千兆以太网的传输能力。
    测试证明了标准中规定的系统长度和链路损失可以大幅度的超越。表1和表2显示一个超过标准规范值的系统可以很好的工作。系统设计师将可以采用高品质的光缆实现更长的系统长度。像康宁这样的生产商出品的光纤提供了超越802.3z标准限制的千兆以太网性能。康宁布线系统的MT-RJ产品可以安全的用于千兆以太网系统。
    这些信息对于今天正在拓展的系统是个好消息。测试结果显示了更大的弹性，可以理解构建在今天的接头和光纤产品上的系统将可运作更长的时间。准备迎接夸张的传输速率吧！！！

参考：1）TIA/EIA568B.3, 光缆布线构成标准（Optical Fiber Cabling Components Standard）
2）IEEE 802.3标准, 1988 版,第三部分: 冲突探测载波多路侦听算法和物理层描述（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications）