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网络布线选什么--光纤还是铜缆?
[日期：2007-03-20]
来源：千家综合布线网 
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　　几年前，人们曾经认为非屏蔽双绞线铜缆在五类100MHz时已经达到极限，许多用户和厂商把注意力转向了光纤，认为光纤是IT设施必然的过渡途径。光纤从各个方面解决了非屏蔽双绞线的缺点：它具有更高带宽，允许的距离更长，安全性更高，完全消除了RFI和EMI，允许更靠近电力电缆，而且不会对人身健康造成辐射威胁。
　　尽管光纤比铜缆具有固有的优越性，但我们现在仍满腔热情地寻找铜缆和连接器制造商，努力地从铜缆中析取极限速度。
　　我们为什么不在任何地方安装光纤，而放弃在铜缆中作出的这些努力呢？这里涉及的一个主要因素就是成本问题。
　　在前不久举行的一次研讨会上，MOD－TAP行政总裁Paul Andres预测说：“我相信，总有一天光纤会代替铜缆。我这里说的是整个系统，包括电缆、安装和有源设备。关键问题是价格差异。如果光纤与铜缆价格相同，那么铜缆就会被淘汰。这一点与五类布线降价时，四类非屏蔽双绞线被淘汰的情况非常类似。”
　　那么离这一天到底还有多远？让我们来看一下目前状况、明智的安装商采取的新措施及业内发展趋势，然后以此为基础作出某些预测。
铜缆的当前状况
　　目前安装的大多数网络布线是非屏蔽双绞线，其遵循的标准一般都是EIA／TIA和ISO公布的“超五类”标准。这些性能标准满足了目前尚处在初期阶段的超高速网络应用的需要，如千兆位以太网和速率高于1．2Gbps的ATM系统。这些应用的设计目标是以千兆位以上的速率把信息送到桌面，与大多数用户正在使用的普通共享式10Base－T以太网系统相比，前者的速率大约是后者的100到1000倍。想像一下，如果速率达到每秒千兆位，您可以通过网络在16秒内下载PC机中整整2000兆字节的硬驱内容。因此铜缆在传送“急件”时也并非一无是处，也不会因为带宽限制而被淘汰。
　　目前，标明通过非屏蔽双绞线运行的速率最高的工作站应用是2．4Gbps的ATM。这种应用通过超五类布线实现，它采用某种完善的编码技术，信号通过电缆中所有4对线分别传输，可以在低于100MHz的运行频率中获得2．4Gbps的速率。预定的六类布线频率极限为200MHz，以200MHz运行的未来编码系统实现的速率将更高。所以数据速率并不是我们何时转向光纤的决定因素。
　　那么非屏蔽双绞线的距离限制是不是决定因素呢？目前，大多数办公室中要求的布线长度一般都低于铜缆的100米距离限制，我们很少看到办公环境中要求的电缆距离超过100米。但是，随着计算机网络用于更加工业化的环境中，如仓库、工厂和石化处理厂，距离限制将成为一个重要问题。
　　目前，在大多数办公室中没有EMI／RFI问题，工业间谍威胁微乎其微，也没有使用任何敏感的设备。因此，铜缆放射或接收辐射的问题对大多数办公室影响不大。当然，人们希望能够解决这一问题，但也仅仅是希望而已。
　　从本质上看，光纤在各个方面都要优于非屏蔽双绞线，但这些优势对办公网络的日常问题不是非常关键，其结果，大多数机构都很难接受两者之间巨大的成本差异。
铜缆和光纤的成本比较
　　我们以一个包括100台工作站的典型办公楼层为例，对安装一个4线对非屏蔽双绞线信道与安装一个多模光纤信道的成本进行比较。非屏蔽双绞线信道符合超五类布线标准，由线缆、接线板、工作站插座和信道两端的接插线构成。光纤信道由FDDI级多模光缆、接线板、工作站插座和两端的接插线构成。
　　1．非屏蔽双绞线结构的成本
　　需安装下列设备：（1）从网络布线室到100个用户终端站的100条超五类非屏蔽双绞线数据电缆；（2）RJ45超五类接线板，把非屏蔽双绞线电缆端接到通信支架上；（3）水平电缆管理面板和垂直侧环，在通信支架中帮助支撑集线器和接线板之间的所有RJ45接插线；（4）使用超五类单通道表面安装块端接每个插座；（5）包有乙烯绝缘体的电缆标签，贴在电缆两端，而机器打印的乙烯插座标签，贴在每个插座面板上；（6）两米长的接插线；（7）三米长的跨接线；（8）电缆托架和吊线支撑系统，为所有非屏蔽双绞线电缆提供支撑；（9）记录本，记录新机柜中的所有接插状况，并通过所有已安装插座的自动CAD功能，打印出已建的楼层规划图。
　　2．光纤到桌面（OFTD）结构的成本
　　需安装下列设备：（1）从通信局域网络布线室到100个用户终端站的100条2芯多模光缆；（2）多模SC光纤接线板，把电缆端接到通信支架上；（3）水平电缆管理面板和垂直侧环，帮助支撑所有双工接插线；（4）使用配有一个双工耦合器的光纤墙板端接每台桌面；（5）包有乙烯绝缘体的电缆标签，贴在电缆两端，而机器打印的乙烯插座标签，贴在每个插座面板上；（6）两米长的双工光纤SC接插线；（7）双工光纤用户／桌面SC跨接线；（8）电缆托架和吊线支撑系统，为所有光纤提供支撑；（9）记录本，记录新机柜中的所有接插情况，并通过所有已安装插座的自动CAD功能，打印出已建的楼层规划图。
　　很明显，光纤到桌面（OFTD）的成本要远远高于非屏蔽双绞线成本。确切地说，前者的成本是后者的三倍多，而这仅仅是网络中无源部件的成本。如果加上有源设备的成本，如集线器和网络接口卡（NIC），则成本差异会进一步提高。
铜缆、光纤、无线并用
　　过去在连接工作站的水平信道中，我们一般都考虑采用“铜缆”或“光纤”作为选择的传输介质，并把二者完全对立起来。让我们跳出必须在水平信道中安装光纤系统或铜缆系统的思维定势，我们需要在水平信道中同时安装铜缆和光纤系统。通过同时安装铜缆和光纤，用户可以花费更少的成本，获得更好的系统，从而实现了创新。对处在最远位置的少数工作站或装置，其距离可能超过100米的极限，那么安装商会直接为这些装置安装光纤信道，而不是单独建立一个配线间。光纤布线的造价可能比较高，但由于不必再安装一个配线间和有源硬件，因此可以节约大量的成本。
　　变通方案并不仅限于光纤，无线设备也是一种值得考虑的介质，因为它具有许多优于铜缆和光纤的优势，如在历史遗留下来的古典建筑物或不断移动的设备中，再比如在仓库中。每种介质在网络中都有相应的用途，为了提供性能价格比最高的布线设施，必须进行通盘考虑。

　　从经验做法来看，铜缆是办公环境首选的介质，因为它的购买成本、安装成本和维护成本都最低。而在出现距离问题时，应考虑采用光纤；在出现接入问题时则应考虑采用无线设备。
　　我们再看一下在主干中同时采用铜缆和光纤的情况。目前，我们在主干中安装多模光纤。为了满足未来的带宽要求，某些承包商正在安装一对单模光纤，并把单模光纤隐藏起来或者没有端接。将来某一天需要更高带宽时，可以使用这些单模光纤。一次性增加的成本可以说微乎其微，但其带来的长期优势却非常明显。
布线业内发展趋势
　　六类规范是非屏蔽双绞线的热门话题。EIA／TIA和ISO标准组织正在合作开发六类布线的性能和测试标准，但正式批准的规范还有很长的路要走。
　　另一方面，光纤布线的成本正在明显下降。多模光纤和单模光纤都具有很高的性能水平。现在许多建筑物中都正在安装复合电缆，即同时采用多模光纤和单模光纤。这代表着一种新的发展趋势，而不同于以往的从多模到单模的传统发展态势。
　　光电装置的成本太高一直是采用单模光纤的障碍，特别是激光发射器。但是，业内的一些开发工作正使光电装置的价格明显下降。首先是规模经济。由于激光的使用量不断上升，因此其成本不断下降。目前，激光最常见的用途是用于光驱，包括电脑和音频设备。其次，新型芯片组的开发明显改善了制造成本，如惠普公司已经发布一种VCSEL（垂直空腔表面发射激光）芯片，这种IC芯片直接集成了激光发射器，与传统的光电装置成本有着明显的差异。

　　同时采用非屏蔽双绞线和光纤可以实现更高的性能，但也存在许多问题，如延迟偏差、外部NEXT、非屏蔽双绞线电缆导线直径提高；紧凑型连接器、激光成本低、对单模光纤电缆的需求提高等等。
未来的光纤信道
　　据业内预计，将来某一天人们将从非屏蔽双绞线转向光纤，但将来我们看到的光纤信道与目前的OFTD并不相同。
　　未来的光纤信道将是采用单模单芯光纤的双向信道。市场上已经开始出现专用光纤接口，可以同时收发不同波长的光信号。发射器通过一个单向反射器发出光信号，反射器实际是一片硅，在它上面蚀刻了超精细的具体波长线。信号通过反射器沿光纤传送，遇到另一个反射器后反射回来，传送到检测器。同时，发射器发出的另一个信号可以发送到另一端的检测器。一条光纤连到每个工作站，一条光纤连到每台桌面，这样，一条单模单芯光纤就可以按两个方向同时传输信号。
　　单模单芯光纤信道使连接器和接线板的成本各降低了一半（每个办公室一个连接器），接插线的成本也降低了一半，因为我们可以用单工接插线替代双工接插线。电缆成本下降，墙板成本下降。这种模型提供了一种成本低于当前五类非屏蔽双绞线的备选方案。使这种方案在成本上不可行的唯一限制因素是有源设备。目前的真正推动因素是，网络集线器制造商将能够在接插卡前端容纳两倍数量的信道。有的厂商称他们可以在一张卡上容纳最多100条信道，但互连空间的限制使其不能实现这种方法。把单芯光纤模型与新的紧凑型光纤连接器相结合，可以逐渐解决空间问题。
　　目前，多模光纤是结构化布线系统中的主要光纤介质，但多模光纤仅占整个光纤业的1％。通信运营商根本不会采用多模光纤，有线电视公司也不会采用多模光纤，他们采用的都是单模光纤。唯一采用多模光纤电缆的行业是数据业。据新规范提供的标准，多模光纤的最远布线距离是300米，而不是以前所称的2000米。把距离限制在300米的目的是为了完全实现协议过渡，但也给多模光纤带来了问题。单模光纤解决了这种两难境地。单模光纤是一种优秀的技术，能够提供高得多的带宽和距离，制造成本低，连接器技术也已经得到了极大的改进，用户现在可以像安装多模连接器一样，简便地安装单模连接器。
　　单模光纤和多模光纤之间的成本差异很高，但随着连接器价格的下降和端接方法的简化，单模光纤将成为一个更具吸引力的选项。
　　一般来说，多模光纤的额定速率为每公里500Mbps，在水平布线中的速率为每100米5Gbps。多模光纤是一种长度和带宽成反比的产品，距离越大，数据速率越慢。因此，为了在主干上支持1.2Gbps异步传输模式，最大距离仅为300米。多模光纤的问题在于：数据速率不断提高，而光缆的规范却没有变化。因此，如果距离太远，建筑群环境中多模主干光缆的带宽可能不会高出622Mbps异步传输模式太多。相反，目前运营商采用单模光纤、通过OC192协议，用户运行的速率已经达到160Gbps。许多实验室正在试验密集波长分路复用(DWDM)技术。在这种技术中，可以通过光纤仅以0.8毫微米的间隔传送不同波长的光。这是一种类似于有线电视系统的宽带系统，许多实验室系统可以同时运行150条信道，每条信道的带宽为10Gbps，也就是说，光纤的带宽可以达到每秒1.5太位(Tb,1Tb=1000Gb)。在理论上，单模光纤的带宽可以达到每秒25太位。