光纖相對銅纜在企業(yè)網(wǎng)領(lǐng)域的性價比優(yōu)勢

介紹

近年來，光通信技術(shù)逐漸成熟使企業(yè)網(wǎng)對性能的要求也急劇提高。不斷增加的帶寬需求也推動了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的銅纜鋪設(shè)成本，與此同時，技術(shù)的進步使光系統(tǒng)的成本不斷降低。鑒于這些變化，我們應(yīng)該對過去對使用光纖經(jīng)濟性的疑問重新審視。

今天我們期望企業(yè)網(wǎng)更加出色的性能，同時我們也希望網(wǎng)絡(luò)具有安裝簡單，成本低與更長的網(wǎng)絡(luò)生命周期。本文將對光纖相對銅纜在企業(yè)網(wǎng)領(lǐng)域的性價比優(yōu)勢做一些討論，以發(fā)掘光纖在當今企業(yè)網(wǎng)應(yīng)用的未來前景。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當能支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率

以太網(wǎng)的例子：更高數(shù)據(jù)傳輸速率

在自1994至2006的12年中，以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)生了 革命性的變化，運行速率已經(jīng)從10 Mb/s上升到10 Gb/s，目前100 Gb/s的方案也正在開發(fā)之中，其標準預(yù)期于2009年末發(fā)布，如圖1所示。 對帶寬的需求促使銅纜與光纜的技術(shù)革新以便支持更高的帶寬傳輸需求。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)被要求擁有更高帶寬能力

更高帶寬：多模光纖已經(jīng)經(jīng)歷了銅纜4代的技術(shù)演進

盡管非屏蔽雙絞線(UTP)經(jīng)歷了數(shù)不清次的升級換代，光纖的帶寬與傳輸距離仍然遠遠領(lǐng)先于銅纜。為了比較銅纜與光纖作為傳輸介質(zhì)的傳輸能力，我們必須同時考慮其以MHz.km為單位的傳輸帶寬與傳輸距離能力。 圖2 顯示在1985年, 50 µm多模光纖可以支持最大500 MHz.km，即相當于以500 Mb/s速率傳輸1000 m的能力。同時代的二類UTP銅纜 (Cat 2)僅能支持最高4 Mb/s速率傳輸不到100 m的距離。這種對比延續(xù)到2007年，已經(jīng)提交建議而尚未成為正式標準的六類UTP (Cat 6a)。最新的七類線Cat 7是種笨重的屏蔽雙絞線 (STP) ，盡管可以提供比六類 UTP更高的帶寬－距離傳輸能力，它還是面臨許多UTP銅纜所面臨的問題。

我們?nèi)耘f期望網(wǎng)絡(luò)安裝的簡便

光纜安裝正變成一個簡單的“即插即用”的過程

新出現(xiàn)的高級別的UTP銅纜正變的日益難以安裝。為了通過網(wǎng)絡(luò)測試，串擾與臨近電纜的噪聲必須被抑制。 Cat 5e與Cat 6銅纜的安裝需要十分注意線纜的路由：線纜間距必須更大，較大的彎曲必須避免。這些都導(dǎo)致安裝所需的空間更大。必須注意在布線過程中不能使用過大的拉力以避免打亂雙絞線對（雙絞線對的間距必須保持在端接點處保持13 mm以內(nèi)）。還必須注意線纜段、接頭與端接組件的兼容性以保證阻抗匹配。這些都使銅纜的安裝日益復(fù)雜耗時與昂貴。

由于技術(shù)的成熟與熟悉度的提高，安裝光纜的過程已經(jīng)成為一個簡單的“即插即用”的過程。新的光連接器如 Duplex LC可以同時端接兩根光纖 (收與發(fā))，正取代傳統(tǒng)的SC類型的接頭。Duplex LC接頭有更加友好的用戶界面，尺寸只是SC接頭的一半?yún)s將端口密度提高了一倍。還有端口密度更高的MTP或MPO接頭可以提供對2至72芯帶纜的連接，而且具有十分方便快速的安裝過程。

對光纖的測試與認證也是快速簡單的工作

光纖網(wǎng)絡(luò)自1980年商用以來一直被要求符合簡單的安裝測試規(guī)范－鏈路插入損耗。即使在1990年，Cat 3 銅纜也被要求通過8項測試科目才能通過認證。鑒于傳輸速率已經(jīng)大大提高，因為銅纜的信號阻抗隨信號頻率上升急劇升高，銅纜有限的帶寬能力意味著安裝對電子干擾源十分敏感。這進一步加重了銅纜安裝測試的復(fù)雜性。Cat 5, Cat 5e 與Cat 6銅纜需要15項獨立的測試來通過認證。相反，對光纖網(wǎng)絡(luò) ，所有的光纖（單模光纖及所有的多模光纖）仍只需要符合前面提到的簡單的測試規(guī)范。這使光纖網(wǎng)絡(luò)安裝測試時間很短，同時也大大降低了安裝成本。

現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)必須具備靈活性與應(yīng)對未來升級變化的能力

光纖無與倫比的鏈路長度與靈活性

今天的企業(yè)網(wǎng)必須不僅具備滿足當前網(wǎng)絡(luò)需要而且還能無需重新布線就輕松應(yīng)對未來升級的靈活性。圖4顯示了對于 1 Gb/s與10 Gb/s的系統(tǒng)，銅纜會嚴重限制網(wǎng)絡(luò)的鏈路長度能力。光纖網(wǎng)絡(luò)的高帶寬能力可以在任何速率下輕松的轉(zhuǎn)換為不同的鏈路長度。激光器優(yōu)化光纖，如康寧的InfiniCor® SX+ 光纖與InfiniCor® eSX+ 光纖可以分別支持1 Gb/s與10 Gb/s達到1100米與550米的鏈路長度。而UTP的 Cat 5布線標準 (TIA/EIA-568-A)只能支持1 Gb/s鏈路長度100米， Cat 6 (TIA/EIA-568-B)規(guī)范支持10 Gb/s只達到55米鏈路長度。

* SMF-28e 光纖根據(jù)使用的收發(fā)器類型可以支持2 km至140 km的鏈路長度

在環(huán)境條件無法控制的情況下，銅纜的傳輸鏈路長度將會被進一步降低，如當較高的溫度(>20 oC)會改變插入損耗（因增加的電阻而產(chǎn)生的損耗）等等一些電學(xué)特性。想法，光纖系統(tǒng)對環(huán)境因素相對銅纜不敏感，因此可以方便地安裝在這些惡劣的環(huán)境中。

對于許多辦公區(qū)域，從主設(shè)備間到獨立的工作站的距離常常超過銅纜最大100米傳輸距離的限制，因此銅纜系統(tǒng)必須設(shè)置額外的電信間以便延續(xù)鏈路長度，這也會使高帶寬銅纜網(wǎng)絡(luò)的靈活性大大降低。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當就有高可靠性與高安全性

網(wǎng)絡(luò)可靠性與安全性的重要性在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中日益體現(xiàn)。系統(tǒng)躉機時間必須盡量避免，因為這不僅會增加維護成本還會在一些應(yīng)用中如數(shù)據(jù)中心及一些私有網(wǎng)絡(luò)中造成業(yè)務(wù)損失。隨著不斷增加的敏感數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，網(wǎng)絡(luò)安全也是必須保證的。

非電介質(zhì)與不受電磁干擾特性提供高可靠性

據(jù)估計，60％的銅纜網(wǎng)絡(luò)的斷網(wǎng)與線纜及其相關(guān)產(chǎn)品有關(guān)。銅網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器與光纖收發(fā)器不同，會在閃電或電網(wǎng)波動的時候產(chǎn)生雜散電流，極易將敏感的數(shù)字信號處理器DSP損壞。另外，銅纜網(wǎng)絡(luò)易受電磁干擾、串擾及阻抗不匹配等也是產(chǎn)生干擾和信號錯誤的因素。由電力、無線信號及微波設(shè)備產(chǎn)生的干擾都會被銅纜耦合，造成信號錯誤，進而引起躉機。串擾也是因電磁干擾而起的。銅纜自身傳遞的信號也會對鄰近的銅纜產(chǎn)生外部串擾。銅接頭可以引起遠、近端串擾。這些上述的干擾在千兆全雙工傳輸?shù)臓顩r下都是經(jīng)常發(fā)生的問題。阻抗不匹配的情況通常發(fā)生在跳線面板與電信插座之間，這將造成相當大的一部分信號被反射會去，造成信號強度極度衰減。電磁干擾、串擾與阻抗不匹配常常是由不良安裝造成的，在加上環(huán)境因素與線纜分布變化的時候這種干擾還會被大大放大。當銅纜傳輸10Gb/s的信號時，信號高的功率面臨的一個重要問題就是高頻率信號造成的高阻抗導(dǎo)致的強烈外部串擾問題。光纖傳輸?shù)氖枪庑盘�，所以是無上述問題的，而且能夠在任何環(huán)境下輕松的提供高可靠性、高安全性和高達10Gb/s帶寬的能力。

不受電磁干擾保證高網(wǎng)絡(luò)安全性

銅纜的電磁特性還對網(wǎng)絡(luò)的安全有負面的影響。目前個人與大的機構(gòu)都對信息安全性越練越重視。根據(jù)銅纜的電磁特性，可以通過一個金屬導(dǎo)體令人毫無覺察地探測到銅纜中傳遞的信息。因此，在適當?shù)募夹g(shù)條件下，無保護的UTP線纜很容易被竊聽，這帶來了很大的安全風(fēng)險。而對于光纖，在不干擾信號傳輸?shù)那闆r下是無法竊取其中傳輸?shù)男畔⒌�，其信息安全度要高出銅纜很多。

對于光纖網(wǎng)絡(luò)，這些都意味著更節(jié)約的網(wǎng)絡(luò)成本

在網(wǎng)絡(luò)的整個生命周期中，以下固有成本都是應(yīng)當考慮的因素，包括建設(shè)、安裝及運行維護成本：

· 資本支出

· 布線與網(wǎng)絡(luò)組元，如插座、布線面板、跳線與接頭

· 電子設(shè)備，包括交換機、路由器及網(wǎng)卡

· 設(shè)備間的空間面積

· 安裝測試需要的人力成本

· 運行支出

· 電力供應(yīng)與空調(diào)系統(tǒng)

· 躉機，包括造成的損失與恢復(fù)成本

· 網(wǎng)絡(luò)管理，包括網(wǎng)絡(luò)改動成本

· 為提高帶寬升級而必須的重新布線成本

高帶寬光網(wǎng)絡(luò)與銅網(wǎng)絡(luò)的安裝成本已經(jīng)相當

在早期的光纖企業(yè)網(wǎng)應(yīng)用中，光收發(fā)器與介質(zhì)轉(zhuǎn)換器（光電轉(zhuǎn)換）的價格極端昂貴，使得銅網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)成本跟有吸引力。光纖技術(shù)的進步與生產(chǎn)規(guī)模的擴大已經(jīng)使得光纖、光學(xué)器件降低到非常有競爭力的程度。在這期間，光纖系統(tǒng)也向人們展示了其對安裝空間和電力需求低的特點。銅纜系統(tǒng)平均每端口需要10-15瓦功率，而光纖系統(tǒng)只有1-2瓦每端口。正因為這個原因，銅纜系統(tǒng)的端口密度只有每快接口卡4-6端口，而光纖系統(tǒng)的SFP+收發(fā)器可以達到48端口每接口卡。與此同時，企業(yè)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)由10 Mb/s劇增至10 Gb/s。在光纖系統(tǒng)剛問世的1980年，銅纜還足以提供所需的帶寬與傳輸距離能力。對比之下，今天千兆、萬兆以太網(wǎng)的帶寬需求已經(jīng)對銅纜的傳輸能力帶來了巨大壓力，導(dǎo)致其制造、安裝測試成本大大增加，使得銅纜網(wǎng)絡(luò)的安裝測試成本已經(jīng)與光纖網(wǎng)絡(luò)達到相當水平。

光纖網(wǎng)絡(luò)比銅纜網(wǎng)絡(luò)的運營成本低

光纖系統(tǒng)無需很多環(huán)境要求，又由于其出色的傳輸距離，需要的轉(zhuǎn)接設(shè)備也很少，因此其對功率的要求很低。而銅纜系統(tǒng)的阻抗中，特別是10Gb/s系統(tǒng)使用DSP的時候，功率需求是非常大的。在高端口密度的銅纜應(yīng)用中，功率消耗不僅巨大而且還會伴生巨大的發(fā)熱，這對空調(diào)系統(tǒng)又是一個巨大的挑戰(zhàn)。更高功率的消耗對會使空調(diào)系統(tǒng)與UPS系統(tǒng)的運行成本大大增加。光纖系統(tǒng)的高端口密度能力對安裝空間的要求低，可以為象數(shù)據(jù)中心這樣位于租金昂貴地區(qū)的應(yīng)用節(jié)約大量運行成本。此外，光纖系統(tǒng)的高可靠度也是降低成本的另一個重要方面。

光纖系統(tǒng)為您提供低的網(wǎng)絡(luò)管理成本

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心設(shè)計的一個重要原則就是靈活性，靈活性可以大大降低網(wǎng)絡(luò)管理成本與時間。數(shù)據(jù)中心經(jīng)常需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求進行重新配置，由于光纜細小的結(jié)構(gòu)、巨大的傳輸能力，可以為網(wǎng)絡(luò)提供很多冗余的連接，一旦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化需要可以隨時投入工作。

網(wǎng)絡(luò)升級是最重要的一項運行成本。如圖2所示，光纖網(wǎng)絡(luò)的生命周期比銅纜網(wǎng)絡(luò)要長很多。在相當長的使用時間里，由于光纖巨大的帶寬潛力，可以很好的滿足網(wǎng)絡(luò)對帶寬不斷增長的需求，僅這一點就可以為您省下大量運行成本。而對銅纜網(wǎng)絡(luò)，只有不斷費時費錢地重新布線才能滿足日益增加的帶寬需求。

如果我們考慮運行成本及網(wǎng)絡(luò)安裝成本，在整個生命周期里面光纖網(wǎng)絡(luò)的成本要比銅纜網(wǎng)絡(luò)低很多。想要進一步了解有關(guān)光纖網(wǎng)絡(luò)與銅纜網(wǎng)絡(luò)的相對成本信息請參考Telecommunications Industry Association （TIA）的Fiber Optic LAN Section （FOLS）成本模型。

結(jié)論

當前，光纖網(wǎng)絡(luò)可以提供比UTP銅纜更高的帶寬與傳輸距離的觀念已經(jīng)被大家逐漸了解。在本文中我們向大家展示了光纖的高性能還可以通過降低網(wǎng)絡(luò)安裝測試及運行成本的方式為您節(jié)約成本。鑒于對網(wǎng)絡(luò)帶寬的巨大需求還將持續(xù)下去，安裝UTP銅纜的成本已經(jīng)顯著地提高，如今選擇高帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為比選擇銅纜方案更具性價比的選擇。