万兆非屏蔽铜缆 技术与应用分析一

　　用王朔的小说《一半是海水，一半是火焰》的名字来描述万兆非屏蔽(UTP)铜缆的现状非常到位:关于双绞线铜缆万兆以太网标准IEEE802.3an的探讨点燃了火焰，技术领先的几家布线厂商于上半年争先推出相关产品成为了助燃油料，火焰的这半热闹非凡;标准尚未颁布、串扰等技术问题仍比较棘手、部署成本还较高等成为人们驳斥对方的武器，而用户少得可怜成为最现实的深深海水。

　　水火不相容，是火焰蒸发海水，还是海水淹没火焰?

　　燃烧的火焰

　　多种迹象表明，万兆非屏蔽铜缆技术之火正在燃烧。

　　首先，标准进展顺利。当2002年6月，IEEE通过光纤支持万兆以太网的标准被最终批准之时，双绞线铜缆上是否可以支持万兆以太网就已经成为需要讨论的重要话题。IEEE在2003年1月专门就这个问题成立了研究小组，目前这方面的消息也很受关注。事实上，万兆铜缆的标准有两个，即IEEE 802.3ak(即10GBase-CX4标准)和IEEE 802.3an(10GBase-T)。前者为在同轴铜缆上实现万兆以太网传输，已经在2004年3月获得了批准，但传输距离被限制在15米之内;后者是在双绞线铜缆上实现万兆以太网，它又有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线之分，而非屏蔽双绞线支持万兆传输正是这篇文章的主角。据悉，这一标准工作进展顺利，按照进程，在明年7月，标准将获得批准。这无疑将极大地推动双绞线万兆铜缆技术的发展。

　　其次，产品争相问世。布线领域一直是这样，尽管最终标准还没有颁布，但领导厂商总是有一些新的研究成果，并且在标准颁布前就拿出在性能上“超过标准规定”的产品，在万兆非屏蔽铜缆产品中表现得更为突出。泰科电子、康普、西蒙、Molex、Belden CDT、泛达等厂商都推出了相关产品，给已经点燃的火焰添足了燃料。更为欣喜的是，在西蒙最近发布的新闻中有这样一个信息点值得关注，即目前在全球范围内西蒙已为用户安装了超过100万个支持未来万兆应用的铜缆信息点，这其中包括了至少50万个非屏蔽铜缆信息点和超过50万个屏蔽铜缆信息点。

　　再有，万兆增长迅速。布线系统作为网络的基础，其发展与网络设备有直接关系。换句话说，新的布线系统技术的诞生与发展，完全是网络应用高速发展带来的新要求。那么，我们看一下IDC对不同端口以太网交换机销售的预计(详见下图)。从图中可以看出，从2002年开始，万兆端口销售数量逐年增多，相信随着技术的成熟，万兆非屏蔽铜缆一定会为整体万兆端口的增长贡献力量。西蒙公司技术支持李常力先生表示，“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，随着万兆双绞线铜缆技术标准在明年夏天颁布，从今年起万兆铜缆技术在国际、国内就开始得到一些应用，综合考虑网络应用的普及，该技术会在2007到2008年得到大发展。”　

　　冷冷的海水

　　事情往往都有两个方面，万兆非屏蔽铜缆技术似乎更明显一些。火焰的另一面，冷冷的海水依然存在，并且不浅。

　　在布线领域技术一直比较领先的泰科电子公司虽然推出了万兆非屏蔽铜缆产品，但该公司表示，由于采用一些新的设计来解决串扰问题，生产成本也会提高，因此就目前的研究表明，利用屏蔽布线解决方案可以有效地消除串扰的影响，提高信噪比，而且屏蔽系统是相对成熟的布线系统，对用户来说是一种好的选择。显然，就目前来讲，他们更建议用户采用万兆屏蔽系统。百通公司上海办事处应用专员王为认为，万兆主要是针对部分对传输速率有超高要求的用户而开发的，相信不会和“6类替代超5类”有类似性，也不会成为市场的主角。

　　中国电子科技集团公司第二十八研究所张豫沛先生更是给万兆非屏蔽铜缆泼足了冷水。他讲，“在现阶段以及相当长时期内，万兆真正应用于桌面的需求量小于10/100/1000Mbps到桌面的需求量，万兆非屏蔽铜缆布线系统，其合理的使用量也相应有限。在综合布线系统的配线子系统中，若个别需要规划10GBase-T到桌面，则暂不宜用UTP。无论把万兆UTP布线系统说得多么如花似锦，它总归是进入UTP性能极限，对外界的异常也非常敏感。光纤具有冗余大、富有弹性、安全性高、安装难度小等特点，有了光纤作为选择，何必要挑战非屏蔽双绞线这个极限?综合布线系统是为计算机网络应用服务的，而不是为最先进性而布线的，建筑物布线是基础建设，不是试验场。在此需要指出的是，万兆真正大量应用于桌面是比较渺茫的。”记者也就这个话题与国内几家布线安装商进行了交流，“我们对万兆非屏蔽铜缆布线系统很关注，但我们还没有真正安装过产品。”成为了普遍说法。

　　的确，万兆非屏蔽铜缆在国内用户尚少这是事实，但是任何新鲜事物都有个起步的过程，把眼光放到足够远来看待这个问题更有意义，现在关键要看它是否有足够的优势来说服用户选择它。万兆非屏蔽铜缆是否已经跨越了技术的门槛?其未来的应用会集中在哪些领域?选型和实施要注意些什么?这些问题都需要探讨。

　　跨过了技术门槛

　　串扰问题是非屏蔽铜缆支持万兆应用要解决的最大问题，因为一个电缆外皮内部不同线对之间的串扰一直是一个问题，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。由于万兆非屏蔽铜缆使用的传输频率非常高(目前所要求的是500MHz)，因此外部线缆近端串扰(即外来串扰，ANEXT)问题就更为严重，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事实上是一样的，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。

　　对于这个问题，各布线厂家高度重视，推出的万兆非屏蔽铜缆系统在电缆、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、改变四对电缆的相对位置、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。“通过采用精确纽绞技术、独特的内锯齿外皮结构以及其他专利技术来解决串扰问题。”SYSTIMAX亚太区技术总监Russell Julius先生这样表示。百通公司王为讲到，“我们公司提供的线缆使用了一项极具创意的SpiralFleX设计，通过增加线缆间距的随机性来减低相邻线缆间的串扰。系统中的模块采用了一项名为Matrix的数据中心及配线架电路布局设计专利技术，显著地降低了模块间的串扰。”具体来讲，他们采用了一个叫做X-Bar的技术，它是一个线对定位装置，在将线对卡到10GX模块上的IDC上时，可确保每一个UTP线对的准确定位。在模块内采用了一项专利的FlexPoint 印刷电路技术， 将补偿电路直接放置在插头的触点位置。

　　西蒙公司技术支持李常力先生也对这方面作了具体介绍，除提供7类、屏蔽万兆6类两种方案外，对于非屏蔽的万兆布线系统，在产品和工程实施两个方面，通过以下措施排除外来串扰的影响:改善插入损耗(降低1dB插入损耗的效果相当于缓解1dB外来串扰)、不要过分捆绑线缆、分离线槽或分离配线架、采用新的DSP技术、工作区面板和配线架内端口隔离、优化线缆的结构，这些方法的综合运用可以减少外界串扰影响。

　　Molex企业布线网络部亚洲技术总监Steve Smitham在6类布线安装方法中建议，不要在走线中形成完美的电缆捆，而是应该在电缆组内部的电缆中采用比较随机的绞距，这样有助于不会在不同电缆内部非常长地平行敷设线对，降低外来串扰的影响。事实上，这一方法也同样适用于万兆非屏蔽铜缆系统，似乎已经成为多个厂家采用的方式之一。

　　由此可见，曾经困扰万兆非屏蔽铜缆的串扰问题在各厂家的努力下似乎已经不再表现得那样突出。但需要说明的是，虽然有了多种解决这一问题的方法，但技术的进步并无止境，更简单、更有效的解决之道一直值得追求，并且能够更大程度降低成本的方法值得期待，因为这样为说服用户采购万兆非屏蔽铜缆提供了更充分的理由，尤其是越来越多的用户已经开始从TCO和ROI角度考虑采购。

　　产品走在标准前

　　身为IEEE、TIA多个标准委员会成员的西蒙全球网络应用市场经理Carrie Higbie表示，“双绞线铜缆万兆以太网标准(IEEE 802.3an)的制定正在顺利进行，并将于2006年7月如期颁布。”正如前文所说，虽然标准还没有推出，但很多公司已经推出了相关产品，现在购买这些产品可靠吗?类似这样的问题如何回答呢?　　

　　实际上，很多人在布线领域标准的认识上有偏差，标准只是对所有产品在性能上具有普遍约束力的“基本”规定，刚刚达到标准可能表示只是“及格”，而技术领先的厂商一般都有员工参与标准的制定，其推出的产品往往要超出标准很多，甚至达到“优秀”的程度。正因为此，布线领域的标准往往都要落后于产品，而先于标准之前问世的产品性能一般都会超出后来所颁布的标准中的规定。SYSTIMAX公司Russell Julius先生讲，SYSTIMAX各个解决方案都是基于标准并富有余量，当然也会随着时间的推移而更新及提高其性能。西蒙公司技术支持李常力先生也表示出类似的观点，“西蒙公司一直深入地参与国际相关组织对万兆产品的标准制订工作，如TIA、ISO及IEEE等。基于对网络传输标准草案和UTP布线系统传输能力的深入研究，西蒙万兆UTP布线产品自2003年推出以后，就保证产品符合并超过最终标准的技术要求。比如最初，西蒙的万兆非屏蔽产品的使用带宽高达625MHz，这已经超过了目前所要求的500MHz的范围。当然，西蒙公司产品也会根据布线标准的发展不断优化产品性能，使之继续保持领先的技术指标。”