综合布线产品发展 从同轴电缆到光纤技术

　　综合布线专家把综合布线相关产品和技术在中国发展情况做些介绍,回顾二十多年的历史.

　　1 同轴电缆、环形系统时代

　　20世纪80年代末90年代初，在RJ45还没有流行之前，数据传输主要采用的是同轴电缆，同轴电缆最早应用于有线电视网络中。它比双绞线具有更好的屏蔽性，所以它可以以较高的速率传输较长的距离。它用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体(一根细芯)外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制造的。外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆。

　　同轴电缆的最里层是内芯，向外依次为绝缘层、屏蔽层，最外层则是起保护作用的塑料外套，内芯和屏蔽层构成一对导体。同轴电缆一般采用共模传送数据，可分为基带同轴电缆(阻抗为50Ω)和宽带同轴电缆(阻抗为75Ω)。基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆两种，都用于直接传输数字信号;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输，也可用于不使用频分多路复用的高速数字信号和模拟信号传输。闭路电视所使用的CATV电缆就是宽带同轴电缆。同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。

　　早期的以太网10Base2和10Base5是使用同轴电缆传输信号，采用的不是现在流行的星形网络拓扑结构，而是采用总线型网络拓扑结构，计算机内的网卡使用T型的BNC连接器与网络连接，安装比较麻烦。不能不提的是当年安普为10Base5网络设计同轴粗缆分接器(Vampire Clamp)，又为10Base2网络设计了同轴细缆分接系统(Thinnet Tap)，有效的解决了加装设备而不用停机的难题，为业界做出重要贡献。

　　20世纪80年代末，IBM推出令牌网的计算机网络系统。与以太网不同，它是以屏蔽150欧姆双绞线为主要传输媒体。它的网络拓扑结构是一个环形系统，但是其物理结构却是一个星型的布线系统，流行了很长一段时间。作为全球最大的连接器生产厂商，安普是当时IBM主要令牌网部件的供应商，IBM系统中大部分的连接器件都由安普生产。

　　当时全球的以太网、令牌网布线市场，安普的连接器和网络分接系统占有市场份额超过一半。当年安普在中国主办安装培训，把国外技术引入中国，是中国早年计算机网络布线的启蒙者。如今，同轴电缆系统和屏蔽150欧姆双绞线的布线系统都已经成为历史。

　　1998年，同轴细缆分接系统，用于10Base2网络(如图1所示)。

　　1992年，IBM系统连接器(如图2所示)。

　　1996年，同轴粗缆分接器，用于10Base5网络;1992年，用于10Base2网络的收发器;1993年，用于10Base5网络的收发器(如图3所示)。

　　1993年，安普布线不平衡变压器(如图4所示)。

　　20世纪90年代初，光纤连接器主要以ST型连接器为主，光纤系统则主要采用点对点和环形系统，在ISO国际标准内，开展了一场ST型连接器与SC型连接器的争论。以AT&T为首的一方认为ST是当时最流行的光纤连接器，当然应是标准里的光纤连接器。安普与日本NTT则质疑ST型连接器的可靠性。争论结果是在新建系统内建议使用SC，原有系统可继续使用ST。ISO的标准确立了SC连接器的市场地位。

　　与此同时，光纤分布式数据接口(FDDI)网络是主要的主干光纤网。FDDI的系统有一特点，在它的双环形的主干网内，如其中一台机器因种种原因停机，它是可由系统内的光开关把系统回路，网络如常工作。安普在当时的光纤系统连接器方面，也占据了主要的市场份额，尤其是安普的FDDI光旁路交换机(光开关)，占据了全球大约七成的市场份额。

　　1998年，FSD连接器和插头，应用于FDDI系统(如图5所示)。

　　图5

　　1991年，Opimate Crimp 光纤接续器;1995年，CORELINK 光纤接续器(如图6所示)

　　2 双绞线成为主流

　　20世纪90年代初，作为一家以语音传输为主的公司，AT&T 最早提出使用100欧姆的非屏蔽双绞线作为传输媒体，为大楼提供一个综合布线系统(PDS)。早期的PDS是主要采用AT&T的110接线系统，后期因为10Base-T开启流行，RJ45连接器渐渐取代了110接线系统。

　　当年，非屏蔽双绞线系统的传输速度不高，但是由于这个系统对于客户来说比较方便，可以在相同的布线平台支持多种应用，例如以太网、令牌环网、大型计算机系统、ATM、ISDN、POTS、Arcnet、Appletalk、RS232系列串行通信系统等，因此综合布线系统逐渐开始流行，而RJ45则成为标准化的连接器。90年代中期，大批厂商进入这个领域，并开始生产综合布线产品。从3类10BaseT及语音系统、4类令牌网系统，5类数据系统开始，100欧姆的双绞线布线系统逐渐成为标准的布线系统。铜缆系统从3类发展到7类，从原来的支持10M， 16M， 100M，1000M，发展到现在的支持万兆传输的系统。

　　然而，当年由于要与语音系统兼容，在RJ45连接器内安排4-5 成为一对，3-6成为另一对，种下在高速传输时的串扰和回波损耗的技术难题。加上RJ45连接器原设计并不是高速连接器，因此增加了当时6类系统设计的难度，到了万兆系统，问题就显得更加明显。因此在7类系统的设计中，已经不采用RJ45的连接器了。

　　光纤方面，90年代中期，各厂商开发出更多种类的光纤连接器。这其中，以更小体积、更易散热的小型光纤连接器最为流行。例如MT-RJ连接器、LC连接器、MU连接器等。LC型连接器是Bell(贝尔)研究所研究开发出来的，采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模SFF方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。

　　3 未来——布线技术蕴藏变革，光纤时代即将来临

　　即便是在国内电脑已逐渐普及的90年代，恐怕也没几个人敢想象网络与大家的生活会走得如此贴近。网络普及的初期，网络应用还处于网页浏览、文件传输的水平，这时对网络带宽的要求相对较低。随着视频、音频等网络应用的快速发展，现在对于布线系统的带宽及响应时延都提出了更高要求。这也是目前6类、7类线以及光纤等高带宽线缆应用快速增长的主要原因。如今，如果网络不畅，不仅会打乱人们早已养成的联网生活习惯，对很多企业来说更意味着无法挽回的经济损失。也正因如此，人们对于综合布线质量的重要性有了全新认识。不过在多数人眼中看似平静的布线领域，实则正在经历新一轮的技术变革。

　　(1)万兆铜缆产品已步入实用阶段

　　现在千兆以太网应用已经普及，6类及超5类铜缆系统已经成为用户普遍采用的成熟系统，而且国内用户对于屏蔽系统的接受程度也在不断提高。不过随着网络应用的快速发展，对于网络传输性能也提出了更高要求，IEEE 10G BASE-T以太网标准的正式通过，使得万兆以太网也由概念逐渐步入到实用，而一些用户已经开始采用带宽高达500MHz，并已很好解决了线外串扰问题的万兆铜缆系统。虽然它的大规模普及还有待时日，不过这一进程已经迈出了重要一步。

　　(2)高密度布线产品受青睐

　　对于很多数据中心来说，由于业务的不断发展，要不断增加新的交换机、机架、配线架等设备进来，用户面临如何提高机房空间利用，最大限度提高网络容量、如何解决数据中心的散热等问题。而高密度布线系统在单位空间内可以提供数倍于传统系统的端口数量，从而节省了网络设备所占用的空间和成本。作为高密度连接的行业领导者，针对企业级数据中心区别于普通商业建筑的这些特殊或更严格的需求，泰科电子安普布线借鉴电路板连接技术用在结构化布线的应用中，设计和开发了一系列专为数据中心布线而设计的解决方案——专利技术的高密度铜缆MRJ21双绞线布线系统、高密度的光纤MPO布线系统、以及数据中心线缆管理Hi-D解决方案。在减少系统停机时间和设备空间以及布线管理等方面提供了非常好的数据中心解决方案。不但节省机柜，管道的空间，也能提升整个数据中心布线的密度和布线的安装效率。预端接的主干电缆、模块化的耦合器插盒以及集中的连接电缆提供了简单的即插即用的安装，同时减少了数据中心迁移过程中电缆的浪费，更加环保。高密度连接器在很小的空间提供更多的端口，高可靠性提供真实的数据传输。结合安普布线AMPTRAC智能布线管理系统，安普布线数据中心的铜缆和光纤系统解决方案提供了一个智能的布线网络，实时的跟踪布线系统和连接器件并减少当机时间。同时，安普布线还为数据中心布线提供高密度的线缆管理系统，系统具有高密度、美观整洁、方便散热等等特点，支持水平和垂直两种管理方式，为数据中心有序、整齐的线缆管理提供可靠的解决方案。

　　(3)布线产品具有更强的针对性

　　由于用户的使用环境、应用需求存在很大差异，对布线系统也提出了很多特殊要求，满足不同用户差异化需求的布线产品正在不断推出和发展。例如在一些生产环境中，震动、电磁干扰，以及不稳定的温、湿度变化，化学腐蚀，普通以太网布线系统难以提供性能和可靠性上的保障，这就需要有相应产品来应对这种环境。而对于一些结点数在500以上的较大规模的公司，传统的布线管理方式难以对网络连接状况做到实时有效的管理，而这正是智能布线系统可以解决的。因而针对不同应用需求所出现的新技术、产品，有着很大的发展潜力。

　　(4)光纤布线的时代已经来临

　　随着人们对于带宽、传输速度的要求越来越高，更高速连接的产品也成为各厂商研发的重点。然而，铜缆到了7A类系统，系统性能已经达到了极致，已经不能适应未来大型数据中心的要求。未来服务器对于带宽的要求也会越来越高，因此，光纤的连接将会被更多的采用。国际标准上，40G的标准也已经确定，光纤将取代铜缆成为下一代布线的主流。

　　当然，光纤取代铜缆并不会一蹴而就，而是一个循序渐进的过程。现在，铜缆接入(包括线缆、连接器以及有源设备)在成本方面仍然低于光纤系统，这也决定了在一段时间内铜缆仍将是市场的主角。然而，我们不可回避的是包括铜在内的很多矿产资源价格将不断攀升，随着国际铜价的快速上涨，铜缆接入的价格优势正在逐步丧失。而光纤的主要原料为石英玻璃，并不会因为材料稀缺而导致制造成本的快速上升。一旦国际市场每吨铜的价格达到2万美金的水平，铜缆接入相对光纤的价格优势将不复存在，光纤取代铜缆也自然会水到渠成。

　　实际上，从近年的市场数据统计看，光纤系统的份额增长已经明显加快。出于投资保护、业务保证等方面的考虑，电信运营商以及接入服务提供商在新建或升级网络时，会优先选择光纤系统。而且像金融、军队等众多行业用户的专网建设中，也在大量采用光网技术。

　　其实，光纤系统的应用也并非只是这些企业用户的专利，家庭用户的多媒体应用也是拉动光通信市场增长的重要力量。在欧洲、北美以及我们周边的日本、韩国等国家和地区，光纤到户已经大规模实施，实现了视频、语音及数据的三网合一，这一传输方式可为用户提供普通DSL业务10倍以上的带宽。而我国电信运营商及广电运营商也已开展了FTTH(光纤到户)的局部试点工作，一旦时机成熟进行推广，家庭用户便可以体验到高带宽传输方式所带来的高质量视频服务。事实上家庭用户的多媒体应用相比企业普通办公应用，对高带宽网络的需求也更为迫切，这也决定了家庭应用将成为光纤技术得以快速普及的重要推动力。

　　相比铜缆传输光纤具有衰减小、高带宽的优势已为众人所知，不过其在接续的方便程度上还与铜缆有一定差距。利用压线钳这样简单的工具，用户就可以进行铜缆连接线的制作，而光纤连接线的制作则需要专用的工具，而且制作中还有打磨、胶粘等工序，相对复杂的制作也制约了光纤在短距离接入方面的应用。不过，业内厂商已对这一问题给予了重视，安普布线就推出了压接型免打磨光纤连接器，不需要胶粘和打磨，使各类标准光纤的端接变得非常简单，在业界的共同努力下，光纤接续的问题将会逐步得到改观。

　　此外，人们对于光纤材料的研究也并未停止，例如经历了多年研制的塑料光纤技术，现在已经开始在一些电器产品中已得以运用。此类光纤的连接线制作相对简单，而且生产成本也比较低，如果发展成熟，将更适合于局域网中短距离通信、室内设备的连接，这样也可与玻璃光纤形成很好的优势互补。

　　随着光纤技术的发展，光纤系统在总体拥有成本、接续的方便性方面都将得到进一步改善，光纤也必将超越铜缆，成为未来网络系统的主角。