淺析相鄰線纜串?dāng)_對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響

　　30年前，Bob Metcalf 關(guān)于“以太”作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇榈?br /> 想法促使了寬帶世界的誕生。
　　當(dāng)時(shí)，這一科技基于兩種同軸電纜：粗同軸和細(xì)同軸。粗同
軸以太網(wǎng)能傳輸至500米的距離（定義為10Base-5）。將粗同軸技
術(shù)應(yīng)用于辦公局域網(wǎng)絡(luò)不久，人們就都意識(shí)到了它存在的技術(shù)問
題：過大的線纜轉(zhuǎn)彎半徑；用來提供導(dǎo)體連接的、夾在粗同軸上
的金屬夾具非常敏感；龐大的連接終端、昂貴的收發(fā)器等等。但
是，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，如果傳輸長(zhǎng)度超過細(xì)同軸以太網(wǎng)的距離
限制，除了粗同軸以外沒有更合適的解決方案。
　　相比之下，細(xì)同軸以太網(wǎng)（也被稱為“便宜的網(wǎng)絡(luò)”或10Base-2，因?yàn)槟軅鬏?00米距離）就比較可
行。細(xì)同軸以太網(wǎng)可以在185米的距離內(nèi)最多連接30臺(tái)電腦。傳輸速率為共享傳輸速率10M比特/秒。收發(fā)器
與網(wǎng)卡集成在了一起，連接通道只需要簡(jiǎn)單的無源T頭。這種方案與當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比都非常節(jié)約成本和
空間，只是其性能差得多。
　　那么，今天的網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)意義的以太網(wǎng)到底有什么不同？
　　第一個(gè)重要的區(qū)別是同軸電纜是屏蔽的（我們?cè)诤竺鏁?huì)進(jìn)一步討論到這個(gè)特性）；而今天，盡管有些
用戶堅(jiān)持采用屏蔽技術(shù)，仍然有高達(dá)85%的已經(jīng)安裝的網(wǎng)絡(luò)采用的是非屏蔽雙絞線（UTP）系統(tǒng)。
　　10年后的80年代末化布線徹底打破了以前的布線結(jié)構(gòu)：與采用一根電纜和與之連接的若干T型適配器連
接30臺(tái)(現(xiàn)實(shí)中一般10臺(tái))電腦不同，我們現(xiàn)在是通過獨(dú)立的電纜把分配中心與每臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來。結(jié)構(gòu)
化單獨(dú)布線布線概念和結(jié)構(gòu)使得我們今天可以以如此高的傳輸速率進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸–每個(gè)用戶千兆位比特級(jí)
別的獨(dú)享帶寬！
歷史和未來
　　回顧歷史，在以太網(wǎng)發(fā)明（1974）的15年以后（1989），布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)迅速 “結(jié)構(gòu)化”，由總線變
為星型結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在， 由于10Gb萬兆網(wǎng)絡(luò)需要新的網(wǎng)絡(luò)特性，看起來在另一個(gè)15年后的2005年，我們將再一
次經(jīng)歷布線的巨變，如屏蔽技術(shù)將再次成為主流。
　　我們知道，不論您安裝的是超五類還是六類系統(tǒng)，他們都可以平滑地沿著10M/100M/1000M以太網(wǎng)系統(tǒng)
間升級(jí)。但同時(shí)，現(xiàn)存的六類和超五類系統(tǒng)又都不適合用于10G萬兆以太網(wǎng)絡(luò)傳輸。也就是說，在超五類、
現(xiàn)存的六類系統(tǒng)與七類系統(tǒng)之間有一道不可逾越的鴻溝–萬兆以太網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。據(jù)預(yù)測(cè)，2005年六類系
統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)了布線市場(chǎng)60%以上的份額。但事實(shí)是，所有已經(jīng)安裝的六類系統(tǒng)其實(shí)只能做與超五類系統(tǒng)一樣
的事情，那就是傳輸最大1Gb即千兆帶寬的以太網(wǎng)絡(luò)，不能更大。這對(duì)那些最近剛剛投資于六類系統(tǒng)的用戶
絕對(duì)是個(gè)壞消息；而那些堅(jiān)持超五類解決方案或者干脆投資最高端的七類系統(tǒng)的客戶則比較幸運(yùn)，前者雖
然也無法運(yùn)行萬兆以太網(wǎng)絡(luò)，但是起碼節(jié)省了投資，而后者則一步到位，其安裝的系統(tǒng)絕對(duì)可以支持未來
的萬兆以太網(wǎng)絡(luò)。
　　我們可以預(yù)測(cè)，所有人都將或早或晚過渡到萬兆以太網(wǎng)絡(luò)，不論他原來安裝的是超五類系統(tǒng)還是六類
系統(tǒng)。新的解決方案將必然流行：不是增強(qiáng)型萬兆六類系統(tǒng)，就是七類系統(tǒng)。上圖演示了康寧公司針對(duì)目
前及未來需求的解決方案升級(jí)之路。
　　而從技術(shù)角度講，10G萬兆傳輸?shù)奈磥碛袃煞N可能：UTP系統(tǒng)或者繼續(xù)流行，或者被徹底淘汰。第一種
可能的基礎(chǔ)是UTP已經(jīng)被大量安裝的現(xiàn)實(shí)。舉例來說：雖然和50um的光纖相比，62.5um光纖的傳輸速率低得
多而且價(jià)格更貴，但是因?yàn)榇罅康?2.5um光纖的安裝影響了以后的項(xiàng)目，它現(xiàn)在仍然在被廣泛使用。同樣
的現(xiàn)象也可能會(huì)出現(xiàn)在銅纜布線世界中：人們采用更新更好技術(shù)的惰性可能阻止或滯緩屏蔽系統(tǒng)的流行。
人們經(jīng)常按照以下思維進(jìn)行決策：只要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行基本正確，就不會(huì)想到盡早采用那些只有采用高度復(fù)雜的
設(shè)備才能測(cè)量的新產(chǎn)品。下面我們通過著名的香農(nóng)定理來講述一下屏蔽與非屏蔽雙絞線的理論傳輸能力差
異。
香農(nóng)定理
香農(nóng)定理表述如下：
　　◆　屏蔽系統(tǒng)和非屏蔽系統(tǒng)方案之間有明顯的差異；　　　　
　　◆　非屏蔽系統(tǒng)在500MHz的帶寬時(shí)變平坦，而屏蔽系統(tǒng)依然上升；　　　　
　　◆　傳輸能力的差異約為100%（在500MHz帶寬）；　　　　
　　◆　頻率越高，越容易出問題。 　　
　　其他因素對(duì)于成功數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾砸苍絹碓矫黠@：ISO/IEC 正在制定關(guān)于電磁兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)
于同軸電纜及其網(wǎng)絡(luò)我們已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同樣，我們可以期待數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)有類似的規(guī)定(class E1)。預(yù)
計(jì)的結(jié)果將是：只有屏蔽系統(tǒng)才能滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定而可以使用。
　　F/UTP和S/FTP的性能看起來一樣，這對(duì)于PS NEXT是正確的。但是對(duì)于其它因素如PSFEXT，情況就不一
樣了。基于不同的電氣傳輸特性，不同纜類有本質(zhì)區(qū)別。 　
　　考慮理論的極限（香農(nóng)），F(xiàn)/UTP和S/FTP的性能相當(dāng)，UTP則不然。F/UTP和S/FTP的PSFEXT類似；UTP
就差多了。F/UTP的PS NEXT介于S/FTP和UTP之間。
鄰線對(duì)串?dāng)_
　　2005年初，圍繞UTP的適用性出現(xiàn)了另一個(gè)問題。人們?cè)谘芯磕切┮呀?jīng)安裝的系統(tǒng)在短于55米場(chǎng)合的10
G萬兆傳輸問題時(shí)，針對(duì)AFEXT干擾仍然沒有找到解決方案。當(dāng)大功率的信號(hào)進(jìn)入較短的電纜時(shí)，這根纜在
另一端將對(duì)相鄰的或綁扎在一起的其它纜產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。很明顯，這種影響無法補(bǔ)償。一種想法是當(dāng)信號(hào)
是發(fā)射到一根短電纜時(shí)降低信號(hào)的功率。這種方法看起來可行，但這會(huì)導(dǎo)致此鏈路運(yùn)行在非常有限的BER
（比特誤碼率）情況下。這意味著，如果有源器件功率的設(shè)置和長(zhǎng)度不符或其他無法預(yù)計(jì)的影響（如不甚
理想的平衡線對(duì)或電磁感應(yīng)），我們不得不考慮信號(hào)重復(fù)發(fā)送問題。
　　在傳輸特性方面，S/FTP (PiMF), F/UTP 和 U/UTP等形式的雙絞線之間有著本性的差異。成功傳輸萬
兆網(wǎng)絡(luò)的最關(guān)鍵因素是“鄰線對(duì)串?dāng)_（Alien crosstalk）”。這種串?dāng)_不是線纜內(nèi)部不同線對(duì)之間的串
擾，而是從外界線纜吸收到的干擾信號(hào)。外界的干擾信號(hào)可以來自相鄰線纜，或者有源設(shè)備。與線纜內(nèi)部
串?dāng)_比較，這種串?dāng)_無法通過調(diào)節(jié)有源設(shè)備參數(shù)進(jìn)行抵消，因?yàn)樗c安裝的不同情況相關(guān)，根本無法預(yù)
測(cè)。降低這種串?dāng)_的唯一選擇是改進(jìn)線纜的設(shè)計(jì)。
　　這是為什么有以下非常有趣的現(xiàn)象：新的UTP設(shè)計(jì)不同以往，而且它們?cè)谄疵７缕帘蜗到y(tǒng)。那些沒有
10G萬兆屏蔽解決方案的廠商力推10G UTP系統(tǒng)，他們的客戶也很自然地跟隨。結(jié)果導(dǎo)致UTP系統(tǒng)很輕易地與
STP并列為萬兆解決方案，雖然其實(shí)它可能根本不是保證未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最佳選擇。
　　設(shè)計(jì)非屏蔽系統(tǒng)線纜時(shí)，鄰線對(duì)串?dāng)_ (包括近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_，ANEXT 和 AFEXT) 已經(jīng)成了關(guān)注的
焦點(diǎn)?；谝粋€(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)：線芯之間距離增加將弱化串?dāng)_，產(chǎn)生了眾多不同的方案。有些廠商采用塑料
填充在護(hù)套下的線芯周圍，另一些采用不對(duì)稱的內(nèi)部分離骨架分開線對(duì)，第三種方案是將電纜護(hù)套的內(nèi)表
面設(shè)計(jì)成不平的齒狀結(jié)構(gòu)。采用前面兩個(gè)方案將導(dǎo)致線纜不再是均勻的圓形。所有三種方案都將導(dǎo)致線纜
的平均直徑顯著變大。
總結(jié)
　　任何有源設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)都應(yīng)該是：當(dāng)其經(jīng)過銷售渠道被安裝以后，應(yīng)該立刻能夠運(yùn)行在已經(jīng)安裝的
布線系統(tǒng)中。以往的UTP 布線系統(tǒng)就是按照這樣的要求來安裝的。不幸的是，未來將不再是老式的超五類
或六類UTP 系統(tǒng)。目前STP 解決方案與UTP 系統(tǒng)解決方案處于相同的起跑線上，而STP 系統(tǒng)似乎擁有一定
的優(yōu)勢(shì)。其中STP 屏蔽萬兆解決方案將肯定可以支持萬兆系統(tǒng)，更不用提已經(jīng)被安裝的七類系統(tǒng)了。
　　事實(shí)已經(jīng)清楚表明，要想保證您的網(wǎng)絡(luò)將來能夠可靠地傳輸10G 帶寬，STP 系統(tǒng)才是合乎邏輯的選
擇。