編者按：上一篇講了以太網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和千兆以太網(wǎng)。本篇將對(duì)千兆以太網(wǎng)應(yīng)用、千兆網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)與銅纜布線系統(tǒng)、千兆以太網(wǎng)與光纜布線系統(tǒng)等方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
4.千兆以太網(wǎng)應(yīng)用
千兆以太網(wǎng)相比其他技術(shù)具有寬的帶寬的優(yōu)勢，并且仍具有發(fā)展空間，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織正在制定10G以太網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)基于以太網(wǎng)幀層及IP層的優(yōu)先級(jí)控制機(jī)制和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及各種QoS支持技術(shù)也逐漸成熟，為實(shí)施要求更佳服務(wù)質(zhì)量的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。伴隨光纖制造和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，千兆位以太網(wǎng)的傳輸距離可達(dá)百公里，這使得其逐漸成為構(gòu)建城域網(wǎng)乃至廣域網(wǎng)絡(luò)的一種技術(shù)選擇。
---- 主干采用千兆以太網(wǎng)的好處在于：千兆位以太網(wǎng)將提供10 倍于快速以太網(wǎng)的性能并與現(xiàn)有的10/100 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容。同時(shí)為10/100/1000Mbps 開發(fā)的虛擬網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 802.1Q以及優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)802.1p都已推廣，千兆網(wǎng)已成為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)主干的主流技術(shù)。
---- 1998 年六月已制定完成的第一個(gè)千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 802.3 以使用光纖線纜和短程銅線線纜的全雙工鏈接為對(duì)象。針對(duì)半雙工和遠(yuǎn)程銅線線纜的標(biāo)準(zhǔn) 802.3ab 于1999 年內(nèi)出臺(tái)。
---- 千兆位以太網(wǎng)將提供完美無缺的遷移途徑，充分保護(hù)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的投資。千兆位以太網(wǎng)將保留802.3和以太網(wǎng)幀格式以及802.3 受管理的對(duì)象規(guī)格，從而將使企業(yè)能夠在升級(jí)至千兆性能的同時(shí)，保留現(xiàn)有的線纜、操作系統(tǒng)、協(xié)議、桌面應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理戰(zhàn)略與工具。
---- 千兆位以太網(wǎng)相對(duì)于原有的快速以太網(wǎng)、FDDI、ATM等主干網(wǎng)解決方案，提供了另一條改善交換機(jī)與交換機(jī)之間骨干連接和交換機(jī)與服務(wù)器之間連接的可靠、經(jīng)濟(jì)的途徑。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員將能夠建立有效使用高速、任務(wù)關(guān)鍵的應(yīng)用程序和文件備份的高速基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)管理人員將為用戶提供對(duì)Internet、Intranet、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的更快速的訪問。
千兆位產(chǎn)品提供商，具有完整的千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品線，可契合用戶需求提供完整的解決方案。從核心的網(wǎng)絡(luò)主干交換機(jī)到邊緣的客戶機(jī)服務(wù)器千兆接入，有針對(duì)用戶需求設(shè)計(jì)的高性能的產(chǎn)品。如下我們給出一些典型的大樓、園區(qū)乃至城域網(wǎng)絡(luò)的解決方案。千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的部署，是一個(gè)非常引人注目的技術(shù)。目前,許多廠商的交換機(jī)把第2層交換和第3層交換融于一體,不論交換還是路由,都能提供至少1000pps的轉(zhuǎn)發(fā)速率,甚至有的產(chǎn)品還可達(dá)到2000pps。這些高性能的特點(diǎn)對(duì)于Intranet來講已顯得非常重要,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的局域網(wǎng)流量80/20自然法則(即80%的流量在本地工作組網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和20%的流量流向骨干網(wǎng))已經(jīng)過時(shí)。
千兆以太網(wǎng)高速的多層數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力是千兆以太網(wǎng)技術(shù)能提供最好的性能價(jià)格比的有力例證。不僅如此,千兆以太網(wǎng)技術(shù)對(duì)于降低網(wǎng)絡(luò)的長期擁有成本也是大有裨益的。
5.千兆網(wǎng)交換機(jī)
從1996年底開始,有些公司陸續(xù)推出集成了第2層交換和第3層路由的交換機(jī)產(chǎn)品,這種技術(shù)稱之為"多層交換(multilayer switching)"。它為第2層交換技術(shù)增加了路由層服務(wù),支持有選擇的廣播和組播抑制,支持VLAN及VLAN之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和防火墻功能,全面支持TCP/IP和IPX路由。
經(jīng)過將近4年時(shí)間的發(fā)展,這些功能不斷地得到了完善和加強(qiáng),使得多層交換機(jī)比傳統(tǒng)的路由器的性能價(jià)格比高出8至16倍。而新一代多層交換機(jī)以千兆以太交換技術(shù)為核心, 可以提供更加吸引人的性能價(jià)格比,是部門級(jí)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中替代傳統(tǒng)路由器的最理想的可以提供多層交換的交換機(jī)。同時(shí),其直接傳輸距離目前已達(dá)到130公里,完全可以實(shí)現(xiàn)以千兆以太網(wǎng)為骨干的大的企業(yè)局域網(wǎng),骨干傳輸速率為2Gbps(全雙工模式)。
值得一提的是,我國已有廠商(如深圳豐網(wǎng))在消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)后,現(xiàn)已推出同類產(chǎn)品,其網(wǎng)管特性、安全訪問控制等更適合于中國市場。同時(shí),其完善的售后服務(wù)和低廉的價(jià)格也足以使國內(nèi)用戶心動(dòng)。相信由于有了國內(nèi)廠商的參與競爭,多層千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的價(jià)格居高不下的狀況會(huì)很快改變,也必將進(jìn)一步推動(dòng)多層千兆以太網(wǎng)交換機(jī)的廣泛使用。
推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的主要因素推動(dòng)高速多層交換技術(shù)發(fā)展的最大因素是采用廉價(jià)的10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡的Interne t和Intranet的大量部署。目前的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)離傳統(tǒng)的c/s計(jì)算模式的層次結(jié)構(gòu)越來越遠(yuǎn),傳統(tǒng)的c/s模式的80/20流量法則已成為過去。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方面, 傳統(tǒng)的路由器加Hub或第2層交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)部署模式也將變成歷史。
另外,Intranet支持更加復(fù)雜的和對(duì)帶寬敏感的各種多媒體數(shù)據(jù)流,如數(shù)據(jù)、文件、圖片、動(dòng)畫、聲音和視頻等。一個(gè)Intranet最終用戶對(duì)帶寬的要求至少要比非Intranet 用戶多50%～100%。同時(shí),寬帶接入已成為發(fā)展趨勢。
目前,國內(nèi)10/100M快速以太網(wǎng)卡的價(jià)格已低至100元左右,所以,為最終用戶提供100 M的連接成本已經(jīng)到了用戶可以承受的水平。僅從價(jià)格角度來看, 用快速以太網(wǎng)接入已是一個(gè)"何時(shí)"的問題,而不是"是否"的問題。
另一個(gè)值得注意的問題是,為用戶提供快速以太網(wǎng)連接可以提供更多的帶寬余量來處理突發(fā)的交通量,這點(diǎn)是10BASE-T技術(shù)無法比擬的。突發(fā)流量是IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn)之一。廉價(jià)和高帶寬使得快速以太網(wǎng)不論在用戶端還是服務(wù)器端都得以廣泛的應(yīng)用。
為了在無阻塞和處理突發(fā)交通流量的能力之間取得平衡,新一代交換機(jī)平臺(tái)必須提供高于用戶請(qǐng)求連接的8～16倍速率的主干連接,而以千兆以太網(wǎng)為主干正好滿足了用戶端的快速以太網(wǎng)連接的服務(wù)請(qǐng)求。這對(duì)于充分處理突發(fā)流量非常重要。
同時(shí),在校園網(wǎng)或城域網(wǎng)中,不管跨越幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)層,對(duì)于隨機(jī)的Intranet交通量都要求提供端到端的持續(xù)不變的高性能。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),在一臺(tái)交換機(jī)中同時(shí)具備高性能的第2層和第3層轉(zhuǎn)發(fā)能力是唯一的解決方案。
無阻塞能力和有選擇的轉(zhuǎn)發(fā)功能是用戶的主要需求。而各種非常有效的網(wǎng)管工具使得網(wǎng)絡(luò)管理員能夠有效且高效地把業(yè)務(wù)策略注入轉(zhuǎn)發(fā)引擎中,其性能可以通過網(wǎng)管軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測。這將從根本上有助于用戶根據(jù)公司的短期和長期業(yè)務(wù)發(fā)展需要確定和交付所需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。新一代千兆以太網(wǎng)交換機(jī)支持這些特點(diǎn)和服務(wù),同時(shí)也支持通用的路由協(xié)議,如IP/RIP或IP/OSPF等。這也大大降低了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的復(fù)雜性。
6.千兆以太網(wǎng)與銅纜布線系統(tǒng)
千兆位以太網(wǎng),包括1000BASE-SX(短波長激光器)和1000BASE-LX(長波長激光器)標(biāo)準(zhǔn)將提供一系列光纖的布線方式,由此使網(wǎng)絡(luò)管理者更加重視他們的光纖基礎(chǔ)設(shè)施。千兆位以太網(wǎng)是第一個(gè)千兆位應(yīng)用,它被基于結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)所采用。由于帶寬的需求繼續(xù)在布線系統(tǒng)期望的使用期內(nèi),超過千兆位的應(yīng)用也將出現(xiàn)。從10Mbps或100Mbps以太網(wǎng)向千兆以太網(wǎng)的遷移經(jīng)常被視為一次需要從銅線電纜向光纜的費(fèi)用昂貴的升級(jí)。實(shí)際上情況并不一定如此,目前在企業(yè)中銅纜主要是支持快速以太網(wǎng),同時(shí)這些現(xiàn)有的5類電纜也可以為千兆以太網(wǎng)提供可靠的支持。
IEEE 1000Base-T規(guī)范支持將5類或增強(qiáng)5類電纜用于成功的千兆位傳輸。在現(xiàn)有線纜上實(shí)現(xiàn)從100Mbps到千兆位的跳躍是通過幾種信令的變化完成的,這些信令進(jìn)一步利用了已經(jīng)安裝在多數(shù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的電纜。
5類電纜一般為非屏蔽雙絞線,它包含四對(duì)雙絞線。快速以太網(wǎng)(100Base-T)和10Bas e-T只使用這些雙絞線中的兩對(duì)雙絞線,留下了兩對(duì)雙絞線未使用。千兆以太網(wǎng)(1000Bas e-T)則使用所有這四對(duì)雙絞線。
與全雙工快速以太網(wǎng)相似,1000Base-T發(fā)送和接收信號(hào)同時(shí)進(jìn)行。不同之處是1000B ase-T使用四對(duì)發(fā)送/接收雙絞線,每對(duì)雙絞線以250Mbps的速率運(yùn)行。
在某些方面,5類電纜上運(yùn)行千兆以太網(wǎng)比10/100Mbps 以太網(wǎng)布線更容易。1000Bas e-T規(guī)范具有包括自動(dòng)交叉電纜連接在內(nèi)的鏈路自動(dòng)協(xié)商的特性。自動(dòng)協(xié)商成功地實(shí)現(xiàn)了1000Base-T網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)或其他一些在端口初始化后可以以半雙工運(yùn)行的設(shè)備之間的電纜連接。
如果錯(cuò)誤地連接到100Mbps端口的話,許多1000Base-T接口中內(nèi)置的智能性還能夠協(xié)商正確的速度。千兆位端口將以最高的共同速度運(yùn)行,從而防止對(duì)兩方設(shè)備接口中的任何一個(gè)接口造成損壞。在服務(wù)器上以及網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)設(shè)備上使用1000Base-T 網(wǎng)卡使用戶可以在提供有效的高速連接的同時(shí),繼續(xù)使用5類電纜基礎(chǔ)設(shè)施。
當(dāng)以前從10Mbps向100Mbps遷移時(shí),盡管意味著向更高質(zhì)量的電纜的升級(jí),但仍看起來像個(gè)奇跡。而今天從100Mbps向千兆數(shù)據(jù)傳輸速率遷移更是非同尋常,同時(shí)傳送和接收、改進(jìn)了的數(shù)據(jù)編碼方式以及非凡的過濾技術(shù)使得這種遷移成為可能。更令人感到驚奇的是今天將傳輸速度提高十倍利用現(xiàn)有電纜技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的這一事實(shí)。增強(qiáng)型5類電纜和仍未確定的6類電纜保證了千兆信號(hào)質(zhì)量的進(jìn)一步改善。
基于計(jì)算機(jī)技術(shù)歷史提出的下一個(gè)問題是:我們可以期望在5類(或更高)電纜上實(shí)現(xiàn)2Gbps或者甚至10Gbps 以太網(wǎng)嗎?工程技術(shù)人員愿意面對(duì)這樣的挑戰(zhàn),但是在使用非屏蔽雙絞線電纜的情況下,答案是:這可能行不通。即使在5類電纜速度超過千兆以太網(wǎng)的情況下,部署這類技術(shù)的費(fèi)用可能超過使用更合適的光纖接口解決方案的費(fèi)用。
向10千兆位以太網(wǎng)的遷移出于多種理由將需要光纖。首先,光技術(shù)已經(jīng)得到證明可以超越10Gbps。第二,密集波分復(fù)用光纖中的光技術(shù)的進(jìn)步使數(shù)據(jù)速率的大幅提高超越目前使用中的速度成為可能。第三,今天光部件的價(jià)格具有了與銅纜的競爭力。第四,長距離傳輸對(duì)于運(yùn)行在1Gbps上的光纖和銅線都是個(gè)問題,1000Base-T規(guī)范只支持100米的距離。現(xiàn)在正在制定10Gbps標(biāo)準(zhǔn)的IEEE委員會(huì)預(yù)期多模光纖上的10Gbps通信距離僅限制在85米。最終的結(jié)果是什么呢?隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增長,向光纜的遷移是不可避免的。但是,在今后幾年中,將現(xiàn)有5類電纜用于千兆以太網(wǎng)將成為滿足許多企業(yè)計(jì)算需要的可行的替代辦法。目前線纜的類別大致可歸納為以下幾類：
CAT 1: 傳統(tǒng)電話線。適于模擬語音和數(shù)據(jù)。
CAT 2: 最初為IBM 3類。適于4 Mbps令牌網(wǎng)局域網(wǎng)和T1,較少使用。
CAT 3: 為10 Mbps以太網(wǎng)設(shè)計(jì),廣泛用于數(shù)字PBX系統(tǒng),但由于Cat 5出現(xiàn)而趨于衰退。
CAT 4: 為10 Mbps以太網(wǎng)和10 Mbps令牌網(wǎng)設(shè)計(jì),較少使用。
CAT 5: 為100 Mbps以太網(wǎng)和155 Mbps ATM設(shè)計(jì)。這是目前大多數(shù)企業(yè)安裝的首選線纜。
CAT 6: 用于1000 Mbps以太網(wǎng)。
CAT 7: 屏蔽雙絞線標(biāo)準(zhǔn),提供比6類更高的帶寬,預(yù)計(jì)將主要應(yīng)用于歐洲市場。
網(wǎng)絡(luò)布線從5類、超5類到6類甚至7類的轉(zhuǎn)換,布線業(yè)內(nèi)有很多猜測。在未來的幾年中,網(wǎng)絡(luò)布線將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從5類到超5類及超5類到6類的轉(zhuǎn)換。這一過程的第一階段是超5類取代5類,已在進(jìn)行中,到2001年上半年,一旦6類標(biāo)準(zhǔn)正式出臺(tái),6類就以更快速度取代上一代產(chǎn)品。
7.千兆以太網(wǎng)與光纜布線系統(tǒng)
比起50微米光纖,62.5微米光纖已得到世界標(biāo)準(zhǔn)和用戶的青睞,并在世界市場上取得了優(yōu)勢。這一優(yōu)勢取決于堅(jiān)實(shí)的技術(shù)原因,此種光纖最適合于間距2公里范圍之內(nèi)的數(shù)據(jù)通信,它與低成本LED發(fā)射器相匹配。62.5微米光纖通過從LED光源上聚集更多的光,并降低折射引起的光能損耗,因此取得了更長的鏈接。但是,LED已經(jīng)不能滿足更高的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求,并且低成本的CD激光器和VCSEL (垂直孔表面發(fā)射激光器)的數(shù)據(jù)傳輸率高于622Mbps。這些低成本激光器將用于千兆位以太網(wǎng)和應(yīng)用于更高的數(shù)據(jù)傳輸率。
由于這些新的激光源產(chǎn)生的光能很好地與62.5微米和50微米光纖相匹配,所以光纖的模帶寬現(xiàn)在成為了確定可傳輸最大距離的決定因素。62.5 和50微米光纖的主模帶寬標(biāo)準(zhǔn)在千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)草案中得到確認(rèn),鑒于千兆位以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),50微米光纖的支持者認(rèn)為,在較高帶寬和較長距離條件下,比起62.5微米光纖,50微米光纖是一個(gè)更好的長期解決辦法。所以用戶對(duì)他們現(xiàn)有的光纖安裝以及再安裝光纖主干的潛在需要感到擔(dān)心,但是,這種觀點(diǎn)勢必導(dǎo)致只重視千兆位以太網(wǎng)的發(fā)展,而忽略了這樣一個(gè)事實(shí),即結(jié)構(gòu)化布線既要保證向下的兼容性,又要考慮到未來十幾到二十幾年應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展的需要。
布線安裝應(yīng)在可能的地方允許發(fā)展1000BASE-SX,因?yàn)樗?000BASE-LX便宜得多。但是必須密切重視現(xiàn)有的應(yīng)用以及未來數(shù)據(jù)傳輸率的提高。下列情況必須予以考慮；
①如果大樓內(nèi)或校園主干網(wǎng)距離小于220米,160MHz/km的62.5微米光纖,可支持100 0BASE-SX。
②增強(qiáng)的200MHz/km的62.5微米光纖對(duì)千兆位以太網(wǎng)的支持至少達(dá)到275米。關(guān)于中心光纖結(jié)構(gòu)的TIA技術(shù)通告(TSB-72)和目前向ISO 11801提議的中心光纖布線等級(jí)規(guī)定了300米的距離,一份關(guān)于美國公司的布線調(diào)查提出,92%的建筑物范圍內(nèi)的主干網(wǎng)距離小于550米。如果已經(jīng)完成布線,而且布線距離超過62.5微米光纖支持的1000BASE-SX所規(guī)定的距離,考慮到成本核算的因素,可以選擇62.5微米光纖支持的 1000BASE-LX的電子設(shè)備。
③對(duì)于新的布線安裝,在采用50微米光纖時(shí)必須考慮如下因素:
與已安裝的62.5微米光纖不兼容;使用LED光源的傳統(tǒng)局域網(wǎng)的配置會(huì)導(dǎo)致2-5dB的衰減,以及對(duì)最大支持傳輸距離的影響;對(duì)某些應(yīng)用不支持,如FDDI、 100VG-AnyLAN和光纖通道的某些形式;與TIA/EIA 568A相矛盾;市場占有份額小;供應(yīng)商少等等。
另外,安裝50微米光纖用于支持275到550米間的距離是不必要的。2.5Gbps的ATM需要使用單模光纖,而不是多模光纖。一般說來,長距離的網(wǎng)絡(luò)傳輸必須考慮使用單模光纖,因?yàn)樗乔д孜灰蕴W(wǎng)距離大于550米情況下的首要選擇,在校園主干網(wǎng)上可以看到這種使用,從長遠(yuǎn)來看,單模光纖將極有可能成為2.5Gbps ATM以及更高速率網(wǎng)絡(luò)布線的前提。
在主干網(wǎng)或服務(wù)器的連接使用62.5微米多模光纖,并結(jié)合使用更優(yōu)秀的單模光纖,是支持當(dāng)今先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的最經(jīng)濟(jì)合算的方式,而且為將來更高速度的局域網(wǎng)和寬帶視頻提供保證。
以上建議必須考慮到每個(gè)用戶的使用情況以及規(guī)劃基礎(chǔ)。對(duì)于是選擇單模光纖還是選擇62.5微米多模光纖,這取決于對(duì)超過多模光纖支持能力的應(yīng)用需求的預(yù)測,30%的單模應(yīng)用比例對(duì)大多數(shù)采用千兆位以太網(wǎng)的用戶是足夠了。在資金充裕的條件下,采用更高比例的單模光纖,從長遠(yuǎn)來看將是合算的。【未完待續(xù)】
