全面概括綜合布線產品的發展歷程
本文向大家全面的介紹了綜合布線產品的發展歷程,從同軸電纜,環形系統時代到雙絞線成為主流,再到光纖時代的快速發展,相信看完本文后您肯定會有不少收獲,也希望本文能教會您更多東西。
1 同軸電纜、環形系統時代
20世紀80年代末90年代初,在RJ45還沒有流行之前,數據傳輸主要采用的是同軸電纜,同軸電纜最早應用于有線電視網絡中。它比雙絞線具有更好的屏蔽性,所以它可以以較高的速率傳輸較長的距離。它用來傳遞信息的一對導體是按照一層圓筒式的外導體套在內導體(一根細芯)外面,兩個導體間用絕緣材料互相隔離的結構制造的。外層導體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上,所以叫做同軸電纜。
同軸電纜的最里層是內芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外層則是起保護作用的塑料外套,內芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜一般采用共模傳送數據,可分為基帶同軸電纜(阻抗為50Ω)和寬帶同軸電纜(阻抗為75Ω)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用于直接傳輸數字信號;寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用于不使用頻分多路復用的高速數字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。同軸電纜以單根銅導線為內芯,外裹一層絕緣材料,外覆密集網狀導體,最外面是一層保護性塑料。金屬屏蔽層能將磁場反射回中心導體,同時也使中心導體免受外界干擾,故同軸電纜比雙絞線具有更高的帶寬和更好的噪聲抑制特性。
早期的以太網10Base2和10Base5是使用同軸電纜傳輸信號,采用的不是現在流行的星形網絡拓撲結構,而是采用總線型網絡拓撲結構,計算機內的網卡使用T型的BNC連接器與網絡連接,安裝比較麻煩。不能不提的是當年安普為10Base5網絡設計同軸粗纜分接器(Vampire Clamp),又為10Base2網絡設計了同軸細纜分接系統(Thinnet Tap),有效的解決了加裝設備而不用停機的難題,為業界做出重要貢獻。
20世紀80年代末,IBM推出令牌網的計算機網絡系統。與以太網不同,它是以屏蔽150歐姆雙絞線為主要傳輸媒體。它的網絡拓撲結構是一個環形系統,但是其物理結構卻是一個星型的布線系統,流行了很長一段時間。作為全球最大的連接器生產廠商,安普是當時IBM主要令牌網部件的供應商,IBM系統中大部分的連接器件都由安普生產。
當時全球的以太網、令牌網布線市場,安普的連接器和網絡分接系統占有市場份額超過一半。當年安普在中國主辦安裝培訓,把國外技術引入中國,是中國早年計算機網絡布線的啟蒙者。如今,同軸電纜系統和屏蔽150歐姆雙絞線的布線系統都已經成為歷史。
20世紀90年代初,光纖連接器主要以ST型連接器為主,光纖系統則主要采用點對點和環形系統,在ISO國際標準內,開展了一場ST型連接器與SC型連接器的爭論。以AT&T為首的一方認為ST是當時最流行的光纖連接器,當然應是標準里的光纖連接器。安普與日本NTT則質疑ST型連接器的可靠性。爭論結果是在新建系統內建議使用SC,原有系統可繼續使用ST。ISO的標準確立了SC連接器的市場地位。
與此同時,光纖分布式數據接口(FDDI)網絡是主要的主干光纖網。FDDI的系統有一特點,在它的雙環形的主干網內,如其中一臺機器因種種原因停機,它是可由系統內的光開關把系統回路,網絡如常工作。安普在當時的光纖系統連接器方面,也占據了主要的市場份額,尤其是安普的FDDI光旁路交換機(光開關),占據了全球大約七成的市場份額。
2 雙絞線成為主流
20世紀90年代初,作為一家以語音傳輸為主的公司,AT&T 最早提出使用100歐姆的非屏蔽雙絞線作為傳輸媒體,為大樓提供一個綜合布線系統(PDS)。早期的PDS是主要采用AT&T的110接線系統,后期因為10Base-T開啟流行,RJ45連接器漸漸取代了110接線系統。
當年,非屏蔽雙絞線系統的傳輸速度不高,但是由于這個系統對于客戶來說比較方便,可以在相同的布線平臺支持多種應用,例如以太網、令牌環網、大型計算機系統、ATM、ISDN、POTS、Arcnet、Appletalk、RS232系列串行通信系統等,因此綜合布線系統逐漸開始流行,而RJ45則成為標準化的連接器。90年代中期,大批廠商進入這個領域,并開始生產綜合布線產品。從3類10BaseT及語音系統、4類令牌網系統,5類數據系統開始,100歐姆的雙絞線布線系統逐漸成為標準的布線系統。銅纜系統從3類發展到7類,從原來的支持10M, 16M, 100M,1000M,發展到現在的支持萬兆傳輸的系統。
然而,當年由于要與語音系統兼容,在RJ45連接器內安排4-5 成為一對,3-6成為另一對,種下在高速傳輸時的串擾和回波損耗的技術難題。加上RJ45連接器原設計并不是高速連接器,因此增加了當時6類系統設計的難度,到了萬兆系統,問題就顯得更加明顯。因此在7類系統的設計中,已經不采用RJ45的連接器了。
光纖方面,90年代中期,各廠商開發出更多種類的光纖連接器。這其中,以更小體積、更易散熱的小型光纖連接器最為流行。例如MT-RJ連接器、LC連接器、MU連接器等。LC型連接器是Bell(貝爾)研究所研究開發出來的,采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半,為1.25mm。這樣可以提高光纖配線架中光纖連接器的密度。目前,在單模SFF方面,LC類型的連接器實際已經占據了主導地位,在多模方面的應用也增長迅速。
3 未來——布線技術蘊藏變革,光纖時代即將來臨
即便是在國內電腦已逐漸普及的90年代,恐怕也沒幾個人敢想象網絡與大家的生活會走得如此貼近。網絡普及的初期,網絡應用還處于網頁瀏覽、文件傳輸的水平,這時對網絡帶寬的要求相對較低。隨著視頻、音頻等網絡應用的快速發展,現在對于布線系統的帶寬及響應時延都提出了更高要求。這也是目前6類、7類線以及光纖等高帶寬線纜應用快速增長的主要原因。如今,如果網絡不暢,不僅會打亂人們早已養成的聯網生活習慣,對很多企業來說更意味著無法挽回的經濟損失。也正因如此,人們對于綜合布線產品質量的重要性有了全新認識。不過在多數人眼中看似平靜的布線領域,實則正在經歷新一輪的技術變革。
(1)萬兆銅纜產品已步入實用階段
現在千兆以太網應用已經普及,6類及超5類銅纜系統已經成為用戶普遍采用的成熟系統,而且國內用戶對于屏蔽系統的接受程度也在不斷提高。不過隨著網絡應用的快速發展,對于網絡傳輸性能也提出了更高要求,IEEE 10G BASE-T以太網標準的正式通過,使得萬兆以太網也由概念逐漸步入到實用,而一些用戶已經開始采用帶寬高達500MHz,并已很好解決了線外串擾問題的萬兆銅纜系統。雖然它的大規模普及還有待時日,不過這一進程已經邁出了重要一步。
(2)高密度布線產品受青睞
對于很多數據中心來說,由于業務的不斷發展,要不斷增加新的交換機、機架、配線架等設備進來,用戶面臨如何提高機房空間利用,最大限度提高網絡容量、如何解決數據中心的散熱等問題。而高密度布線系統在單位空間內可以提供數倍于傳統系統的端口數量,從而節省了網絡設備所占用的空間和成本。作為高密度連接的行業領導者,針對企業級數據中心區別于普通商業建筑的這些特殊或更嚴格的需求,泰科電子安普布線借鑒電路板連接技術用在結構化布線的應用中,設計和開發了一系列專為數據中心布線而設計的解決方案——專利技術的高密度銅纜MRJ21雙絞線布線系統、高密度的光纖MPO布線系統、以及數據中心線纜管理Hi-D解決方案。在減少系統停機時間和設備空間以及布線管理等方面提供了非常好的數據中心解決方案。不但節省機柜,管道的空間,也能提升整個數據中心布線的密度和布線的安裝效率。預端接的主干電纜、模塊化的耦合器插盒以及集中的連接電纜提供了簡單的即插即用的安裝,同時減少了數據中心遷移過程中電纜的浪費,更加環保。高密度連接器在很小的空間提供更多的端口,高可靠性提供真實的數據傳輸。結合安普布線AMPTRAC智能布線管理系統,安普布線數據中心的銅纜和光纖系統解決方案提供了一個智能的布線網絡,實時的跟蹤布線系統和連接器件并減少當機時間。同時,安普布線還為數據中心布線提供高密度的線纜管理系統,系統具有高密度、美觀整潔、方便散熱等等特點,支持水平和垂直兩種管理方式,為數據中心有序、整齊的線纜管理提供可靠的解決方案。
(3)綜合布線產品具有更強的針對性
由于用戶的使用環境、應用需求存在很大差異,對布線系統也提出了很多特殊要求,滿足不同用戶差異化需求的綜合布線產品正在不斷推出和發展。例如在一些生產環境中,震動、電磁干擾,以及不穩定的溫、濕度變化,化學腐蝕,普通以太網布線系統難以提供性能和可靠性上的保障,這就需要有相應產品來應對這種環境。而對于一些結點數在500以上的較大規模的公司,傳統的布線管理方式難以對網絡連接狀況做到實時有效的管理,而這正是智能布線系統可以解決的。因而針對不同應用需求所出現的新技術、產品,有著很大的發展潛力。
(4)光纖布線的時代已經來臨
隨著人們對于帶寬、傳輸速度的要求越來越高,更高速連接的產品也成為各廠商研發的重點。然而,銅纜到了7A類系統,系統性能已經達到了極致,已經不能適應未來大型數據中心的要求。未來服務器對于帶寬的要求也會越來越高,因此,光纖的連接將會被更多的采用。國際標準上,40G的標準也已經確定,光纖將取代銅纜成為下一代布線的主流。
當然,光纖取代銅纜并不會一蹴而就,而是一個循序漸進的過程。現在,銅纜接入(包括線纜、連接器以及有源設備)在成本方面仍然低于光纖系統,這也決定了在一段時間內銅纜仍將是市場的主角。然而,我們不可回避的是包括銅在內的很多礦產資源價格將不斷攀升,隨著國際銅價的快速上漲,銅纜接入的價格優勢正在逐步喪失。而光纖的主要原料為石英玻璃,并不會因為材料稀缺而導致制造成本的快速上升。一旦國際市場每噸銅的價格達到2萬美金的水平,銅纜接入相對光纖的價格優勢將不復存在,光纖取代銅纜也自然會水到渠成。
實際上,從近年的市場數據統計看,光纖系統的份額增長已經明顯加快。出于投資保護、業務保證等方面的考慮,電信運營商以及接入服務提供商在新建或升級網絡時,會優先選擇光纖系統。而且像金融、軍隊等眾多行業用戶的專網建設中,也在大量采用光網技術。
其實,光纖系統的應用也并非只是這些企業用戶的專利,家庭用戶的多媒體應用也是拉動光通信市場增長的重要力量。在歐洲、北美以及我們周邊的日本、韓國等國家和地區,光纖到戶已經大規模實施,實現了視頻、語音及數據的三網合一,這一傳輸方式可為用戶提供普通DSL業務10倍以上的帶寬。而我國電信運營商及廣電運營商也已開展了FTTH(光纖到戶)的局部試點工作,一旦時機成熟進行推廣,家庭用戶便可以體驗到高帶寬傳輸方式所帶來的高質量視頻服務。事實上家庭用戶的多媒體應用相比企業普通辦公應用,對高帶寬網絡的需求也更為迫切,這也決定了家庭應用將成為光纖技術得以快速普及的重要推動力。
相比銅纜傳輸光纖具有衰減小、高帶寬的優勢已為眾人所知,不過其在接續的方便程度上還與銅纜有一定差距。利用壓線鉗這樣簡單的工具,用戶就可以進行銅纜連接線的制作,而光纖連接線的制作則需要專用的工具,而且制作中還有打磨、膠粘等工序,相對復雜的制作也制約了光纖在短距離接入方面的應用。不過,業內廠商已對這一問題給予了重視,安普布線就推出了壓接型免打磨光纖連接器,不需要膠粘和打磨,使各類標準光纖的端接變得非常簡單,在業界的共同努力下,光纖接續的問題將會逐步得到改觀。
此外,人們對于光纖材料的研究也并未停止,例如經歷了多年研制的塑料光纖技術,現在已經開始在一些電器產品中已得以運用。此類光纖的連接線制作相對簡單,而且生產成本也比較低,如果發展成熟,將更適合于局域網中短距離通信、室內設備的連接,這樣也可與玻璃光纖形成很好的優勢互補。
隨著光纖技術的發展,光纖系統在總體擁有成本、接續的方便性方面都將得到進一步改善,光纖也必將超越銅纜,成為未來網絡系統的主角。
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