实现“光纤到桌”的条件简析

hx0999 · 发表于 2007-6-21 18:35:50

Carolyn Mathas 原文刊载于《通讯世界》

摘要：产业界目前对光纤到桌技术背后的许多研发动作完全保密。光纤之所以未能完全连到你的桌上，最主要的原因一般认为是用户需求不够多所致。这几年，有许多因素均被用来当作光纤到桌〈FTTD〉委靡不振的原因。就在一年前，大家均把小型外观结构〈Small Form Factor；SFF〉型接头没有标准化来当作藉口。今年，又多了以下的原因：光纤上缺少杀手级的应用、太贵、太容易断裂、太复杂、不容易使用以及经济的不景气等等。

其实，这些因素在以前就已经存在，而且大多数到目前为止仍然存在。市场的认知是现实的。现在，技术与标准化的进步与经济压力对光纤的发展有正面的助益。本文将对这些原因做一简析。

一、时间点在哪里

现在问题是「什么时候？」，不过这得看很多因素，比如标准化的铜线是否可以符合高资料传输率的需求，以及有没有无痛型，又有成本效益的转换方式，可以让光纤随著10Mbits/sec到gigabit及更高速的网路升级。

直到现在，FTTD一直受限在因特殊的环境需求，这些特殊环境使光纤成为的罕见物品，包括必须避免杂讯与电子干扰、安全性、更远的传输距离以及在极高速的速率之下提供高频宽。而不选用光纤的理由，包括光纤本身易断裂的特性、高传输率的能力不足，以及由铜线传到光纤的复杂度。不过更重要的是，多数潜在使用者，因为使用光纤的首次安装成本过高而停滞不前。

光纤其实非常耐用，在极端的温度与效能环境中仍能维持一定的稳定度。业者的观点：“对光纤易碎的看法是有一些事实基础的。在2000年因使用者的不慎破坏，以致它们在某个工作基地换掉价值21,000美元的光纤线。这次的损坏是因为这些线是放在桌下让人随意践踏，将它绕过椅子，以及其他人为因素造成的。”

图一：像Enteraprise的媒介讯号转换接头将媒介讯号转换电路放在面板后方，并减少光纤跳接头的使用。

二、减少成本差距

铜线之所以会赢过光纤，最重要的原因是光纤的首次安装成本太高。不过，在短时间内许多的进步，让多模式光纤缆线的成本与无遮蔽式双绞线〈UTP〉铜线不相上下。

业者认为：“很难把这两种东西拿来逐项比较。在成本评比部分，得看电子供应商是谁而定。虽然设备成本越来越低，用户可能还是向某个厂商采购设备，而发现该厂商的光纤电子产品价格相当昂贵。在一对一比较中，成本障碍是非常现实的，而用户需要去寻找提供低价电子零件，并提供撷取光纤优点架构的厂商，并由这些厂商中获得好处。”

“比如当你在找网路卡时，你可能找不到SX网路卡，就算市面上有几家生产这类网路卡的大厂。Micro Linear有数个客户正在开发网路卡与价格便宜的SX转换模组。将网路卡整合到一颗单晶片上，加上所有的功能与材料大概要70美元的成本，如此一来成本可降低七倍。依每个客户的产品不同，我觉得在一年内光纤网路卡的价格可以降到目前的一半。”

“成本考量是反对使用光纤的正确理由。而我们正在讨论的是，哪里有人可以快速作出定价模式。当我们有机会与他们一起共事，并告诉他们光纤电信机房变得更小，热量产生与致冷设备需求减少所带来的好处时，FTTD的障碍就不再是成本了。”

“这通常是个问题。它们设计了一个铜线网路，并试著将光纤网路架在铜线设计上，让它变成非成昂贵。当某个网路原本就利用光纤的优点来设计，并提供远距与高资料传输率的能力时，它的成本不会很高。而且在经过生命周期之后，它会变得更便宜，也变成更好的系统。”

如果神话与错误的观念可以被揭穿的话，那最困难的地方就只剩如何与FTTD拥护者共事了。必须考虑两件事。总体拥有成本包含首次安装成本与使用中所产生的所有成本。利用光纤到桌技术的话，生命周期成本会相当低。改变原来的认知以及首次安装成本的实际状况是不同的架构，是属于全网路的，而不要只是依赖连到桌上的所有连线以及所有相关基础建设与网路连线元件就可以让你的光纤网路开始运作。

所有的想法都倾向于，为什么在向100的速度走时又回到10的时代呢？现在它们想要在它们负担得起的范围下更新它们的基础建设，它们之所以回到10的速度，是因为线材可以由Cat 5的铜线升级。当它们的系统有了10-Mbit/sec的光纤之后，要升级到100就简单多了。

在提到Micro Linear在10-Mbit/sec媒介讯号转换器上有不错的地位时，业者指出这个领域在过去几年有相当大的成长，并声称10-Mbit/sec基础建设也持续在成长。在未来三四年成长力道将越来越强。不过，这可能会成为另一个障碍。大多数的用户是否真的需要比10Mbit/sec更高的速度？当更高的频宽成为必需品后，它们是否需要在应用程式之外使用100的速度？

对今天有关成本太高的所有因素来说，有一些开发快速与正在开发中的技术，以及发展中的技术进步，都可以提高光纤到桌的可行性，并成为铜线之外另一个低成本的选择。

三、SX或FX？

在过去几年，产品的明显进步与标准的开发都的确对FTTD产生影响，比如100Base-SX等级的大量研发；10 Gigabit Ethernet被引进主干线领域；诸如媒介讯号转换器等传输产品、集中式光纤布线、小型电信机房架构的推出；以及SFF接头的持续改进。

成本议题的核心，电子零件是一个花费较大的项目。比如说，在区域网路的电子零件中，光电转换器就是那些价钱最高的元件之一。而符合ANSI/TIA/EIA-786，100Base-SX Fast Ethernet标准的低价光电转换器也即将上市。100Base-SX是光纤远距布线的低成本方案。我们了解成本是FTTD的主要障碍。底下是开发这个新标准的两个原因：降低成本，以及利用光纤布线可达Gigabit Ethernet速度的能力来提供由10-Mbit/sec铜线转移到100Mbits/sec的简单方案。

100Base-SX标准可以在10-Mbit/sec Ethernet环境下支援850-nm面射型电射〈VCSEL〉，而100Base-FX则用在1310-nm的设备上。虽然有人指出，在2001年得到TIA/EIA-785认证的100Base-SX一向比既有的FX技术成本更低，但也有业者则不这么认为。几年前，SX与FX的成本差距相当大。不过FX的主动式元件价格已经持续下降，所以FX与SX的差异已经消失。SX已经没有任何优势，它已经不太重要了。

四、850还是1300？

因为主张1310nm常见于多数的区域网路上，有些业者就认为850nm发展困难，因为它与高波长产品不相容，而且只能把使用者锁死在使用850nm的SX架构上。由于大多数的端点网路都使用1310nm。在100Base-SX标准认证之后不久，一家生产收发器的公司提出重新审定这个标准的要求。它们正在开发相当低价的收发器，却不支援这个标准；但只要稍微修改这个标准，它们的产品就可以符合标准。这样的目的是想让长波长产品降低价格，因为光纤区域网路电子零件比较受欢迎。同时，只要785标准的小修改一完成，甚至短波长产品的低成本SX电子零件将马上推出。长波长设备平均成本大约为短波长设备的2.5倍。由于短波长设备的频宽同时支援10与100Mbit/sec的应用，它们是理想的FTTD低价方案。

对那些还没准备好要完全升级网路的公司来说，也还是在考虑移转的策略。对利用不同媒介串接整个企业的安装方式来说，媒介讯号转换器便提供了转换至光纤的方式。这些转换器可以将某一种缆线媒介上的资料讯号转成可以传至其他媒介的讯号。它们也可以用来作速率转换，在同一个网路上不同速率与不同部分间传递资料。

当人们开始将基础建设升级至结构型布线时，它们会想布光纤线，但不会移除任一台10-Mbit/sec集线器，所以它们会想要低成本的选择。那就是为什么我们会往SX的方向走。虽然FX仍居优势，但许多人对SX标准与现有的选择并不太熟悉。不过许多零售商已经使用SX来取得竞争优势。

除了SX之外，其他领域也有许多进步。Gigabit Ethernet也往FTTD的方向发展。下一个Ethernet版本，10-Gigabit Ethernet，只有光纤的版本，将会带进主干线的领域，而原来的Gigabit Ethernet则会移到桌上这一端。现在在区域网路主干线部分使用光纤型Gigabit Ethernet的状况越来越多，而它是否可以在最新开发的双绞线上跑也还是未知数。Category 5、Category 5E与Category 6都必须升级来搭配光纤主干线，所以这边又会多出了电子成本。

ADC新型的10/100-Mbit/sec墙挂式转换插座是特别为这个领域的FTTD应用所设计的示范产品。这个产品是设计来解决成本、复杂性与必须将所有转换元件塞在工作区域插座上的易碎问题。藉由与许多现成的元件与行动电话或PCMCIA设备的包装技术，利用光纤介面上的短波长光学元件便可以适用在100Base-SX上。对使用者来说，它就是一个标准的RJ-45插座。所有的光纤连线与讯号转换都由这个墙上插座来取代，而且可以减少外部光纤接线的使用。线材与电源模组的减少就可以节省成本。

图二：大小为SC接头的一半，比起电话插座还小的MT-RJ，但更容易插线与拔线。它可以提供比传统光纤接头多一倍的连接埠密度。

五、方便使用光纤的架构

已经铺设光纤的地方是越来越高贵了。虽然很明显地，到处充斥著环境与温度控制器的电信机房，在今天已成为过去式，有连线能力的方便使用光纤架构则正在密集研发中，同时也正在制定标准。

原来网路主动电子元件放在机柜里的传统集中式架构，目前已被将主干线由机柜延伸至工作群组附近的新架构所取代。铜线则用来作最后30-40尺的连线线材。如此一来可以降低光纤网路卡的数目，而且也不需要媒介讯号转换器。这个所谓“小型电信机房”，或匿称为“Tiny TR”的概念，不但可以带来更高的传输速率，而且也破除了对实际首次安装成本的迷思。

其中已经由TIA标准化的是集中式光纤布线法，它是另一个将电子零件分开放在两个地方的架构。这些电子零件放在PC或工作站的网路卡，以及在主要网路设备上。所以并没有任何电子零件放在机柜里，工作区域也没有其他的电子零件。光纤提供了更长距离的连线，并将电子零件集中放置，便能减少主动式元件的需求，由电信机柜占用的空间也可以让出来，安装、维护与检修就更容易。集中式光纤布线架构〈Centralized Fiber Optic Cabling Architecture〉这个TIA-568B.1标准可以节省相当的成本。另外，它也与小型信机房概念一样，使用者与设计者需要先改变心态才行。

而另一个TIA-568的增修版为TSB-72，也就是集中式布线指导心法〈Centralized Cabling Guideline〉。利用这个架构，建筑内部集散式设施中的网路卡可以直接与路由器、交换器或集线器直接连线。多模式光纤的高频宽、低衰减以及可以在区域网路电子零件集中在建筑的一间电信机房里之特色，便可以提供长距离传输，网路管理人员也因而受惠。像这种架构，网路上只需要少数的主动式元件，连接埠使用率提升，需要电缆线的机柜也可以省略不用。

有趣的是，当你看上Category 6标准，以及需要开发的安装经验时，还得考虑这些缆线要如何安装与管理。跟光纤缆线来比，透过这些替代架构，光纤上有更多吸引人的成功案例。

SFF接头一直都可以降低FTTD的价格，并简化安装程序。SFF的进步对连接埠密度与使用简易性来说非常重要。直到最近，涂上树脂，干了之后再光的整个过程都要20分钟。现在，安装一个接头只需1到2分钟即可。

目前在SFF接头产品领域呈现了一个新的技术，使用这种新技术，让这种接头的成本比既有的SC与ST接头来得低。这些接头的效能各个不同，有些是成本低廉，有些则支援光纤的最高可能速率或最长距离，有些则是提供某个厂商偏好的功能。

六、腾出更多空间

就算光纤到桌有这么多的改善，光纤依然不是唯一的选择。FTTD面临的竞争方案便是无线。我们已经见到许多无线上面频宽增加与安全问题的议题。业界正在注意802.11a的100-Mbit/sec频宽。当用户决定往光纤方向走，并得到更高频宽时，人们却问：“我们到底要缆线，还是无线？”无线频宽超过100Mbits/sec让网路建设者开始犹豫。这是光纤的另一个不确定因素。

业界预估：短期内，资料流通的需求是推向FTTD的主要动力。目前最新的技术，就是10-Gbit/sec多模式光纤缆线，已由Molex及其他供应商推出市场，用在主干线的建设上。10Gbit/sec到桌可能还有一段距离要走，但加上缆线技术、SFF接头、小型电信机房等等的进步，这些就是推动光纤到桌的原动力。

实现“光纤到桌”的条件简析

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