萬(wàn)兆以太網(wǎng)鏈路技術(shù)測(cè)試和布線系統(tǒng)驗(yàn)收Intel萬(wàn)兆網(wǎng)卡萬(wàn)兆模塊

從1973年施樂(lè)公司（Xerox ）提出并實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)技術(shù)以來(lái)，歷經(jīng)了30年的時(shí)間，以太網(wǎng)技術(shù)最終戰(zhàn)勝了令牌總線、令牌環(huán)、wangnet、25M ATM等技術(shù)，成為局域網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前在全球范圍局域網(wǎng)占絕對(duì)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)占有率超過(guò)了90％。

　　雖然以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但是在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人們普遍認(rèn)為以太網(wǎng)不能適用于城域網(wǎng)。主要原因有兩個(gè)，一是以太網(wǎng)用作城域網(wǎng)骨干帶寬太低。即使是千兆以太網(wǎng)鏈路在當(dāng)前10M以太網(wǎng)到用戶桌面的環(huán)境下，作為匯聚也是勉強(qiáng)，作為骨干則更是力所不能及。二是以太網(wǎng)傳輸距離過(guò)短。無(wú)論是10M、100M還是千兆以太網(wǎng)，由于信噪比、碰撞檢測(cè)、可用帶寬等原因雙絞線傳輸距離都是100m；使用光纖傳輸時(shí)距離由光纖的損耗和色散等所制約。IEEE 802.3z規(guī)定1000Base-SX接口使用纖芯62.5/125的多模光纖最長(zhǎng)傳輸距離275m，使用纖芯50/125的多模光纖最長(zhǎng)傳輸距離550m；1000Base－LX接口使用纖芯62.5/125的多模光纖最長(zhǎng)傳輸距離550m，使用纖芯50/125的多模光纖最長(zhǎng)傳輸距離550m，使用纖芯為9/125的單模光纖最長(zhǎng)傳輸距離5000m。據(jù)局域網(wǎng)5公里的最長(zhǎng)傳輸距離對(duì)城域網(wǎng)來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。雖然某些廠商開(kāi)發(fā)的千兆接口已經(jīng)能達(dá)到80km傳輸距離（如1000base-ZX），而且一些廠商之間已完成互通測(cè)試，但畢竟是非標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，不能保證所有廠商該類接口的互聯(lián)互通。

　　2002年6月12日，隨著 802.3ae10GE萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的正式頒布，以太網(wǎng)迎來(lái)了一個(gè)新的春天。萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。它是一種只適用于全雙工模式，所以它不需要帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議（CSMA/CD）。除此之外，萬(wàn)兆以太網(wǎng)與原來(lái)的以太網(wǎng)模型完全相同，仍然保留了以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，只是通過(guò)不同的編碼方式或波分復(fù)用提供10Gbit/s傳輸速度。

　　萬(wàn)兆以太網(wǎng)可以分為局域網(wǎng)應(yīng)用和廣域網(wǎng)應(yīng)用：10Gbps局域以太網(wǎng)物理層的特點(diǎn)是，支持802.3MAC全雙工工作方式，允許以太網(wǎng)復(fù)用設(shè)備同時(shí)攜帶10路1G信號(hào)，幀格式與以太網(wǎng)的幀格式致，工作速率為10Gbps。10Gbps局域網(wǎng)可用最小的代價(jià)升級(jí)現(xiàn)有的局域網(wǎng)，并與10/100/1000Mbps兼容，使局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)范圍最大達(dá)到40km。10Gbps廣域網(wǎng)物理層的特點(diǎn)是采用OC-192c幀格式在線路上傳輸，傳輸速率為9.58464Gbps。

　　萬(wàn)兆以太網(wǎng)能夠使用多種光纖介質(zhì)，具體表示方法為10Gbase-[介質(zhì)類型][編碼方案][波長(zhǎng)數(shù)]，或更加具體些表示為：10GBase[E/L/S][R/W/X][/4]。在光纖介質(zhì)類型中，S為短波長(zhǎng)(850nm)，用于多模光纖在短距離(約為35m)傳送數(shù)據(jù)；L為長(zhǎng)波長(zhǎng)，用于在校園的建筑物之間或大廈的樓層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在使用多模光纖時(shí)，傳輸距離為9Om，而當(dāng)使用單模光纖時(shí)可支持10km的傳輸距離；E為特長(zhǎng)波長(zhǎng)，用于廣域網(wǎng)或城域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳送，當(dāng)使用1550nm波長(zhǎng)的單模光纖時(shí)，傳輸距離可達(dá)40km。在編碼方案中，X為局域網(wǎng)物理層中的8B/10B編碼，R為局域網(wǎng)物理層中的64B/66B編碼，W為廣域網(wǎng)物理層中的64B/66B編碼(簡(jiǎn)化的SONET/SDH封裝)。最后的波長(zhǎng)數(shù)可以為4，使用的是寬波分復(fù)用(WWDM)。在進(jìn)行短距離傳輸時(shí)，WWDM要比密集波分復(fù)用(DWDM)適宜得多。如果不使用波分復(fù)用，則波長(zhǎng)數(shù)就是l，并且可將其省略。為了解決因現(xiàn)有多模光纖模式帶寬過(guò)低而造成傳輸距離過(guò)短這一問(wèn)題，又開(kāi)發(fā)出一種高帶寬多模光纖（HDMMF），可以使多模光纖支持的最遠(yuǎn)傳輸距離達(dá)到300m。　

　　鑒于萬(wàn)兆以太網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在局域網(wǎng)和園區(qū)網(wǎng)的骨干鏈路、城域網(wǎng)中，并且數(shù)據(jù)是以10Gbps的高速在傳輸，確保整體的傳輸性能就非常重要。在這種情況下，對(duì)物理鏈路的測(cè)試就更加不能疏忽。

　　為了使光纖鏈路的測(cè)試方法和手段滿足日益發(fā)展的光纖局域網(wǎng)應(yīng)用的需求，TIA/EIA委員會(huì)于2004年2月正式通過(guò)了TSB-140標(biāo)準(zhǔn)。TSB-140 標(biāo)準(zhǔn)就是要去除人們對(duì)光纖鏈路要進(jìn)行什么樣的測(cè)試和如何進(jìn)行測(cè)試的疑惑。

　　TSB-140包括了諸如：如何使用可視故障定位設(shè)備進(jìn)行連續(xù)性和極性測(cè)試、如何使用光纖損耗測(cè)試包（OLTS）進(jìn)行插入損耗測(cè)試、以及如何使用 OTDR進(jìn)行故障查找等等內(nèi)容。TSB-140將光纖測(cè)試分為兩個(gè)等級(jí)，等級(jí)1包括了使用 OLTS進(jìn)行的插入損耗設(shè)置，等級(jí)2在 OLTS損耗測(cè)試基礎(chǔ)上增加了OTDR測(cè)試。結(jié)合兩個(gè)等級(jí)的測(cè)試方式，施工者可以最全面的認(rèn)識(shí)光纜的安裝，網(wǎng)絡(luò)所有者也有了安裝質(zhì)量的證明。

　　根據(jù) TSB-140 標(biāo)準(zhǔn)，所有光纜鏈路都需要進(jìn)行等級(jí)1的測(cè)試。等級(jí)1測(cè)試測(cè)試光纜的衰減（插入損耗）、長(zhǎng)度以及極性。進(jìn)行等級(jí)1測(cè)試時(shí)，要使用光纜損耗測(cè)試設(shè)備（OLTS）測(cè)量每條光纜鏈路的衰減，通過(guò)光學(xué)測(cè)量或借助電纜護(hù)套標(biāo)記計(jì)算出光纜長(zhǎng)度，使用OLTS或可視故障定位器（VFL）驗(yàn)證光纜極性。等級(jí)2測(cè)試是可選的，但也是非常重要的。等級(jí)二測(cè)試包括等級(jí)1的測(cè)試參數(shù)，還包括對(duì)每條光纖鏈路的OTDR曲線。OTDR曲線是一條光纖隨長(zhǎng)度變化的衰減圖形。通過(guò)檢查路徑的不一致性，您可以深入查看鏈路的詳細(xì)性能（電纜、連接器或接合處）以及施工質(zhì)量。OTDR 曲線不能替代使用OLTS進(jìn)行的插入損耗測(cè)量，但可用于光纜鏈路的補(bǔ)充性評(píng)估。眾所周知，使用 OTDR測(cè)試出的鏈路插入損耗與實(shí)際的插入損耗沒(méi)有關(guān)系，而實(shí)際的插入損耗是只能由 OLTS 的測(cè)試方法來(lái)得到（這也是為什么沒(méi)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)使用OTDR的數(shù)據(jù)來(lái)作為系統(tǒng)衰減的參數(shù)的原因）。目前，大多數(shù)的 OTDR產(chǎn)品是不適合用來(lái)對(duì)光纖布線系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的，主要的原因是他們難以滿足對(duì)距離分辨率的要求、以及由于使用另類測(cè)試技術(shù)而導(dǎo)致不能滿足對(duì)損耗測(cè)試的精度要求。目前在結(jié)構(gòu)化布線的從業(yè)人員中很少有人得到過(guò)對(duì)OTDR使用以及數(shù)據(jù)分析的培訓(xùn)，所以常常會(huì)有對(duì)測(cè)試結(jié)果分析的誤解情況發(fā)生。此外，OTDR的測(cè)試是一個(gè)“昂貴”的工作，會(huì)增大光纖布線系統(tǒng)的成本。所以在TSB-140的適用范圍中增加了這樣一個(gè)說(shuō)明，等級(jí)1的測(cè)試是本標(biāo)準(zhǔn)中的強(qiáng)制要求。

　　近期已經(jīng)成功地為幾個(gè)園區(qū)網(wǎng)進(jìn)行了萬(wàn)兆以太網(wǎng)布線系統(tǒng)的驗(yàn)收檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)主要的問(wèn)題是用戶和施工方對(duì)萬(wàn)兆以太網(wǎng)不限的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法缺乏了解。為此，安恒網(wǎng)絡(luò)維護(hù)學(xué)院在其開(kāi)設(shè)的CCTT、CFTT布線及光纖認(rèn)證測(cè)試工程師培訓(xùn)中增加了萬(wàn)兆以太網(wǎng)工程測(cè)試驗(yàn)收及TSB-140標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)內(nèi)容。

　　在對(duì)萬(wàn)兆以太網(wǎng)的物理鏈路的測(cè)試中還有一個(gè)非常重要的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)就是色散。色散是指?jìng)鬏斨幸鸬臄?shù)據(jù)信號(hào)的變形和失真，如果系統(tǒng)中的色散過(guò)大就會(huì)使接收設(shè)備識(shí)別信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的升高。色散在高速率長(zhǎng)距離的傳輸中影響更大，所以在短距離的網(wǎng)絡(luò)傳輸中是可以不對(duì)色散進(jìn)行測(cè)試的。當(dāng)萬(wàn)兆以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸（>40Km）時(shí)，由于色散的原因系統(tǒng)的性能會(huì)嚴(yán)重下降。這個(gè)時(shí)候就需要使用色散測(cè)試儀對(duì)色散進(jìn)行測(cè)試，以保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的傳輸。如果色散測(cè)試結(jié)果過(guò)大，還需要在鏈路中適當(dāng)加入色散補(bǔ)償光纖，以使系統(tǒng)的總色散符合要求。

　　總之，由于萬(wàn)兆以太網(wǎng)傳輸速率高，對(duì)傳輸介質(zhì)的性能要求要遠(yuǎn)高于千兆以太網(wǎng)，所以對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)物理介質(zhì)層的測(cè)試必須遵照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求，全面仔細(xì)地進(jìn)行，只有這樣才能夠確保萬(wàn)兆以太網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，使萬(wàn)兆以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮它真正的作用。