預(yù)端接光纜技術(shù)在機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用

文│ 中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院 陳少成

預(yù)端接光纜技術(shù)在機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用

文│ 中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院 陳少成

本文通過(guò)介紹綜合布線系統(tǒng)的預(yù)端接新技術(shù)，結(jié)合民用機(jī)場(chǎng)信息弱電系統(tǒng)的建設(shè)與規(guī)劃，指出新技術(shù)在機(jī)場(chǎng)信息化建設(shè)中的應(yīng)用前景。

綜合布線 預(yù)端接光纜 40G/100G布線

綜合布線系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)信息弱電系統(tǒng)中的基礎(chǔ)工程，其技術(shù)的先進(jìn)性決定了機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性。近十年來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)普遍采用主干萬(wàn)兆光纜、水平千兆電纜來(lái)搭建綜合布線系統(tǒng)。而隨著預(yù)端接光纜技術(shù)的成熟以及成本的降低，綜合布線新技術(shù)也將逐步進(jìn)入機(jī)場(chǎng)領(lǐng)域。本文圍繞預(yù)端接新技術(shù)在機(jī)場(chǎng)綜合布線系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

1 預(yù)端接光纜技術(shù)

1.1 為什么采用預(yù)端接光纜

TIA 942標(biāo)準(zhǔn)中將數(shù)據(jù)中心的可用性等級(jí)分為四級(jí)，對(duì)于四級(jí)數(shù)據(jù)中心其可靠性要求達(dá)到99.995%，即一年中宕機(jī)的時(shí)間不能超過(guò)26分鐘。同時(shí)，由于數(shù)據(jù)中心中的主機(jī)系統(tǒng)（大型機(jī)、小型機(jī)）、存儲(chǔ)系統(tǒng)的大量部署，使得數(shù)據(jù)中心中存在大量的光纖接口，這些急劇增多的光纖接口需要進(jìn)行高密度的光纖布線連接。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的特殊性，我們需要適合的光纖布線解決方案。這個(gè)光纖布線解決方案需要具備高密度、高可靠、模塊化、結(jié)構(gòu)靈活、快速部署、可擴(kuò)展、可升級(jí)等特點(diǎn)。預(yù)端光纜解決方案正是滿足數(shù)據(jù)中心這些需求的技術(shù)方案。

1.2 預(yù)端接光纜的組成

預(yù)端接光纜是一套適用于高密度安裝，由工廠預(yù)先端接好、測(cè)試好的模塊化即插即用的光纖連接系統(tǒng)。由于即插即用的特性，使得數(shù)據(jù)中心工作人員可以非常方便、快捷地在一天當(dāng)中部署幾千芯光纖系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的光纖熔接相比，其效能有極大地提高。

預(yù)端接光纜系統(tǒng)具有高密度連接、高可靠性、快速組網(wǎng)、模塊化、可擴(kuò)展升級(jí)的特點(diǎn)。同時(shí)，預(yù)端接光纜系統(tǒng)是定制長(zhǎng)度的光纜系統(tǒng)，由工廠預(yù)先按定制長(zhǎng)度端接好并完成測(cè)試，其接頭采用12芯并行光纖技術(shù)的MPO接頭，該接頭可以方便地升級(jí)以支持40G和100G帶寬的傳輸。

預(yù)端接光纜系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，更像是光纖跳線的接插，但是預(yù)端接光纜其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通光纖跳線，所以其可靠性大大提升。另外，預(yù)端接光纜兩端的MPO接頭，與RJ45接頭大小一樣，但一個(gè)MPO接頭可支持12芯的高密度。預(yù)端接光纜的可靠性和密度遠(yuǎn)不是2芯的光纖跳線所能達(dá)到的。同時(shí)，預(yù)端接光纜MPO接頭采用即插即用的方式，其可靠性也遠(yuǎn)不是一芯一芯的熔接光纖所能比擬的。

1.3 40G/100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

40G和100G以太網(wǎng)到底是什么，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將以太網(wǎng)的速率提高到40G/100G，其中會(huì)牽涉到MAC參數(shù)、物理層和管理部分的變化。

在萬(wàn)兆時(shí)代，OM3與Cat.6A的應(yīng)用大大增加了傳輸?shù)膸?，再加上芯片技術(shù)的提高和DSP處理能力的增強(qiáng)，使得編碼效率更高，繼而使萬(wàn)兆以太網(wǎng)能夠得以推廣。但是到了萬(wàn)兆之后，首先介質(zhì)的傳輸帶寬增加不明顯，OM4對(duì)OM3和Cat.7A 對(duì)Cat.6A都只增加了2倍多的帶寬，如果要達(dá)到100Gbps的傳輸速率，就必須在其他方面取得突破。然而靠提高編碼效率的方式來(lái)提高帶寬又面臨兩大瓶頸：其一，編碼效率的提高多是利用電磁波傳輸，光傳輸?shù)木幋a效率很難大幅提高；其二，編碼效率的提高直接導(dǎo)致處理成本的增加，要求使用更昂貴的設(shè)備。還有一些其他的因素要求，如時(shí)間的緊迫性、防止技術(shù)的壟斷性等，都導(dǎo)致了目前主要的研究方向向并行與復(fù)用系統(tǒng)傾斜。采用該方案最大的好處就是可以直接借鑒過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)，減少新元器件的開(kāi)發(fā)和研制，加速新標(biāo)準(zhǔn)的推出，降低系統(tǒng)成本。

基于單模光纖的40G/100G以太網(wǎng)采用波分復(fù)用（WDM）方式實(shí)現(xiàn)，目前IEEE基本確定采用4×10和10×10的方案。40G以太網(wǎng)在單個(gè)MPO連接器上，4根光纖接收數(shù)據(jù)，4根光纖發(fā)數(shù)據(jù)；100G以太網(wǎng)采用2個(gè)MPO連接器，1個(gè)接收數(shù)據(jù)，1個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖1所示。

2 預(yù)端接在機(jī)場(chǎng)中的應(yīng)用

2.1 原有主機(jī)房列頭柜布線系統(tǒng)

機(jī)場(chǎng)的信息弱電設(shè)備主機(jī)房是光纜大量敷設(shè)、匯集、跳轉(zhuǎn)的地方。為保證跳接光纜的方便性，基本上采用列頭柜的形式，即從下級(jí)機(jī)房匯集來(lái)的光纜先匯集到光纜配線架區(qū)域，而服務(wù)器、交換機(jī)等也都成列布置，在每列服務(wù)器、交換機(jī)列安裝一臺(tái)布線列頭柜，該列頭柜與光纜主配線柜之間采用多芯光纜進(jìn)行連接，然后分別在光纜主配線架側(cè)以及列頭柜到服務(wù)器、交換機(jī)設(shè)備之間進(jìn)行跳線，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光纖鏈路的連接。如圖2所示。

如果現(xiàn)在新建一個(gè)數(shù)據(jù)中心，要考慮升級(jí)到下一代網(wǎng)絡(luò)，最好的選擇就是采用OM3或OM4光纜，配合MPO/MTP連接器加預(yù)連接的解決方案，這樣至少在升級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)候，原有的光纖布線系統(tǒng)還能夠繼續(xù)使用。

2.2 目前預(yù)端接光纜的技術(shù)方案

機(jī)場(chǎng)的弱電信息主機(jī)房采用預(yù)端接光纜連接主干光纖配線架與列頭柜光纖配線架，省去了圖2中連接兩配線架間的光纜敷設(shè)及熔接步驟，可以節(jié)省布線的時(shí)間，確保連接的可靠性。

（1）主干配線架側(cè)連接

其中主干光纖配線架側(cè)可采用扇出跳線（本文以MPO-LC頭的跳線為例進(jìn)行介紹，如圖3所示）連接，跳線一端連接MPO頭，另一段為12芯的LC頭，該端頭連接到主干配線架的12芯端口上。扇出跳線如圖4所示。

（2）預(yù)端接光纜的連接

預(yù)端接光纜是定長(zhǎng)的，需要結(jié)合機(jī)房?jī)?nèi)橋架的路由計(jì)算準(zhǔn)確，另外再留有少許余量。預(yù)端接光纜的兩頭也是MPO頭，可以直接卡接在兩側(cè)配線架內(nèi)的MPO面板中，方便連接，這也是簡(jiǎn)化施工的重要體現(xiàn)。

（3）設(shè)備區(qū)跳線連接

設(shè)備區(qū)跳線也采用扇出跳線，跳線的MPO頭側(cè)連接到MPO模塊上，另一側(cè)分出的12芯光纜跳線為6對(duì)LC跳線，可以直接跳接到設(shè)備端口上。

由于目前弱電信息系統(tǒng)的主設(shè)備還是采用10G標(biāo)準(zhǔn)定義的，因此采用扇出跳線完全可以適應(yīng)目前的設(shè)備端口連接，同時(shí)方便布線施工、節(jié)省配線架空間，是一種非常好的方法。

2.3 40G/100G以太網(wǎng)應(yīng)用的擴(kuò)展方案

現(xiàn)在電信已經(jīng)開(kāi)始普及光纖到樓甚至光纖到戶。比如2012年，上海電信的城市光網(wǎng)計(jì)劃將使300萬(wàn)用戶達(dá)到100M的帶寬，用戶對(duì)流量的要求會(huì)比以前大大增加。而隨著IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)的成熟以及設(shè)備成本的降低，40G/100G以太網(wǎng)將會(huì)很快得到應(yīng)用。布線系統(tǒng)的壽命一般都高于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以在系統(tǒng)升級(jí)時(shí)需要盡可能地減少布線系統(tǒng)的改動(dòng)，繼而大大減少升級(jí)的時(shí)間，節(jié)約費(fèi)用。根據(jù)前面的介紹，只將原來(lái)的扇出跳線改為高密度MPO-MPO跳線，分別連接配線架端口以及設(shè)備端口，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)40G/100G的高速連接。如圖5所示。

由此可以看出在機(jī)場(chǎng)信息弱電主機(jī)房?jī)?nèi)的列頭柜之間，采用預(yù)端接光纜技術(shù)既能滿足現(xiàn)在的需求，又能為將來(lái)升級(jí)預(yù)留空間，同時(shí)不會(huì)帶來(lái)明顯的整體成本的增加。