万兆多模光纤在1/10GbE校园主干网的应用 

一、校园主干网的光纤型号
二、设计布线结构
三、确定校园主干网光纤的型号
四、确定光纤总数
五、确定每根光缆中的光纤数量
六、激光优化的万兆多模光纤与单模光纤的比较
七、首要原则

一、校园主干网的光纤型号
在千兆以太网出现之前，校园主干网的光纤选型非常容易。在2000m距离内，OC-12（622Mb/s）速率范围内的各种情况，都可以使用标准62.5/125μm多模光纤（MMF）。除此以外的其它场合都使用单模光纤（SMF）。TIA/EIA-568A标准推荐使用62.5μm多模光纤，然而千兆和万兆以太网的出现改变了这种状况。激光优化的50μm多模光纤可以提高10GbE系统的性能，而且TIA/EIA-568B标准对光纤的选择重新进行了定义。见表一：

       

表1总结了不同的光纤类型及其光学特性。其中列出了不同的光纤参数。多模光纤使用LED光源时，光纤参数采用了满注入法（overfilled launch bandwidth）时的指标。而使用850nm VCSEL时，采用了有效模带宽（EMB，effective modal bandwidth）的仿真结果。
二、设计布线结构
在确定光纤类型之前，网络设计者必须决定校园网的布线拓扑，方法之一就是创建校园主干网模型。在该模型中，每个建筑物包含多个楼层，每个楼层至少包含一个电信机房。包括从建筑物入口到主通信机房距离在内的所有长度都必须测定。所有网络分析的前提条件是建筑物之间采用GbE光纤主干网，同时还必须考虑向10GbE升级。 





















       

布线拓扑的设计可以分为三个步骤，以利于网络设计者进行最佳决策。
首先，要参考TIA/EIA-568标准。它规定了校园主干网布线的设计规则。其中包括：
●主干网布线应当采用多级星形拓扑。
●在主干网布线时，交叉连接设备（IC）不能超过两级。
●任意两个层内IC之间的IC数量应当小于或等于三。 
●主交叉连接设备（MC）、中间IC以及层内IC之间的距离必须满足一定要求。对于多模光纤，主MC和中间IC之间的最大距离为1700m，主MC和层内IC之间的最大距离为2000m。
值得注意的是，根据TIA/EIA-568的规定，在GbE或10GbE系统中，标准62.5μm和标准50μm光纤不能实现2000m或1700m的传送距离。

第二步是要确定主MC、中间IC和层内IC的位置。在确定位置之前，网络设计者必须定义各种XC的不同功能。主MC用于第一级主干网线缆、入口线缆和设备线缆之间的交叉连接；中间IC用于第一级和第二级主干网线缆之间的交叉连接；而层内IC用于层内线缆，以及其它诸如主干网或者设备线缆的交叉连接。

在校园网络模型中，每个电信机房作为层内IC，并上连到建筑物内的中间IC。中间IC又连接到主MC，从而构成一个物理上的星形拓扑。而如何确定主MC的位置是一个关键问题。它的位置通常位于大量服务器、交换机和路由器所在的机房内。如果根据以上原则，已经确定了某个建筑物作为主MC所在地，那么所有的长度都将从这个点开始计算。如果所有建筑物都满足上述条件，那么网络设计者应当把位于校园中心的建筑物作为主MC所在地，以减少布线长度。如图1所示，由于“金融办公楼”位于校园的中心位置，因此将其作为主MC所在地，而将其它建筑物作为中间IC所在地。
               
第三步是确定光纤长度。虽然光纤的物理拓扑为星形，但是仍然可以实现其它类型的逻辑拓扑，例如环形或者格形。为了使光纤长度一目了然，可以建立一个矩阵来表示主干网中任意两个建筑物间的光纤长度（表2）。由于“金融办公楼”是校园网主MC所在地，因此所有网络连接都要穿过它。

      









三、确定校园网光纤的型号
校园网络模型的走线方式确定之后，就可以进行光纤选型了。由于网络设计者更加关注校园主干网（建筑物之间的链路）以及GbE和10GbE技术，因此需要根据不同的光纤类型确定长度约束条件。各种光纤的传输距离比较见表3。这种分析方法也可以用于建筑物内的主干网设计。 

     

表3中的GbE传送距离是光纤纤芯直径和相应EMB的函数。此外，还有一些问题需要解决：由于62.5μm光纤已经大量铺设，转向50μm光纤是否合算？采用何种多模光纤和单模光纤组成的混合光缆？为了解决上述问题，网络设计者必须把模拟的逻辑网络应用到物理拓扑上。在校园网络模型中，点到点逻辑星形拓扑需要有备份。在所有建筑物中设置电设备的备份可以减少单点故障。在此例中，校园主干网为GbE，同时还需要考虑向10GbE网络升级。
实现上述方案的第一步是要确定GbE主干网的光纤数量。由于采用了点到点的逻辑拓扑，因此需要采用表2中的距离参数。
在下面的分析中，网络设计者将考虑如何使用标准的以太网干线（IEEE 802.3ad）将主干网从1Gb/s升级到4Gb/s。在校园网的每个建筑物中都使用两台交换机。
为了对网络进行分析，网络设计者需要统计当网络采用这种逻辑拓扑时，共使用了多少光纤以及采用何种类型的光纤（多模光纤及单模光纤）。首先，需要统计多个建筑物之间（主MC到中间IC）的链路，并计算所用光纤的数量。得到的结果是：对于每条建筑物到建筑物的4Gb/s
以太网骨干链路，需要16根光纤（每个建筑物2条链路×每条GbE链路2根光纤×每条链路4条GbE干线＝16根光纤）。为了实现星形拓扑的备份，以及向10GbE升级，在每个建筑物到建筑物链路上还需要额外增加4根光纤。
            
四、激光优化的50μm多模光纤与单模光纤的比较
最后一步是确定激光优化的50μm多模光纤方案与单模光纤方案的成本平衡点。虽然单模光缆成本较低，但是相应的电子设备成本较高。如果采用同一校园网络模型，当建筑物间的链路长度在200m到1000m之间时，单位光纤长度上分摊的电子设备的成本就会很高。
对于GbE和10GbE系统，当光纤长度为1000m左右时，纯单模光缆方案和多模/单模混合光缆方案成本相当。当长度小于300m时，多模/单模混合光缆方案与纯单模光缆方案相比，平均节省32％的投资。当长度介于300m和600m之间时，可以节省16％的投资。

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