光纤和铜缆协同工作打造以太网骨干网

在所有移动军用和机载平台中，正在从机械系统向电子控制系统过渡。随着电子内容的不断增长，每个平台上发生的处理负载也在不断增长。嵌入式计算机越来越复杂，因为它们需要支持传感器、雷达、视频流和远程控制功能。分布式处理、设备互连和设备之间的通信导致这些设备之间互连的带宽需求呈指数级增长。IEEE 1394和USB等传统协议在这些平台上仍有传统应用，但大多数新平台和平台改造正在转向以太网作为其事实上的通信协议，在大多数平台上支持1 Gbps，在某些有效载荷中增长到10 Gbps。

随着速度的提高，问题是使用传统的铜缆作为物理互连还是升级到光纤以支持这些更高的速度。在我的专栏中，我通常会介绍以太网背后的技术。今天，我想我应该退后一步，谈谈物理媒介，并解释在同一平台上使用这两种媒介的差异和复杂性。

显而易见：尺寸和重量：我认为每个看过传统 Cat 5/Cat 6 和光纤电缆的人都能看到这里的明显差异：与屏蔽 Cat 5e 电缆相比，双工光纤电缆可节省约 25% 的空间和 50% 的重量。光纤电缆比铜缆更轻、更细、更高效，因此它们在安装中占用的空间要少得多。然而，光纤往往更脆弱，需要特殊的工具来终止连接。

支持的传输速度：传统的 Cat5 双绞线铜缆支持每秒 100 兆比特 （Mbps） 的最大数据传输速率，而 Cat6 支持非常令人印象深刻的每秒 10 千兆位 （Gbps） 速度，最远可达 300 英尺（请参阅信号丢失）。

对于光缆，这是一个棘手的答案。每天都在测试新的光纤和新的传输协议。为了移动军事平台，假设光纤可以支持从100 Mbps到10 Gbps的任何地方。然而，在数据中心和服务提供商互连中，光纤支持 40、50、75 和 100 Gbps 的传输速度——甚至 400 Gbps 的速度也在测试和实施中。

信号丢失：如前所述，铜质以太网电缆的固有缺点之一是它们在长距离内会遇到信号丢失。铜线的有效极限约为100米。超过该距离的距离需要以太网扩展器、以太网交换机或媒体转换器，它们基本上可以将两条铜线连接在一起或终止铜线，然后向光纤连接添加链路以获得额外的距离。

另一方面，光纤电缆可以在没有明显信号损失的情况下运行。新技术不断被开发出来。如今，单模光纤可以支持高达 100 Gbps 的传输距离，最长可达 10 公里，而不会造成明显的信号损失。

EMI和串扰：就其本质而言，铜缆容易受到串扰以及射频和电磁干扰（EMI）的影响，因为它正在传输电信号。Cat6 以太网电缆通过多种措施减少但不能消除干扰，包括用于分隔双绞线的内部花键。

由于光纤电缆不传输电力，而是携带光，因此不受可能困扰铜缆的干扰问题的影响

其他环境问题： 从长远来看，铜电缆可能会造成火灾隐患，因为有电流通过护套会随着时间的推移而磨损。由于光纤信号的传输不涉及电力，因此不必担心火灾。

人们普遍认为，纤维的尺寸和重量使其承受安装压力的能力较差，但事实并非如此。纤维比铜更耐用，张力极限高得多，并且更能抵御极端环境。

那么，为什么我们没有将所有平台转换为通过传统的Cat 5电缆使用光纤呢？我想有几个原因。

1）直到最近，光纤还比电缆贵。在过去的几年里，光纤的经济性发生了巨大变化，因此成本变得越来越少。

2）光纤对加捻和扭结敏感，曾经是一个复杂的安装。随着更新的光纤、连接器和安装工具的出现，这种情况正在迅速改变。

3）铜的安装基础庞大，不会很快消失，因此许多人认为向光纤的演变仍然是可选的。

4）许多需要连接的设备仍然只有铜连接器接口。

同时，有几种方法可以处理这种转变。许多以太网交换机支持铜缆和光纤的连接，以便与任一物理介质连接的设备可以相互通信。物理介质转换器可以充当两种物理介质之间的桥梁，提供各种配置，支持光纤输入/铜输出或铜输入/光纤输出或其他各种配置。

企业数据中心和服务提供商在几乎所有新部署中都率先用光纤取代铜缆。移动和机载平台落后于这种发展有几个原因 - 速度要求不那么苛刻，现场维修和部署通常更加困难，最后是成本。我们将继续看到从铜到光纤的演变，但速度要可控得多。与此同时，我们将在未来几年继续看到这两种物理连接技术共存。

审核编辑：郭婷