萬兆以太網鏈路技術測試和布線系統驗收Intel萬兆網卡萬兆模塊

從1973年施樂公司（Xerox ）提出并實現以太網技術以來，歷經了30年的時間，以太網技術最終戰勝了令牌總線、令牌環、wangnet、25M ATM等技術，成為局域網的事實標準。以太網技術當前在全球范圍局域網占絕對主導地位，市場占有率超過了90％。

　　雖然以太網在局域網中占有絕對優勢，但是在很長的一段時間內，人們普遍認為以太網不能適用于城域網。主要原因有兩個，一是以太網用作城域網骨干帶寬太低。即使是千兆以太網鏈路在當前10M以太網到用戶桌面的環境下，作為匯聚也是勉強，作為骨干則更是力所不能及。二是以太網傳輸距離過短。無論是10M、100M還是千兆以太網，由于信噪比、碰撞檢測、可用帶寬等原因雙絞線傳輸距離都是100m；使用光纖傳輸時距離由光纖的損耗和色散等所制約。IEEE 802.3z規定1000Base-SX接口使用纖芯62.5/125的多模光纖最長傳輸距離275m，使用纖芯50/125的多模光纖最長傳輸距離550m；1000Base－LX接口使用纖芯62.5/125的多模光纖最長傳輸距離550m，使用纖芯50/125的多模光纖最長傳輸距離550m，使用纖芯為9/125的單模光纖最長傳輸距離5000m。據局域網5公里的最長傳輸距離對城域網來說是遠遠不夠的。雖然某些廠商開發的千兆接口已經能達到80km傳輸距離（如1000base-ZX），而且一些廠商之間已完成互通測試，但畢竟是非標準的實現，不能保證所有廠商該類接口的互聯互通。

　　2002年6月12日，隨著 802.3ae10GE萬兆以太網標準的正式頒布，以太網迎來了一個新的春天。萬兆以太網技術是以太網技術發展中的一個重要標準。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的載波偵聽多路訪問協議（CSMA/CD）。除此之外，萬兆以太網與原來的以太網模型完全相同，仍然保留了以太網幀結構，只是通過不同的編碼方式或波分復用提供10Gbit/s傳輸速度。

　　萬兆以太網可以分為局域網應用和廣域網應用：10Gbps局域以太網物理層的特點是，支持802.3MAC全雙工工作方式，允許以太網復用設備同時攜帶10路1G信號，幀格式與以太網的幀格式致，工作速率為10Gbps。10Gbps局域網可用最小的代價升級現有的局域網，并與10/100/1000Mbps兼容，使局域網的網絡范圍最大達到40km。10Gbps廣域網物理層的特點是采用OC-192c幀格式在線路上傳輸，傳輸速率為9.58464Gbps。

　　萬兆以太網能夠使用多種光纖介質，具體表示方法為10Gbase-[介質類型][編碼方案][波長數]，或更加具體些表示為：10GBase[E/L/S][R/W/X][/4]。在光纖介質類型中，S為短波長(850nm)，用于多模光纖在短距離(約為35m)傳送數據；L為長波長，用于在校園的建筑物之間或大廈的樓層進行數據傳輸，在使用多模光纖時，傳輸距離為9Om，而當使用單模光纖時可支持10km的傳輸距離；E為特長波長，用于廣域網或城域網中的數據傳送，當使用1550nm波長的單模光纖時，傳輸距離可達40km。在編碼方案中，X為局域網物理層中的8B/10B編碼，R為局域網物理層中的64B/66B編碼，W為廣域網物理層中的64B/66B編碼(簡化的SONET/SDH封裝)。最后的波長數可以為4，使用的是寬波分復用(WWDM)。在進行短距離傳輸時，WWDM要比密集波分復用(DWDM)適宜得多。如果不使用波分復用，則波長數就是l，并且可將其省略。為了解決因現有多模光纖模式帶寬過低而造成傳輸距離過短這一問題，又開發出一種高帶寬多模光纖（HDMMF），可以使多模光纖支持的最遠傳輸距離達到300m。　

　　鑒于萬兆以太網的應用主要集中在局域網和園區網的骨干鏈路、城域網中，并且數據是以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，對物理鏈路的測試就更加不能疏忽。

　　為了使光纖鏈路的測試方法和手段滿足日益發展的光纖局域網應用的需求，TIA/EIA委員會于2004年2月正式通過了TSB-140標準。TSB-140 標準就是要去除人們對光纖鏈路要進行什么樣的測試和如何進行測試的疑惑。

　　TSB-140包括了諸如：如何使用可視故障定位設備進行連續性和極性測試、如何使用光纖損耗測試包（OLTS）進行插入損耗測試、以及如何使用 OTDR進行故障查找等等內容。TSB-140將光纖測試分為兩個等級，等級1包括了使用 OLTS進行的插入損耗設置，等級2在 OLTS損耗測試基礎上增加了OTDR測試。結合兩個等級的測試方式，施工者可以最全面的認識光纜的安裝，網絡所有者也有了安裝質量的證明。

　　根據 TSB-140 標準，所有光纜鏈路都需要進行等級1的測試。等級1測試測試光纜的衰減（插入損耗）、長度以及極性。進行等級1測試時，要使用光纜損耗測試設備（OLTS）測量每條光纜鏈路的衰減，通過光學測量或借助電纜護套標記計算出光纜長度，使用OLTS或可視故障定位器（VFL）驗證光纜極性。等級2測試是可選的，但也是非常重要的。等級二測試包括等級1的測試參數，還包括對每條光纖鏈路的OTDR曲線。OTDR曲線是一條光纖隨長度變化的衰減圖形。通過檢查路徑的不一致性，您可以深入查看鏈路的詳細性能（電纜、連接器或接合處）以及施工質量。OTDR 曲線不能替代使用OLTS進行的插入損耗測量，但可用于光纜鏈路的補充性評估。眾所周知，使用 OTDR測試出的鏈路插入損耗與實際的插入損耗沒有關系，而實際的插入損耗是只能由 OLTS 的測試方法來得到（這也是為什么沒有一個網絡標準使用OTDR的數據來作為系統衰減的參數的原因）。目前，大多數的 OTDR產品是不適合用來對光纖布線系統進行測試的，主要的原因是他們難以滿足對距離分辨率的要求、以及由于使用另類測試技術而導致不能滿足對損耗測試的精度要求。目前在結構化布線的從業人員中很少有人得到過對OTDR使用以及數據分析的培訓，所以常常會有對測試結果分析的誤解情況發生。此外，OTDR的測試是一個“昂貴”的工作，會增大光纖布線系統的成本。所以在TSB-140的適用范圍中增加了這樣一個說明，等級1的測試是本標準中的強制要求。

　　近期已經成功地為幾個園區網進行了萬兆以太網布線系統的驗收檢測，發現主要的問題是用戶和施工方對萬兆以太網不限的測試標準和測試方法缺乏了解。為此，安恒網絡維護學院在其開設的CCTT、CFTT布線及光纖認證測試工程師培訓中增加了萬兆以太網工程測試驗收及TSB-140標準的相應內容。

　　在對萬兆以太網的物理鏈路的測試中還有一個非常重要的參數，這個參數就是色散。色散是指傳輸中引起的數據信號的變形和失真，如果系統中的色散過大就會使接收設備識別信號發生錯誤，導致系統誤碼率的升高。色散在高速率長距離的傳輸中影響更大，所以在短距離的網絡傳輸中是可以不對色散進行測試的。當萬兆以太網進行遠距離傳輸（>40Km）時，由于色散的原因系統的性能會嚴重下降。這個時候就需要使用色散測試儀對色散進行測試，以保證系統能夠穩定的傳輸。如果色散測試結果過大，還需要在鏈路中適當加入色散補償光纖，以使系統的總色散符合要求。

　　總之，由于萬兆以太網傳輸速率高，對傳輸介質的性能要求要遠高于千兆以太網，所以對于萬兆以太網物理介質層的測試必須遵照國際標準的要求，全面仔細地進行，只有這樣才能夠確保萬兆以太網絡的傳輸性能，使萬兆以太網絡發揮它真正的作用。