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5G时代综合布线方案的展望

2019年11月14日,第二十届中国国际建筑智能化峰会西安站以“AIoT赋能建筑、人与空间”为主题,在西安绿地假日酒店盛大举办

本站峰会由陕西省土木建筑学会智能建筑专业委员会、千家智客主办,中国建博会支持。从2000年开始举办,历经岁月洗礼,中国国际建筑智能化峰会已经成为建筑智能化发展潮流的风向标,吸引来自全国各地的业内专家、知名厂商等前来参会,分享最新技术动态,共同探讨智能化行业发展趋势。

随着工信部发放5G商用牌照,标志着我国正式进入5G新时代,对于世界各国而言,5G技术是国家经济和社会发展的关键。清华同方技术工程师李少杰先生在演讲《5G新时代的布线展望》中提到,5G技术的变革对网络的基础设施综合布线系统的影响主要在于企业网的应用和数据中心的机遇两个方面。

清华同方李少杰:5G时代综合布线方案的展望

清华同方 技术工程师 李少杰

对于5G时代企业网的综合布线应用,李少杰给出以下建议:楼宇建筑建议采用6A屏蔽线缆作为解决方案,数据中心建议采用MPO作为解决方案,OM5光缆是未来发展方向;维护管理方面,8/12芯MPO是最终的发展趋势。

清华同方展台交流

李少杰表示,为了给用户带来更好的5G体验,需要建立大量的基站,从而增加边缘数据中心的建设,也会增加核心交换机的带宽压力,因此,数据中心需要增加和扩建,满足更多带宽的有效分配。

以下是李少杰先生的全部演讲内容,千家网做了不改变原意的整理与编辑:

李少杰:

今天我主要分享的题目是《5G时代下综合布线方案的展望》。4G改变生活,5G改变社会。可以预见,5G推动诞生大量高科技产品,这些高科技产品将服务于我国国民经济建设,提高人们的生活水平。因此未来几年我国将投入大量的资金来加速5G网络的组网进程。除此之外,我国也会对5G网络安全进行战略考量,也就是IPV6的应用。

提到IPV6,不得不说IPV4。IPV4时代,全球总共13台DNS服务器,其中10台部署在美国,其余三台部署在日本、瑞典和英国。而中国作为世界上网民最多的国家,居然一台DNS服务器都没有,到了IPV6时代我国将部署4台DNS服务器,一定程度上将增强我国的网络安全,提高网络话语权。

    除此之外,IPV4还有它本身的一个缺点,IPV4地址池数量有限,到了万物互联的5G时代,IPV4的地址池数量远远不够,因此就需要更高版本的IPV6,IPV6地址池数量是IPV4数量的4次方,能满足5G时代的需求

5G时代,综合布线应该怎么发展?我将两部分与大家讨论,第一部分是企业网建设,第二部分是数据中心网络的建设。结合5G时代带宽、低延时、高可靠性的特点,完善优化目前企业网络和数据中心网络的建设方案。

关于企业网络建设的建议

   在智能楼宇标准TIA 568.1-D、TIA-862-B、ISO/IEC 11801-2 中,都建议采用超6类线缆,也就是6A类布线系统。

各行业标准建议

5G时代下,采用传输百兆超5类或者传输6类,很难满足企业的业务需求;如果5类和6类升级到2.5G或者5G,是否可以满足企业对网络的需求请看下表,这是有关外部串扰ALSNR风险评估表:超5类和5GBase-T长距离传输有安全风险,6类升级到5GBase-T在75—100米传输有风险。为了帮助企业能够建设安全的网络经得住时间考验的网络,因此各个行业的标准均建议采用6A类布线系统。

 

PoE相关标准也建议采用超6类布线系统。以太网供电PoE标准应用,传输介质将产生大量的热量,应该怎么应对?第一点,要减小传输介质的直流电阻;第二点,要增强传输介质主动散热能力;第三点,买灭火器。通过综合考虑,我们将6A类屏蔽系统作为首选,例如医疗行业、教育行业和其他各个行业均建议采用超6类布线系统。

采用超6类布线系统是顺应5G的发展趋势,5G带宽、低延时和高可靠性的特性相呼应。这5G时代,企业网络建设的相关建议。 

数据中心相关建议

5G时代将有大量的数据中心诞生,推动因素是5G的应用逐渐下沉,数据中心对带宽的需求大大提高,因此要从现阶段10G升级到25G、50G甚至更高。现阶段核心层100G+很难满足网络的需求,并且产生瓶颈,需要100G升级到200G、400G甚至800G。

由于现阶段技术的限制,高速网络的核心层的组件还存在一定的变数。由于新技术的诞生,使光纤的单通道速率从25G升级到50G甚至更高,单通道速率的提升将使光纤的传输速率翻番或者多倍数的增长。在这些新技术的推动下,数据中心网络应用的传输距离也有了更多的选择,70米、100米、500米,2公里,10公里,40公里甚至80公里,分别应对数据中心模块与模块化之间、同数据中心体之间,以及异地数据中心之间的网络高速备份。这是5G时代下相关数据中心的现状。

5G时代我们怎么建设数据中心?接入层是怎么样的,核心层应该是怎么样?这是今天讨论数据中心的重点。

接入层两种方案,一种是铜缆解决方案,一种是光缆解决方案

数据中心接入层关于铜缆系统的选择,建议采用8类系统,带宽2.0G赫兹,支持25/40G传输其中Cat8.1采用传输的RJ45,和超5类、6类、6A采用的接口一样,也是最常见的接口;Cat8.2采用GG45接口,结构复杂,功能更强大,该接口同时适用于7A、7类、6类和6A线缆CAT8.2也可选择TERA接口。这是接口对网线的选择,也是网线对接口的选择。

接口选择

数据中心现阶段应用光缆的方案比较多,其中采用OM3,OM4并行传输方式最为广泛,所以在数据中心中关于OM3、OM4MPO产品比较多。这些MPO产品有一个致命的缺点:传输高速网络需要大量的光纤。IEEE802.3ba,采用平行阵列光纤,OM3支持100米,OM4支持150米;应用单模光纤,传输100G和40G需要2光纤LC连接器,单模的组网成本比较昂贵,随着我国制造业的发展,现阶段单模系统的成本有所下降,但是它的降幅不足以满足现阶段数据中心的大规模应用。组网贵的芯数比较少,组网便宜的芯数比较多,这大家很熟悉矛盾。

为了降低组网成本,同时减少芯数,OM5光纤应运而生。OM5光缆采用双工LC系统实现40G/100G传输,OM5光纤工作的850、880、910、940四个波段,提高了多模光纤的传输速率,传输距离得到优化。

传输40GOM4传输距离是350米,OM5传输440米;传输100G的时候,OM4传输100米,OM5传输150米。

40G/100G传输比较

数据中心核心层如何选择?

数据中心的核心层基本使用铜缆系统。5G时代,数据中心核心层大多工作在400G网络,400G网络的组网存在多种多样的选择。综合布线方面,通过以下大概了解关于400G核心网组建的选择。

第一,在产品上要选择预端接产品还是非预端接产品。根据相关数据显示,施工采用预端接产品比非预端接产品快90%的时间;在网络维护上,采用预端接产品要比采用非预端接产品节省50%的时间;除此之外,预端接产品增加核心层网络的密度,减少核心层所占的空间,所以预端接产品在数据中心的建设中占有优势。

第二,连接接口选择MPO因为MPO接口存在一定的优势。

第三,在传输介质选择多模光纤还是单模光纤。决定选择单多模光纤是组网成本,应用距离。单模的组网成本比较昂贵,虽然现阶段成本有所下降,然而降幅不足以支持数据中心大规模应用,因此现阶段单模光纤大多应用在数据中心接入层和到主配区、楼层和楼层间的长距离传输。多模相对于单模组网成本低很多,因此现阶段数据中心采用多模比较广泛。在传输距离允许和项目成本控制情况下,建议采用多模+单模备份方案,应对现阶段和未来数据中心的发展需求和网络升级需求。

现阶段,多模在数据中心当中占有一定的优势。多模光纤传输400G网络,通过三个方式:400GSR16,SR8和SR4.2。

首先看400G-SR16,并行传输+NRZ+单通道,需要16对光纤,选择32芯MPO,单芯传输25G;

400G-SR8,并行传输+PAM4+单通道,PAM4传输效率是NRZ传输的2倍,因此它需要8对光纤,通常选择16芯MPO和24芯MPO,单芯传输速率是50G每秒。  

400G-SR4.2,并行传输+MAM4+双通道,由于双通道的传输速率比单通道快一倍,采用4对光纤,所以选择12芯MPO。单芯MPO400G,采用波分复用技术,建议采用OM5光缆。

400G传输方式

 

可以看到,400G-SR16到400G-SR4.2,单根光纤传输速率逐渐增强,提出了三种提高光纤传输效率的方式,是调制方式,二是并行光学,三是波分复用。

三种方式提高光纤传输效率

总结一下,第一点,楼宇建筑建议6A类屏蔽线缆作为解决方案;第二点,数据中心采用MPO作为解决方案,OM5光缆是未来的发展方向;第三点,为了方便维护管理,建议采8/12芯的MPO解决方案

分享的过程中涉及到的产品,清华同方都有,产品性能方面均满足标准,甚至高于标准。