数据中心网络中的40GBASE-T

数据中心网络基础设施正在见证由不断增长的带宽和网络性能需求推动的变革。10 千兆位以太网是当今数据中心的实际标准，而 40G 以太网的采用率越来越高。虽然 40G 以太网标准已存在于 SM 光纤和基于 MPO的 MM 光纤电缆中，标准化组织目前正在铜质双绞线系统上开发 40GBASE-T 以太网。如此高的网络速度对电缆部件和电缆系统提出了严格的性能要求。本文介绍了在确保安装的电缆拥有充足性能方面的挑战，并重点探讨了现场认证测试。

40G 以太网物理层替代方案 - 单模光纤

由于具有长传输距离和出色的传输性能，单模光纤专用于将 40Gbps 数据传输到相距长达 10公里的位置 (40GBASE-LR4)。物理层电子和光学设备包含四个通道，每个通道通过不同的波长传输 10Gbps 数据。如果预算充足，或者链路距离很长，则单模光纤是最佳选择

多模光纤

具有并行光学 MPO 接口的多模光纤是当今最常用的 40G 以太网媒介 (40GBASE-SR4)。与单模相比，网络硬件成本更低，并且它支持数据中心网络中的所有典型链路长度（对于 OM3 电缆最长为 100 米，对于 OM4 为 125米）

铜质双芯电缆

对于长度不超过 7 米的短距离通道，40GBASE-CR4标准规定需要使用铜质双芯电缆组件。典型应用是互连联网设备，这些设备位于彼此相邻的物理位置。

铜质双绞线

最新研究进展建议保留铜结构电缆系统，它将成为40G 以太网光纤链路的重要替代品。在未来几年，铜质双绞线很可能会保持其相比光纤的成本优势。铜质电缆被认为更容易安装和维护。重要的是，双绞电缆的 BASE-T 网络标准向后兼容自动协商功能。这让组织能够逐步升级到更高速度，并更好地控制资本支出。

将这些因素综合在一起考虑的结论是：

• 40GBASE-T 将使用 1 MHz 至大约 1600Mhz 的带宽频谱

• 电缆最大长度将限制为约 30 米

• 规定电缆通道使用的连接器数量可能少于 4 个

好消息是，很大比例的数据中心链路长度都处于此 30 米限制范围内。研究表明，超过 80% 的数据中心链路的长度都不超过 30 米，因而能够受益于 40GBASE-T。

40G 铜质电缆的现场测试

虽然电缆技术和半导体技术可以为 40Gbps 铜质双绞电缆以太网提供支持，但广泛的市场采用还要求考虑其他要素。其中一个关键要素就是现场测试仪器的可用性，需要使用它们来识别和认证适用于 40GbE 的已安装电缆。

测量带宽

如同 300 毫升软饮料需要 400 毫升容量的瓶子才能轻松注入一样，用于支持 1,600 MHz 传输的电缆系统将指定为 2,000MHz，并且现场测试仪通常需要支持更高的测量带宽。虽然 40 GBASE-T 的许多方面仍处于早期开发阶段，但也有一个值得注意的例外，那就是现场测试。Softing IT Networks WireXpert 是一款具有代表性的现场测试仪，它可提供充足的测量带宽以便在草案标准化阶段以及标准化之后检验 40GBASE-T 电缆系统。IEEE 已使用此仪器完成有关电缆系统射频性能的大量研究工作。

总结

尽管无线和光纤基础设施正在不断发展，但在可预见的未来，铜质电缆仍将是企业网络的主要媒介。在设计面向未来15 至 20 年的基础设施时，设计人员必须考虑到这样一个事实，那就是很有可能会定40GBASE-T 系统，而且该系统在5-10 年内将普及开来。在支持如此高的数据速率方面存在技术挑战，其中一项主要挑战就是物理层设备的复杂性。为了创建完整的生态系统以便 40GBASE-T 等技术得到广泛应用，相关行业需要适用于该技术的电缆系统、联网设备、标准化和现场测试仪器。在过去，多种因素导致对更宽的带宽进行现场测试受到了限制，但现在，至少有一款可从市面购买的现场测试仪能够对带宽高于 2,000 MHz 的电缆进行认证测试，并且有望满足未来 40GBASE-T 系统的现场测试需要。