網(wǎng)絡(luò)布線基礎(chǔ)設(shè)施——金融交易場所隱藏的高速公路管理延遲和密度

文｜美國西蒙公司

任何人只要看一眼金融交易場所，就會明白這是一個充滿挑戰(zhàn)的環(huán)境。實際上，交易場所的IT網(wǎng)絡(luò)管理同樣是充滿挑戰(zhàn)的。“對一個大的經(jīng)濟公司，一毫秒的優(yōu)勢就可能相當于一年一億美金的價值?！?這段話指明了網(wǎng)絡(luò)速度和可靠性是至關(guān)重要的。除了對快速交易的需求之外，交易場所對信息和市場數(shù)據(jù)有著永不滿足的渴望。在每個交易桌上都有多個電腦連接和視頻、語音和更多的應(yīng)用匯聚。這種高密度的應(yīng)用本身就是種挑戰(zhàn)。

成功之道是面對這些交易場所所挑戰(zhàn)現(xiàn)實的問題，這就需要從網(wǎng)絡(luò)的最基礎(chǔ)元素——布線系統(tǒng)來考慮。

1 布線和延遲

金融IT人員現(xiàn)在已經(jīng)清晰地意識到延遲是很大的麻煩。事實上，在最近的一份華爾街和科技雜志的網(wǎng)站上，有一份民意調(diào)查提出的問題是：“在您目前的基礎(chǔ)架構(gòu)和組織中處理和分析實時的交易數(shù)據(jù)所面臨的最大局限或挑戰(zhàn)是什么？”在所有的回答中，43.1% 都表示延遲是他們最大的擔憂。

延遲可以在網(wǎng)絡(luò)的任一位置被引入。有源設(shè)備例如路由器、交換機、存儲設(shè)備和其他都可能是延遲的源頭，并引起一些低效的應(yīng)用、處理和重發(fā)。連接這些可能引起延遲設(shè)備之間的公共的鏈路是布線基礎(chǔ)設(shè)施本身的瓶頸。如果一個IT經(jīng)理可以解決所有有源設(shè)備和相關(guān)應(yīng)用的問題，最后卻發(fā)現(xiàn)布線系統(tǒng)的容量不夠，還是會帶來不可接受的延遲。

2 選擇低延遲的布線

有些布線系統(tǒng)例如Infiniband被稱為“零”或者“低”延遲的選項，事實上，很難指定一個布線系統(tǒng)為“低延遲”的解決方案，因為有太多其他的網(wǎng)絡(luò)因素可能會引起延遲。布線系統(tǒng)應(yīng)著重解決速度、容量和實用性的問題，應(yīng)從根本上支持現(xiàn)在和未來的數(shù)據(jù)傳輸速率，并擁有一定的裕量。

3 光纖解決方案

就最佳吞吐量來說，光纜布線有著明顯的優(yōu)勢。10Gbps的光纜布線有著納秒級的延遲，相比較而言，銅纜布線的延遲是毫秒級的。這使得光纜非常適合主干的應(yīng)用，為數(shù)據(jù)中心和單個交易場所之間提供高容量的連接。光纜布線還提供其他的好處，例如重量更輕、密度更高、電力消耗更少，以及產(chǎn)生的熱量更少。

在交易場所，光纜是交換機、路由器等高性能設(shè)備之間互連的最佳選擇。預端接的解決方案如“即插即用”光纖模塊，預端接的主干線纜可簡化光通道的實施，并消除了現(xiàn)場端接的可變性和低效性。這些解決方案通常是定制的并可獲得性能上的保障。舉個例子，西蒙對每根預端接主干線纜都進行性能測試，并在發(fā)貨時寄送單獨的測試報告，確保性能達到指定的水平。

從主干和樓層互連單元到水平結(jié)構(gòu)，光纖面臨著一些重大的挑戰(zhàn)。光纖到桌面在理論上是支持高帶寬的理想選擇，而實際上卻不能忽略光纖的不可操作性。

如今支持10Gbps的光設(shè)備（包括給電腦加裝光纖卡的成本）通常要比銅設(shè)備貴一倍，當越來越多的10GBase-T銅纜產(chǎn)品進入成熟的市場后，光和銅的設(shè)備價格差距將會更大。即使設(shè)備和電腦的升級沒有太大問題，許多交易柜臺的設(shè)備，例如視頻、語音和PoE應(yīng)用，還是不可能在一個純光纖網(wǎng)絡(luò)上運行的。使用 FTTD來支持以太網(wǎng)連接將要求混合的布線基礎(chǔ)設(shè)施安裝，需要在光纖信道上結(jié)合雙絞線甚至還可能有同軸電纜。

那就是說，光纖還沒有必要作為水平布線的解決方案。作為主干連接，光纖的低延遲、高容量和未來有保障的性能完全能克服其可觀的額外費用以及較難實施所帶來的挑戰(zhàn)。

4 雙絞線銅纜

我們假設(shè)擁有10Gbps 光纜主干并在某些高性能的樓層設(shè)備互連中鋪設(shè)了光纜。你已經(jīng)了解到光纖到桌面的潛在優(yōu)勢和局限，并想在水平部分使用雙絞線，那你需要了解銅纜布線和相關(guān)延遲的什么內(nèi)容？

首先，我們對光纜的討論都是基于10Gbps解決方案的，我們對銅纜的討論也是一樣。10Gbps的銅纜要求就集中在三個選項：6A UTP、6A F/UTP和 7A S/FTP。

如果僅僅看標準對 6A類的要求，人們可能會推測 UTP 和 F/UTP的性能大致一樣，而且他們支持 10GBase-T應(yīng)用的能力足夠滿足交易對容量的需求。

不管怎樣，還是有一些其他的性能特征將會影響整個系統(tǒng)的延遲。任何類別的非屏蔽銅纜比屏蔽銅纜更容易被噪音干擾。到了10Gbps，非屏蔽布線變成了自己的干擾源，在鄰近的線纜之間會產(chǎn)生線間串擾。雖然這本身不會引起延遲，但是收發(fā)器處理信號時需要消除這些串擾， 從而導致延遲。這個潛在的延遲會對整個網(wǎng)絡(luò)的性能或多或少的帶來負面影響，并限制目前和未來的有源設(shè)備的應(yīng)用速度。屏蔽布線系統(tǒng)可以提供高層次的保障。

屏蔽布線系統(tǒng)由于提高了線間串擾的裕量，因此能支持簡化的數(shù)字信號處理器，能為將來的應(yīng)用提供極有意義的延遲優(yōu)勢。在IEEE 802.3an標準中，最大的收發(fā)器延遲2.56μs，許多最初的10GBase-T收發(fā)器在使用非屏蔽系統(tǒng)時會遇到困難，滿足不了這個要求。由于要求在每個信道消除FEXT遠端串擾，對于非屏蔽系統(tǒng)來說收發(fā)器也可能難以滿足。

在最近一次由KeyEye通信公司和西蒙公司共同舉辦的研討會上談到，7A/ FA布線的FEXT值比起6A/EA非屏蔽信道至少低20dB。這就使得信道中對FEXT消除器的需求降低了，并在信號傳輸時支持更低的延遲。 正在進行的研究顯示與屏蔽布線性能相關(guān)的優(yōu)勢將促使屏蔽系統(tǒng)越來越多的被下一代以太網(wǎng)應(yīng)用作為理想的媒介而更多的應(yīng)用。

當6A類屏蔽和7A類屏蔽銅纜被推薦作為金融交易場所的水平布線時，布線安裝的質(zhì)量也非常重要。例如，西蒙認證的安裝商都需要成功完成獲得ISO認證的培訓課程。申請的公司必須證明其長期的業(yè)務(wù)穩(wěn)定性和獨立的行業(yè)資格。只有西蒙認證的安裝商才可以申請到完整的系統(tǒng)質(zhì)保。

即使高質(zhì)量的安裝也必須通過確認。所有的鏈路都要經(jīng)過校對過的使用最新版本硬件和軟件測試儀的測試。有些公司常犯的錯誤是使用階段性的隨機性測試，或者僅憑線纜外皮上的級別標記來判斷性能，這將不能保證延遲的性能和無故障運行。不恰當?shù)陌巡煌悇e的銅纜或不同級別的光纖混合會導致性能降低到期望值以下。

除了基本的確認性能的測試外，10Gbps非屏蔽布線還需要外部串擾現(xiàn)場測試—— 一個 24端口的配線架通常需要耗時4小時的測試。而F/UTP和S/FTP屏蔽布線已通過屏蔽層完全控制了外部串擾，就不需要在現(xiàn)場做外部串擾的測試。

5 交易場所的匯聚和密度

通過以上的信息，我們很清楚的知道如何限制可能的延遲：選擇最高性能的布線并確保正確的安裝。遺憾的是，對于交易場所的IT來說，他們面臨的挑戰(zhàn)還不止這一個，交易桌面本身就可能是個連接的噩夢。

現(xiàn)代的交易桌面必須實現(xiàn)令人驚奇的通訊和信息傳遞。以太網(wǎng)連接通過多個PC提供市場資料和內(nèi)部數(shù)據(jù)。還需要更多個連接來支持交易。多個現(xiàn)場直播的視頻內(nèi)容和語音線也需要更多的連接，一個典型的交易桌面通常要求支持至少8個數(shù)據(jù)輸入，4個交易終端，4個語音線，4個視頻內(nèi)容。另外，由于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特性，通常會安裝一些額外的備份連接。不管工作區(qū)用來傳輸這些服務(wù)的有源設(shè)備類型或配置如何，有一點是顯而易見的，他們需要更多的布線和連接。

在許多交易樓層，各種不同的應(yīng)用需求導致每個桌子有多種多樣的布線配置。不斷增加的應(yīng)用需求以及頻繁的移動、增加和更改更是加劇了復雜性。單個桌子可能有6類的以太網(wǎng)信道來支持交易，5e類來支持VoIP、傳統(tǒng)語音，同軸線纜來支持視頻和其他應(yīng)用。每次增加新的服務(wù)時，都需要增加新的信道。

先不談管道和設(shè)施的填充率，這已經(jīng)對管理帶來巨大挑戰(zhàn)。故障追蹤會變得很困難，移動、增加、更改變得極其耗時，而且很多跳線會變得亂糟糟的。幸運的是，匯聚可以減緩布線和連接的挑戰(zhàn)。所有這些服務(wù)可以在一個IT網(wǎng)絡(luò)上得到支持。理論上，你可以運行多個同樣的信道到每個交易桌面，極大地簡化布線和連接?，F(xiàn)在剩下一個問題就是選擇哪一個布線設(shè)施？

先前，我們討論過光纖到桌面。就性能來說這是非常不錯的，但若采用單個解決方案來支持所有的交易桌面的需求是不可行的。我們也談到了交易桌面需要10Gbps布線。6A類屏蔽和非屏蔽都可以支持 10Gbps，不過6A屏蔽具有更好的延遲性能，所以6A屏蔽是更適合10Gbps的布線。但是對于語音和視頻來說，6A類不是必需的，而且對一些低速的以太網(wǎng)應(yīng)用來說6A類也顯得過于超前。因此采用6A類和光纖混合的布線基礎(chǔ)設(shè)施。

從表面來看，7A類布線和6A類非常相似，對一些高速應(yīng)用非常好，對其他一些應(yīng)用可能會過度超前。不過，基于西蒙公司TERA連接的7A類解決方案提供了線纜共享的能力，使得7A類更能勝任綜合應(yīng)用的環(huán)境。

6 7A類布線和線纜共享

線纜共享是指在單根線纜上運行多個應(yīng)用。利用TERA 7A類模塊的接口，在單根線纜和單個模塊上即可支持4個應(yīng)用。

TERA模塊中4個相互絕緣隔離的插孔，配合一系列1對、2對和4對跳線，可以支持多種不同應(yīng)用的組合：一個7A類接頭能支持遠超出10GBase-T的應(yīng)用；兩個10/100以太網(wǎng)連接；一個1對連接的視頻，一個1對連接的傳統(tǒng)語音和一個2對連接的10/100以太網(wǎng)；兩個2對連接的VoIP；四個CATV視頻以及各種其他的組合。

利用一個理想的交易桌面，我們來看看基于混合布線和一個TERA布線的連接需求。

混合布線：為高速交易系統(tǒng)和內(nèi)部數(shù)據(jù)部署兩個6A信道；為四個10/100以太網(wǎng)的市場數(shù)據(jù)內(nèi)容部署四個6類或 5e類的信道；為模擬電話部署兩個3類或5e類信道；為CATV部署兩個同軸信道；總計10個布線信道。

TERA：為高速交易系統(tǒng)和內(nèi)部數(shù)據(jù)部署兩個7A類信道；為四個10/100以太網(wǎng)的市場數(shù)據(jù)內(nèi)容部署兩個7A類信道；為兩個模擬電話和兩個CATV部署一個7A類信道；總計5個布線信道。

在線纜共享中還有許多明顯的好處。線纜的減少會在材料、安裝和以后的管理中都帶來成本效益。這些潛在的節(jié)省已經(jīng)在一些現(xiàn)實的安裝中得到驗證。Robert Bosch Ltd在他們的英國總部采用了7A類TERA解決方案并實現(xiàn)了顯著的節(jié)省。

Robert Bosch Ltd IT基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)理Trevor Lavender說：“為了支持未來的需求，Bosch的標準配置是樓層布線中每個工作區(qū)或每個辦公桌設(shè)置三個信息模塊。如果我們采用5e類、6類或6A類，那就意味著每個辦公桌有三根線纜連到機房。然而，由于我們采用了TERA 7A類解決方案，其共享線纜外皮的技術(shù)使得我們只需要配置兩根線纜和兩個模塊，即可以支持四個10/100設(shè)備或者語音和數(shù)據(jù)的混合。事實上，一開始大部分的辦公桌都只用了一個TERA模塊來支持 一個100Mbps數(shù)據(jù)連接和一個電話，另一個TERA模塊預留，為將來的千兆/萬兆需求做好準備”。

“這個線纜外皮共享技術(shù)帶來的實際成本效益是我們用了以往5e類解決方案，同樣的費用卻得到了更多的信息模塊和更多的未來升級保證” 。

當我們探究線纜共享和TERA的成本節(jié)省時，還有一點很重要的是空間，這是一個關(guān)鍵交易所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。TERA模塊可以插進標準的RJ45插座，并使用比絕大多數(shù)10Gbps 6A類非屏蔽線纜還要細的線，這就意味著能夠支持四個應(yīng)用的TERA信道的物理空間只相當于一個RJ連接的物理空間。

除了空間、管理以及減少的布線信道所帶來成本效益之外，TERA模型還提供了極大的靈活性和易擴展性。所有的信道都無需更改，今天支持10Gbps的一個模塊可以在明天改成支持四個CATV的信道，唯一要做的只是交換一下跳線。每個交易桌面的幾個信道可以靈活地支持無窮盡的連接的組合。而且當網(wǎng)絡(luò)性能需要升級時，所有已安裝的信道都能夠支持10Gbps以及更高的應(yīng)用。

事實上，為了準備未來的FA級標準，IEC國際委員會以壓倒性的優(yōu)勢批準了基于TERA接口的IEC 61076-3-104 Ed.2.0標準。由7A類元器件組成的總體FA級布線信道標準規(guī)定了上至1000MHz的帶寬，并著力于支持下一代超過10GBase-T的數(shù)據(jù)應(yīng)用?；谀壳癐EEE 高速研究小組的工作，下一代應(yīng)用將是40Gbps和100Gbps。簡單地說，目前可以用來支持四個電話的TERA布線在未來也可以支持40Gbps甚至100Gbps。

就如前面所說，交易桌面對快速交易、信息和市場數(shù)據(jù)有著迫切的需求。這促使了應(yīng)用匯聚并引起了IT網(wǎng)絡(luò)管理的一系列連鎖反應(yīng)。在幾乎所有的案例中，這些挑戰(zhàn)都需要全網(wǎng)絡(luò)接入，這些接入需要從網(wǎng)絡(luò)最基本的元素——布線系統(tǒng)開始。