網絡布線基礎設施——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的環境。實際上，交易場所的IT網絡管理同樣是充滿挑戰的。“對一個大的經濟公司，一毫秒的優勢就可能相當于一年一億美金的價值。” 這段話指明了網絡速度和可靠性是至關重要的。除了對快速交易的需求之外，交易場所對信息和市場數據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、語音和更多的應用匯聚。這種高密度的應用本身就是種挑戰。

成功之道是面對這些交易場所所挑戰現實的問題，這就需要從網絡的最基礎元素——布線系統來考慮。

1 布線和延遲

金融IT人員現在已經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站上，有一份民意調查提出的問題是：“在您目前的基礎架構和組織中處理和分析實時的交易數據所面臨的最大局限或挑戰是什么？”在所有的回答中，43.1% 都表示延遲是他們最大的擔憂。

延遲可以在網絡的任一位置被引入。有源設備例如路由器、交換機、存儲設備和其他都可能是延遲的源頭，并引起一些低效的應用、處理和重發。連接這些可能引起延遲設備之間的公共的鏈路是布線基礎設施本身的瓶頸。如果一個IT經理可以解決所有有源設備和相關應用的問題，最后卻發現布線系統的容量不夠，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為“低延遲”的解決方案，因為有太多其他的網絡因素可能會引起延遲。布線系統應著重解決速度、容量和實用性的問題，應從根本上支持現在和未來的數據傳輸速率，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用，為數據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構，光纖面臨著一些重大的挑戰。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的光設備（包括給電腦加裝光纖卡的成本）通常要比銅設備貴一倍，當越來越多的10GBase-T銅纜產品進入成熟的市場后，光和銅的設備價格差距將會更大。即使設備和電腦的升級沒有太大問題，許多交易柜臺的設備，例如視頻、語音和PoE應用，還是不可能在一個純光纖網絡上運行的。使用 FTTD來支持以太網連接將要求混合的布線基礎設施安裝，需要在光纖信道上結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。

4 雙絞線銅纜

我們假設擁有10Gbps 光纜主干并在某些高性能的樓層設備互連中鋪設了光纜。你已經了解到光纖到桌面的潛在優勢和局限，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延遲的什么內容？

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生線間串擾。雖然這本身不會引起延遲，但是收發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絡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備的應用速度。屏蔽布線系統可以提供高層次的保障。

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

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的優勢將促使屏蔽系統越來越多的被下一代以太網應用作為理想的媒介而更多的應用。

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務穩定性和獨立的行業資格。只有西蒙認證的安裝商才可以申請到完整的系統質保。

即使高質量的安裝也必須通過確認。所有的鏈路都要經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。不恰當的把不同類別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，他們面臨的挑戰還不止這一個，交易桌面本身就可能是個連接的噩夢。

現代的交易桌面必須實現令人驚奇的通訊和信息傳遞。以太網連接通過多個PC提供市場資料和內部數據。還需要更多個連接來支持交易。多個現場直播的視頻內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個數據輸入，4個交易終端，4個語音線，4個視頻內容。另外，由于基礎結構的關鍵特性，通常會安裝一些額外的備份連接。不管工作區用來傳輸這些服務的有源設備類型或配置如何，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類的以太網信道來支持交易，5e類來支持VoIP、傳統語音，同軸線纜來支持視頻和其他應用。每次增加新的服務時，都需要增加新的信道。

先不談管道和設施的填充率，這已經對管理帶來巨大挑戰。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。所有這些服務可以在一個IT網絡上得到支持。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。現在剩下一個問題就是選擇哪一個布線設施？

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應用來說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設施。

從表面來看，7A類布線和6A類非常相似，對一些高速應用非常好，對其他一些應用可能會過度超前。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類更能勝任綜合應用的環境。

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用的組合：一個7A類接頭能支持遠超出10GBase-T的應用；兩個10/100以太網連接；一個1對連接的視頻，一個1對連接的傳統語音和一個2對連接的10/100以太網；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：為高速交易系統和內部數據部署兩個6A信道；為四個10/100以太網的市場數據內容部署四個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：為高速交易系統和內部數據部署兩個7A類信道；為四個10/100以太網的市場數據內容部署兩個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。這些潛在的節省已經在一些現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解決方案并實現了顯著的節省。

Robert Bosch Ltd IT基礎設施經理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或每個辦公桌設置三個信息模塊。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設備或者語音和數據的混合。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數據連接和一個電話，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的成本節省時，還有一點很重要的是空間，這是一個關鍵交易所面臨的最大挑戰之一。TERA模塊可以插進標準的RJ45插座，并使用比絕大多數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。而且當網絡性能需要升級時，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級布線信道標準規定了上至1000MHz的帶寬，并著力于支持下一代超過10GBase-T的數據應用。基于目前IEEE 高速研究小組的工作，下一代應用將是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、信息和市場數據有著迫切的需求。這促使了應用匯聚并引起了IT網絡管理的一系列連鎖反應。在幾乎所有的案例中，這些挑戰都需要全網絡接入，這些接入需要從網絡最基本的元素——布線系統開始。