光纖的發(fā)展是歷史必然
自上世紀(jì)70年代后期，隨著光纖的發(fā)展成熟，光纖技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，光纖的一些固有特性?xún)?yōu)點(diǎn)(如不受噪聲干擾以及較高的傳輸帶寬等)使它成為了各種應(yīng)
用領(lǐng)域中的理想傳輸介質(zhì)。高傳輸速率系統(tǒng)的垂直干線(xiàn)用光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者們的首選設(shè)計(jì)方案。對(duì)這些垂直主干
上的光電器件的投資通?？稍趲捄捅Ｃ苄苑矫娴玫窖a(bǔ)償。但是，在水平工作區(qū)，光纖的應(yīng)用長(zhǎng)期被忽視。八十年代初，終端用
戶(hù)開(kāi)始將光纜安裝到工作站的信息出口，希望在將來(lái)會(huì)有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的光纖產(chǎn)品問(wèn)世，但是大多數(shù)用戶(hù)所安裝的水平光纜是在“黑
暗”模式下工作的，這是因?yàn)橄到y(tǒng)光電器件不能達(dá)到要求的帶寬，并且價(jià)格太高。
由于沒(méi)有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的光纖產(chǎn)品，用戶(hù)對(duì)光纖水平區(qū)布線(xiàn)失去了興趣。近來(lái)，由于布線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的改變以及光電器件、光纜、連接器技
術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用帶寬的逐步升級(jí)，很多用戶(hù)開(kāi)始重新考慮用“光纖到桌面”來(lái)替代水平布線(xiàn)系統(tǒng)中的銅纜方案。下面我們將對(duì)一些
與此相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題和標(biāo)準(zhǔn)加以討論。
光纖連接器技術(shù)的發(fā)展
近幾年，光纖連接器、光纜和光電器件等光纖技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。光纖連接器的物理尺寸和外形（如ST、SC接口）的改變一
直被產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者和最終用戶(hù)們所關(guān)注。由于許多局域網(wǎng)中的應(yīng)用只要求使用兩根光纖（一根用于發(fā)射，另一根用于接收），所以
在大多數(shù)情況下需要使用雙芯光纖連接器。雙芯光纖連接器的尺寸總是比用于非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）布線(xiàn)系統(tǒng)的RJ45插座的尺寸
要大得多，考慮到配線(xiàn)架上連接器的密度，非屏蔽雙絞線(xiàn)（UTP）布線(xiàn)系統(tǒng)將更有吸引力。在工作站信息出口，雙芯光纖連接器
也存在著嚴(yán)重的空間問(wèn)題——在一個(gè)單孔美標(biāo)安裝盒上，很難設(shè)計(jì)出能支持2個(gè)以上雙芯光纖連接器的面板和模塊。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，幾個(gè)生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)出了小尺寸的雙芯光纖連接器，使光纖連接器可以在尺寸上與RJ45連接器競(jìng)爭(zhēng)。這些連接器
中有幾種在設(shè)計(jì)上很有創(chuàng)意，且大大減少了光纖端接所需的時(shí)間。一些廠商還和光電器件生產(chǎn)廠商結(jié)成伙伴關(guān)系，來(lái)生產(chǎn)相同外
形尺寸的耦合器以安排LED/PIN 對(duì)，支持了新型光纖連接器的生產(chǎn)。然而，當(dāng)前EIA/TIA TR41.8 建議中規(guī)定,在工作站一端仍然
把SC 雙芯光纖連接器作為標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器，而在電信間一端則可以使用任何光纖連接器。不管TR41.8 如何看待這一問(wèn)題，小尺
寸光纖連接器的開(kāi)發(fā)已使得光纖連接器和UTP 連接器的尺寸基本相當(dāng)。
光纖技術(shù)的發(fā)展
短波長(zhǎng)是指850nm，而長(zhǎng)波長(zhǎng)則是指1300nm 。表1 給出了多模光纖兩個(gè)波段的獨(dú)立工作窗口。這些工作窗口是由光纖的衰減特
性決定的。然而，1996年以后，由于光纖制造技術(shù)的進(jìn)步，光纖衰減特性得到了改善，使得光纖在整個(gè) 720nm～1370nm的波
段內(nèi)都可以使用。這對(duì)波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是很重要的。
表2給出了62.5nm和50nm光纖在特定波段的特性比較。兩種纖芯尺寸都可用于局域網(wǎng)。從表2中可以明顯看出，50nm光纖的帶
寬與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，這是50nm光纖的一大優(yōu)點(diǎn)，然而，由于其纖芯尺寸與常用的62.5nm光纖有差異，使用50nm光纖會(huì)產(chǎn)生3dB的
能量衰減。如果能量大到在最壞的鏈路情況下能容納這3dB的衰減，那么它所增加的帶寬就可以支持更多的應(yīng)用了(如千兆位以太
網(wǎng))，并有很大的帶寬余量。
既然62.5nm光纖的信號(hào)衰減在820nm至920nm波段內(nèi)是最大的，那么為什么它仍工作在這一波段呢？很簡(jiǎn)單，這是因?yàn)楣怆娖?
件（LED和PIN）與相應(yīng)的長(zhǎng)波長(zhǎng)器件比較價(jià)格很低，只有其價(jià)格的30％ 左右，因此使用短波長(zhǎng)光電器件是非常重要的。
光纖器件的發(fā)展
發(fā)光二極管（LED）和PIN 光電二極管是短波長(zhǎng)多模光纖中最常用的光源和光檢測(cè)器。LED 可以支持的數(shù)據(jù)速率高達(dá)125Mbps。
普通PIN受噪聲影響較大，為了減少噪聲的影響，在PIN封裝中增加了一個(gè)互阻抗放大器，這種光檢測(cè)器就是PIN－FET組件。這種
器件的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，但LED 可支持的傳輸速率較低，難以將其應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合中。
激光器（laser）和雪蹦光電二極管（APD）是另一類(lèi)用于光纖系統(tǒng)的光源和探測(cè)器。這些器件可支持極高的數(shù)據(jù)傳輸速率。APD
有很高的量子效率，這使其非常適合于“弱光”應(yīng)用。然而，這兩種器件都很復(fù)雜，要保持它們穩(wěn)定地工作對(duì)電子和溫度的控制要
求都很高。正是這種復(fù)雜性使得它們的應(yīng)用費(fèi)用相當(dāng)高，因而限制了使用。
“激光原則”的一個(gè)例外是工作于短波長(zhǎng)波段的垂直腔表面發(fā)射激光(VCSEL)。它與LED相比的優(yōu)點(diǎn)是——它是一種半導(dǎo)體激光，可
支持高達(dá)2Gbps的傳輸速率。而且，它的驅(qū)動(dòng)電流小，輸出光功率可達(dá)1mW(0dBm)，光譜寬度小于0.5nm。更重要的是它對(duì)電
路的要求較低，從而大大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也降低了器件造價(jià)。VCSEL在封裝上也優(yōu)于 LED ，它不需要棱鏡，幾個(gè)VCSEL
可以在同一個(gè)基片上組成一個(gè)陣列，這使其非常適合于帶狀光纖和WDM應(yīng)用。上述優(yōu)點(diǎn)使得VCSEL成為理想的光源。VCSEL優(yōu)
越的帶寬性能使多模光纖成為千兆以太網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇之一。
光纖標(biāo)準(zhǔn)
用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者們?cè)絹?lái)越關(guān)心電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI）、帶寬、鏈路距離、數(shù)據(jù)安全性和網(wǎng)絡(luò)故障等問(wèn)題。能同時(shí)滿(mǎn)足
上述各項(xiàng)指標(biāo)要求的唯一介質(zhì)就是光纖。1995年，TIA/EIA TSB－72 標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和1998年TIA 光纖局域網(wǎng)小組（FOLS）短波長(zhǎng)
聯(lián)盟的形成就是最好的證明。
TSB－72是一種集中式光纖布線(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。TSB－72允許光纖布線(xiàn)的距離為300米，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者可以利用長(zhǎng)傳輸距離去將網(wǎng)
絡(luò)電子設(shè)備（如路由器、集線(xiàn)器和交換機(jī)等）集中到一個(gè)設(shè)備間內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)給用戶(hù)提供了一個(gè)由當(dāng)前共享帶寬環(huán)境過(guò)渡到交換
環(huán)境的途徑。集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充、移動(dòng)、變更和管理，減少了網(wǎng)絡(luò)的故障時(shí)間，最重要的
是它顯著地減少了安裝費(fèi)用。
100Mbps快速以太網(wǎng)是增長(zhǎng)速度最快的一種局域網(wǎng)應(yīng)用。1995年IEEE802.3u 100BASE－FX 標(biāo)準(zhǔn)定義了光纖介質(zhì)的快速以太網(wǎng)
標(biāo)準(zhǔn)。100BASE－FX 標(biāo)準(zhǔn)采用FDDI標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)編碼（4B5B編碼）方式和物理介質(zhì)信號(hào)部分。它使用長(zhǎng)波長(zhǎng)（1300nm）光電器
件，而長(zhǎng)波長(zhǎng)（1300nm）光電器件的價(jià)格比短波長(zhǎng)（850nm）光電器件的價(jià)格高許多（前面已介紹過(guò)）。因此，IEEE 目前正
在制定一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)——100BASE－SX。一些相關(guān)的廠商也在1998年1季度成立了短波長(zhǎng)聯(lián)盟。它的任務(wù)就是制訂采用低成本短
波長(zhǎng)光纖器件的快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。注意，這是非常重要的。它的短期目標(biāo)是：
1.降低成本，即采用普通的光電器件，通過(guò)使用已開(kāi)發(fā)出的短波長(zhǎng)光電器件（LED和PIN）達(dá)到降低成本的目的。
2.100BASE－SX標(biāo)準(zhǔn)將與10BASE－FL標(biāo)準(zhǔn)兼容。
3.可采用連接器。
4.易于升級(jí)到100Mbps。
介質(zhì)轉(zhuǎn)換
完整地考慮一個(gè)光纖到桌面的解決方案，不僅要有光纖信息出口（ST、SC、平直或傾斜等）和光纖配線(xiàn)箱（ST、SC、墻面安裝
型、機(jī)柜安裝型、可抽拉式等），還需要考慮光纖直接到桌面后計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡及集線(xiàn)器等設(shè)備的問(wèn)題。
因此，在眾多的光纖到桌面解決方案中，很多技術(shù)人員會(huì)碰到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的造價(jià)將會(huì)提高很多這樣一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，即我們平常
使用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡將被換成光纖網(wǎng)卡，普通集線(xiàn)器的RJ45出口也不能再使用了，而是被純光纖出口的集線(xiàn)器所取代。由于光纖網(wǎng)
卡及光出口的集線(xiàn)器價(jià)格非常昂貴，致使整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)上升，所以光纖到桌面現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)還基本上只是紙上談兵。
一種非常實(shí)用的實(shí)現(xiàn)光纖到桌面的方法是使用介質(zhì)轉(zhuǎn)換器(即光電轉(zhuǎn)換器)。這種器件使局域網(wǎng)的升級(jí)非常簡(jiǎn)單，且可以保護(hù)銅纜
LAN設(shè)備的投資。
- 上一篇：單模光纖的特性和應(yīng)用 2019/3/5
- 下一篇：綜合布線(xiàn)中的標(biāo)準(zhǔn)和光纖的應(yīng)用 2019/3/3