用光纖實現(xiàn)USB的遠程通信

目前計算機的USB接口已經大量使用，一般每臺計算機都有多個USB口。當USB的通信距離超過幾十米后，采用電纜連接方案甚至無線方案都已經無法實現(xiàn)，目前只有光纖可以實現(xiàn)USB的遠程通信。本文介紹的就是幾種通過光纖實現(xiàn)USB的遠程通信的方案。

USB口已經成為了計算機最重要的外部接口，幾乎可以代替所有外部接口。USB的規(guī)范規(guī)定USB的通信距離最多5米（用USB-HUB級連）。市場上還有一種用RJ-45線傳輸?shù)腢SB遠程延長器，據說可以到50米。更遠的USB通信目前只能夠用光纖實現(xiàn)：多模光纖最遠4Km，單模光纖最遠40Km。

首先認識一下USB的通用性，也就理解了USB的重要性。按照用途的通用性對幾種常用的外部接口進行排隊：USB≥以太網口〉串口〉PS/2、打印口等。USB口可以方便地轉換出以太網口、串口以及PS/2口、打印口、甚至音頻、視頻口等。反過來，串口以及PS/2口、打印口等無法生成USB口，因為USB的規(guī)范更加復雜。只有以太網口加上電源才可以生成USB口，并且需要專門的軟件支持。當然計算機的內部總線接口通用性最好：臺式機的PCI口、筆記本的PCMCIA口完全可以生成USB口，而且無須驅動程序。

USB2.0以及USB1.0 的規(guī)范沒有光纖接口。雖然將來的USB3.0可能會帶有光纖接口，但是仔細研究USB3.0規(guī)范就知道USB3.0實際上是分為兩個部分的：傳統(tǒng)的USB2.0部分和延伸的特定USB3.0部分。只有延伸的特定USB3.0部分是可能會有光纖通信功能的，但是這部分并不兼容USB2.0。而USB2.0是完全兼容USB1.0的。

工業(yè)通信用的USB-串口光纖通信方案

在一些工業(yè)通信的場合，由于數(shù)據量不大并且特別要求實時性，往往采用串行通信，通信協(xié)議為RS-232或者RS-485。工業(yè)計算機的USB口可以通過光纖以RS-232或者RS-485協(xié)議進行串行通信。這時可以選用USB/串口光纖轉換器，波仕電子的典型產品是OPTU232L1（多模）和OPTU232SL1（單模），如圖1。波仕電子發(fā)明和首創(chuàng)了USB/串口光纖轉換器、同時也是世界上唯一的USB/串口光纖轉換器，專利號200730098650。波仕電子的OPTU232L1和OPTU232SL1是最新一代USB光纖通信產品，直接從USB口轉換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號，而且無須供電。波仕OPTU232L1和OPTU232SL1微型USB/串口光纖轉換器具有超小型的外形(74*23*47mm)、可以將USB口虛擬成為本地COM串口(COM1-COM256)、無須修改已有的串口通信軟件。驅動程序同波仕USB232系列轉換器，支持Windows XP/CE 、LINUX、Mac OS等。

圖1

由于OPTU232L1（或OPTU232SL1）傳輸?shù)倪�是串口信號，所以必須成對使用或者與波仕的其他串口/光纖轉換器配對使用。由于采用光纖作為通信傳輸介質，具有隔離高電壓、防電磁干擾、傳輸距離遠等優(yōu)點。OPTU232SL1的傳輸介質為單模光纖、OPTU232L1的傳輸介質為多模光纖，但是外形和驅動程序是完全一樣的。這種方案大大簡化了USB口的光纖遠程通信，圖2為OPTU232L1與波仕的串口/光纖中繼轉換器組網通信圖。兩邊的計算機都配置好USB/串口光纖轉換器并且連接好后，用“串口調試助手”軟件或者其他串口通信軟件就可以傳輸數(shù)據和文件了。

圖2

用USB光纖收發(fā)器實現(xiàn)的光纖通信方案

以上的方案為兩邊都是計算機，都能夠安裝驅動程序。如果上面的應用中僅有一邊為計算機，而另外一邊為USB設備呢？由于USB設備不能夠安裝驅動程序，就必須采用其它的USB光纖通信方案。

圖3

波仕電子的USB光纖收發(fā)器直接外插計算機的USB口、無需外接電源，支持單模和多模光纖通用。型號為OPET110U的USB光纖收發(fā)器可以將USB口轉換為標準的100Base-FX光纖進行傳輸。而波仕的另外一款型號為OPET100L的光纖收發(fā)器可以將標準的100Base-FX光纖轉換為以太網RJ-45口。OPET110U和OPET100L外形一樣，不僅顛覆了傳統(tǒng)以太網光纖收發(fā)器的尺寸和外形，屏棄了傳統(tǒng)的大方鐵盒的外形，還創(chuàng)造了在單模和多模光纖中都可以傳輸?shù)募夹g。

如圖4，計算機A有USB口，OPET110U與OPET100L光纖收發(fā)器配合可實現(xiàn)遠程光纖復現(xiàn)RJ-45以太網口，最后將“以太網/USB轉換器”接入以太網光纖收發(fā)器OPET100L的以太網口，這樣就可以在遠端接USB設備。比如插上U盤等USB外設，我們會發(fā)現(xiàn)這時結果與直接接入計算機的USB口時是一樣的。OPET110U與OPET100L之間連接的光纖可以最遠到40Km（單模）。這樣就實現(xiàn)了USB的光纖遠程通信。

圖4  USB-USB光纖延長

USB的標準通信距離（最遠5米）是USB標準的缺陷，遺憾的是，USB3.0雖然將傳輸速率的理論值從USB2.0的480Mb提高到了4800Mb，電纜從4芯增加到了9芯，而標準通信距離卻從5米減少到了3米。也就是說，USB3.0只要通信距離超過3米，可能唯一有效解決的方法就是光纖。這可能也是為什么USB3.0規(guī)范中考慮到了光纖通信接口的原因。象現(xiàn)在市場上的一種用RJ-45線傳輸50米的USB延長器對USB3.0肯定是無效的，因為它是USB1.0的，它的基本原理是增加電源線以及信號線的電流強度。