光纖運(yùn)用新技術(shù)

70年代后期，光纖技術(shù)開始進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，光纖的一些固有特性優(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)的垂直干線用光纖來實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者們的首選設(shè)計方案。對這些垂直主干上的光電器件的投資通�？稍趲�寬和保密性方面得到補(bǔ)償。但是，在水平工作區(qū)，光纖的應(yīng)用長期被忽視。八十年代初，終端用戶開始將光纜安裝到工作站的信息出口，希望在將來會有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的光纖產(chǎn)品問世，但是大多數(shù)用戶所安裝的水平光纜是在“黑暗”模式下工作的，這是因為系統(tǒng)光電器件不能達(dá)到要求的帶寬，并且價格太高。

由于沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的光纖產(chǎn)品，用戶對光纖水平區(qū)布線失去了興趣。近來，由于布線標(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，很多用戶開始重新考慮用“光纖到桌面”來替代水平布線系統(tǒng)中的銅纜方案。下面我們將對一些與此相關(guān)的技術(shù)問題和標(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)品開發(fā)者和最終用戶們所關(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（UTP）布線系統(tǒng)的RJ45插座的尺寸要大得多，考慮到配線架上連接器的密度，非屏蔽雙絞線（UTP）布線系統(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)重的空間問題——在一個單孔美標(biāo)安裝盒上，很難設(shè)計出能支持2個以上雙芯光纖連接器的面板和模塊。

為了解決這個問題，幾個生產(chǎn)商開發(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連接器競爭。這些連接器中有幾種在設(shè)計上很有創(chuàng)意，且大大減少了光纖端接所需的時間。一些廠商還和光電器件生產(chǎn)廠商結(jié)成伙伴關(guān)系，來生產(chǎn)相同外形尺寸的耦合器以安排LED/PIN 對，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 如何看待這一問題，小尺寸光纖連接器的開發(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

短波長是指850nm，而長波長則是指1300nm 。表1 給出了多模光纖兩個波段的獨(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 720nm～1370nm的波段內(nèi)都可以使用。這對波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)的開發(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光纖的帶寬與波長無關(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？很簡單，這是因為光電器件（LED和PIN）與相應(yīng)的長波長器件比較價格很低，只有其價格的30％ 左右，因此使用短波長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多模光纖中最常用的光源和光檢測器。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封裝中增加了一個互阻抗放大器，這種光檢測器就是PIN－FET組件。這種器件的優(yōu)點(diǎn)是造價較低，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)膱龊现小?/P>

激光器（laser）和雪蹦光電二極管（APD）是另一類用于光纖系統(tǒng)的光源和探測器。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”的一個例外是工作于短波長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。更重要的是它對電路的要求較低，從而大大地簡化了設(shè)計要求，同時也降低了器件造價。VCSEL在封裝上也優(yōu)于 LED ，它不需要棱鏡，幾個VCSEL 可以在同一個基片上組成一個陣列，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)

用戶和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者們越來越關(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)故障等問題。能同時滿足上述各項指標(biāo)要求的唯一介質(zhì)就是光纖。1995年，TIA/EIA TSB－72 標(biāo)準(zhǔn)的出臺和1998年TIA 光纖局域網(wǎng)小組（FOLS）短波長聯(lián)盟的形成就是最好的證明。

TSB－72是一種集中式光纖布線系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。TSB－72允許光纖布線的距離為300米，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者可以利用長傳輸距離去將網(wǎng)絡(luò)電子設(shè)備（如路由器、集線器和交換機(jī)等）集中到一個設(shè)備間內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)給用戶提供了一個由當(dāng)前共享帶寬環(huán)境過渡到交換環(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，簡化了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充、移動、變更和管理，減少了網(wǎng)絡(luò)的故障時間，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)的信號編碼（4B5B編碼）方式和物理介質(zhì)信號部分。它使用長波長（1300nm）光電器件，而長波長（1300nm）光電器件的價格比短波長（850nm）光電器件的價格高許多（前面已介紹過）。因此，IEEE 目前正在制定一個新標(biāo)準(zhǔn)——100BASE－SX。一些相關(guān)的廠商也在1998年1季度成立了短波長聯(lián)盟。它的任務(wù)就是制訂采用低成本短波長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，通過使用已開發(fā)出的短波長光電器件（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.易于升級到100Mbps。

介質(zhì)轉(zhuǎn)換

完整地考慮一個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算機(jī)網(wǎng)卡及集線器等設(shè)備的問題。

因此，在眾多的光纖到桌面解決方案中，很多技術(shù)人員會碰到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的造價將會提高很多這樣一個很現(xiàn)實(shí)的問題，即我們平常使用的計算機(jī)網(wǎng)卡將被換成光纖網(wǎng)卡，普通集線器的RJ45出口也不能再使用了，而是被純光纖出口的集線器所取代。由于光纖網(wǎng)卡及光出口的集線器價格非常昂貴，致使整個系統(tǒng)造價上升，所以光纖到桌面現(xiàn)在在國內(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)的升級非常簡單，且可以保護(hù)銅纜LAN設(shè)備的投資。