光纖布線系統(tǒng)

  隨著對光纖需求的迅猛發(fā)展，光纖布線系統(tǒng)將成為發(fā)展方向，
光纖市場將可能出現(xiàn)供貨相對不足的情況。
  距離限制是樓層連接和園區(qū)內(nèi)互連使用光纖的必然選擇，在園
區(qū)網(wǎng)建設(shè)中，一般要求光纖到小區(qū)，光纖到大樓。同時，光纖布
線的成本正在明顯下降，這使多模光纖、單模光纖都具有很高的
性價比。現(xiàn)在許多建筑物中都正在安裝復(fù)合電纜，即同時采用多
模光纖和單模光纖，這也代表了一種新的發(fā)展趨勢。此外，即將
于明年正式發(fā)布標準的萬兆以太網(wǎng)也將推動光纖布線的發(fā)展。
  光纖布線是數(shù)據(jù)干線的首選
  早在5類UTP（非屏蔽雙絞線）推出之前，計算機網(wǎng)絡(luò)的桌面應(yīng)
用速率是10Mbps的時候，100Mbps的骨干網(wǎng)采用了FDDI（Fiber Di
stributed Data Interface,光纖分布數(shù)據(jù)接口）網(wǎng)，而FDDI是完全基于光纖構(gòu)建的。因此可以說，綜合布
線的數(shù)據(jù)干線，絕大多數(shù)工程都采用光纜，是由來已久的事實。
  在計算機網(wǎng)絡(luò)引入基于100Mbps的以太網(wǎng)以來，光纖在綜合布線系統(tǒng)中的應(yīng)用，仍然主要集中于干線
級，只是在拓樸結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化。
  大約是1996年前后，盡管出現(xiàn)了可以支持快速以太網(wǎng)的5類UTP，價格大大低于光纜線，并且易于安裝，
但是，至今在主干級，鑒于以下原因，人們一直是傾向于選擇光纜。
  1． 干線用纜量不大
  計算機網(wǎng)絡(luò)采用光纖集線器，每48個數(shù)據(jù)信息插座只需要2芯光纖。于是，一根4芯光纜通過集線器可以
連接96個數(shù)據(jù)信息插座。眾所周知，UTP的水平布線長度不宜超過90米，去掉端接余量和上、下走線，有效
長度只不過是70米左右。也就是說，在集線器的主干側(cè)（輸入端口）用一條4芯光纜，所覆蓋的70米水平范
圍內(nèi)，可有96個數(shù)據(jù)點，平均每米至少可有1.3個數(shù)據(jù)點。分布密度如此之大，應(yīng)當是不必安裝銅纜了；
  2． 用光纜不必為升級疑慮
  計算機網(wǎng)絡(luò)不斷在向高速發(fā)展，主干正由100Mbps向千兆過渡。網(wǎng)絡(luò)布線若用銅纜，到時候是否還能升
級，總歸是個疑問。若用光纜，則不必為升級疑慮。
  何況干線的應(yīng)用常常是多對芯線同時傳輸信號，銅纜容易引入線對之間的近端串擾（NEXT）以及它們之
間的信號迭加問題，對高速數(shù)據(jù)傳輸十分不利；
  3． 處于電磁干擾較嚴重的弱電井，光纜比較理想
  光纜布線具有最佳的防電磁干擾性能，既能防電磁泄漏，也不受外界電磁干擾影響，這對于干線處于弱
電井電磁干擾較嚴重的情況來說，是比較理想的防電磁干擾布線系統(tǒng)；
  4． 光纜在弱電井布放，安裝難度較小
  光纜在弱電井布放，安裝難度較小。況且光纜的布放和安裝，供貨廠商本來就是提供一條龍服務(wù)，由專
業(yè)技術(shù)人員實施，保證工程質(zhì)量。
  近幾年來，千兆以太網(wǎng)登場，當前主要也是用于干線級，人們除了出于與上述類同的原因之外，又因為
對于大對數(shù)“超5類”線纜提出質(zhì)疑：大對數(shù)“超5類”線纜，所有線對都全雙工傳輸信號時，能保證5E系
統(tǒng)的功率和（POWER SUM）指標嗎？“超5類”用于千兆以太網(wǎng)，必須強調(diào)各參數(shù)的功率和指標。考慮到目
前市場上的大對數(shù)“超5類”銅纜，是由數(shù)根4對芯“超5類”線纜組合而成，大對數(shù)“超5類”銅纜的性能
如何檢測？若分為每4對進行測試，則何謂大對數(shù)！無法考核不能用，于是仍然傾向于選擇光纜。
  光纖到桌面的機遇
  運用RJ-45連接器的5類布線，最初的規(guī)范是1995年頒布的TIA/EIA標準，使用2對芯線即可以支持100Mbp
s的數(shù)據(jù)傳輸速率。到了1999年，開發(fā)者成功實現(xiàn)了使用4對芯線全雙工傳輸時，5類線纜也可以支持千兆以
太網(wǎng)，但不是所有的5類線纜都能支持，于是很快又出現(xiàn)了一種增強型5類線纜（Cat 5E），可以支持到1Gb
ps的數(shù)據(jù)傳輸速率，這種千兆級數(shù)據(jù)傳輸速率，對于5類銅纜來說，在物理性能上可以說是達到了極限。
  早在1997年下半年，TIA/EIA發(fā)布了6類布線規(guī)范，又稱E級布線規(guī)范，也運用RJ-45連接器，可與5類系
統(tǒng)兼容。6類線纜最高頻率可達200MHz到250MHz，無疑使用2對6類芯線便可以支持千兆以太網(wǎng)的傳輸速率。
但是，基于下述的幾個原因，人們在考慮千兆以太網(wǎng)應(yīng)用時，如果不選擇CAT 5E線纜，則可能寧愿選擇光
纜：
  1． 6類布線規(guī)范遲遲沒有形成最終標準，有可能要到2002年初才正式公布；
  2． 由于CAT 5E線纜實現(xiàn)了支持千兆以太網(wǎng)，并且其標準已正式公布，使得6類線纜基本上未占領(lǐng)什么
陣地，其應(yīng)用不多；
  3．6類系統(tǒng)部件的費用比5E類高得多，差不多接近光纜布線系統(tǒng)的價格；
  4．6類系統(tǒng)的施工要求也比5E類高，其難度近似于光纜，但其供應(yīng)商往往不象光纜供應(yīng)商那樣能夠提供
專業(yè)水平的一條龍服務(wù)，竣工后系統(tǒng)不合格率較高；
  5． 光纖布線長度可以比銅纜長，幾層樓合用光纖集線器的范圍大；
  6． 對于光纖到桌面（FTTD，F(xiàn)iber To The Desk）來說，光纜布線可以考慮省去FD（Floor Distribut
or，樓層配線設(shè)備），直接從BD（Building Distributor，建筑物配線設(shè)備）引至桌面。
  正是由于上述原因，所以在綜合布線的數(shù)據(jù)信息點中，光纖到桌面的比率明顯在增加。
  至于7類（又稱F類）銅纜與光纜相比，二者的選擇，更無疑選擇光纖是較為合理的方案。這是因為，EI
A/TIA對其規(guī)范的制定未能形成最終標準，即便是轉(zhuǎn)而由ISO/IEC來完成。由于7類線纜在市場上用武之地很
有限，所以它的公認范圍也就相當有限。7類布線系統(tǒng)不使用RJ-45連接器，與現(xiàn)今大部分網(wǎng)絡(luò)適配卡不兼
容。雖然7類線纜的頻率范圍比5類、6類銅纜高，最高可達700MHz到750MHz，但是仍然無法與光纜相比，難
以達到支持10G以太網(wǎng)的水平；由于7類線纜實際上是屬于屏蔽類銅纜，全方位360°屏蔽，由此而引起的接
地要求，給施工增加了難度，其費用比光纜還要貴。
  綜上所述，由于5E類銅纜可以支持千兆以太網(wǎng)，所以限制了6類、7類銅纜的應(yīng)用，給光纖到桌面的應(yīng)用
創(chuàng)造了極好的機遇，將會加快推進采用純光纖局域網(wǎng)的進程。
  光纖、銅纜并用是明智的選擇
  對于UTP來說，盡管在5類之后又出現(xiàn)6類，但是終歸離銅纜的極限不遠。而光纖從各方面解決了UTP的缺
點：帶寬受限、距離有限、不能完全消除RFI（射頻干擾）和EMI（電磁干擾）、不能很靠近電力電纜及安
全性等等。
  光纖貴，銅纜賤，光纖到桌面的成本要遠高于UTP的成本，如果加上有源設(shè)備（如：集線器和網(wǎng)卡）的
成本，則成本差異會更大。但是，價格不是唯一的選擇標準，不應(yīng)把銅纜和光纜完全對立起來，應(yīng)當跳出
二者只用其一的思路，不妨考慮二者并用這一變通方案，以便獲得更好的系統(tǒng)，既可保證當前性能要求，
又可兼顧將來系統(tǒng)升級需求。
  從應(yīng)用角度出發(fā)，光纖是而且將繼續(xù)是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)骨干的媒介選擇。隨著速度進入千兆位和數(shù)千兆位的范
圍，光纖將成為主導(dǎo)的建筑物布線媒介。前瞻的公司目前正在為這個未來而同時安裝UTP和光纖到桌面。例
如：對于處在距離可能超過100米的工作站或終端，可直接為這些裝置布放光纖信道，不設(shè)配線間和有源硬
件，便節(jié)約了中間環(huán)節(jié)的成本，減少了總成本的花費。
  促進光纖在綜合布線中應(yīng)用的新技術(shù)
  由于光纖制造技術(shù)的進步，光纖衰減特性得到改善，也就是說，在綜合布線中采用新型光纖，在整個72
0nm～1370nm波段都可以使用。下述幾種光纖新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，對于光纖在綜合布線中以及光纖到桌面
的應(yīng)用很有促進。
  1．新型光纖連接器
  光纖和銅纜相比，光纖端接要比銅纜復(fù)雜。近兩三年以來，有幾家廠商開發(fā)出先進的光纜連接器，價格
不太高，容易使用，大大降低了使用光纜的難度。
  局域網(wǎng)應(yīng)用需要用雙芯光纖（一芯用于發(fā)送，另一芯用于接收）連接器，過去雙芯連接器的尺寸，比用
于UTP的RJ-45插座的尺寸大得多，在一個86安裝盒內(nèi)，很難支持雙信息點的實現(xiàn)。外型類似于RJ-45插座的
新型雙芯連接器及其配套的耦合器，免除現(xiàn)場打磨步驟，安裝方便，解決了這個問題。
  新推出的光纜連接器，是小型連接器，可以與RJ-45連接器互換使用，采用與傳統(tǒng)電話插頭相似的連接
技術(shù)，并且能夠承受較大的線路偏轉(zhuǎn)。
  從前談到光纖首先想到的是安裝復(fù)雜、要求高，現(xiàn)在情況不大一樣了，主要有兩點：一是出現(xiàn)了新型、
小巧的連接器，從而能密集安裝；二是端接技術(shù)的簡化，降低了有源設(shè)備的成本。
  2．理想的VCSEL（垂直腔表面發(fā)射激光）光源
  LED（發(fā)光二極管）是短波長多模光纖最常用的光源，造價較低，但是可支持的傳輸速率較低，難于應(yīng)
用到高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?br />   Laser（激光器）是另一類用于光纖傳輸系統(tǒng)的光源，可以支持極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，然而器件復(fù)雜，
要保持穩(wěn)定的工作，對電子和溫度的控制要求很高，于是應(yīng)用費用相當高。
  與上述兩種光源相比，VCSEL則是理想的光源，它是一種半導(dǎo)體激光，可支持的數(shù)據(jù)傳輸速度高達2Gbp
s；驅(qū)動電流小、輸出光功率可達1mw(odBm)，光譜寬度小于0.5nm；更重要的是它對電路的要求較低，大大
簡化了電路設(shè)計，降低了器件造價。
  3．光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換器
  光纖到桌面，不僅要有光纖信息插座、光纖配線箱，還需要有光纖集線器和光纖網(wǎng)卡，致使系統(tǒng)造價上
升
  實用的實現(xiàn)光纖到桌面的過渡，則是使用光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換器。光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換器使局域網(wǎng)升級到光纖非常簡
單，可以保護原銅纜局域網(wǎng)設(shè)備的投資。
  目前市場有多種類型的光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換器，適用于不同的計算機總線、光纖耦合器和光波長。光電介質(zhì)轉(zhuǎn)
換器有4種流行的封裝可選：單機型、組合型、多通路型和模塊型。光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換器的雙絞線端口有兩種類
型：交叉型和直線型。交叉型適用于向下的集線器端口；直線型適用于終端類網(wǎng)卡和骨干網(wǎng)端口。
  除少數(shù)情況外，集線器和交換機并不支持不同的介質(zhì)端口。在單個或堆疊式光纖集線器和交換機上，通
常所有的8到16個端口都是光纖型；在模塊化的交換機或路由器上，其非骨干網(wǎng)光纖模塊通常帶有4到12個
光纖端口。因此，即便是用戶只需要少量的光纖連接，他們?nèi)匀灰獮椴挥玫亩丝诟额~外的錢，當用戶同時
需要多種速率、單模和多模、短波長和長波長時，這個問題更加突出。外部介質(zhì)轉(zhuǎn)換器是一種最佳的解決
方法，成本低，端口不會浪費。介質(zhì)轉(zhuǎn)換成了配置經(jīng)濟、可靠網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)。
  值得綜合布線關(guān)注的技術(shù)動態(tài)
  1．全光通信
  自從光纖被引入通信網(wǎng)以來，它已為通信網(wǎng)的發(fā)展作出了重要貢獻。隨著通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增加，
光纖通信也發(fā)展到了一個新的高度。
  目前的光纖通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點要經(jīng)過多次的光-電、電-光變換，而其中的電子器件在適應(yīng)高
速、大容量的需求上存在著諸多缺點，如帶寬限制、嚴重串話等，由此產(chǎn)生了通信網(wǎng)中的“電子瓶頸”現(xiàn)
象。為了解決這一問題，充分發(fā)揮光通信的極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強、傳輸損耗低等優(yōu)點，于是
提出了全光通信。
  全光通信是指用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸
過程都在光域內(nèi)進行，而其在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的交換則采用全光網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)。
  隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，可望在不久的將來定會出現(xiàn)實用化的全光信息處理系統(tǒng)，到那時全新的光纖
通信技術(shù)會有質(zhì)的飛躍，對綜合布線將有較大影響。
  2．10G以太網(wǎng)和寬帶城域網(wǎng)
  從100Mbps的快速以太網(wǎng)到千兆以太網(wǎng)，在銅纜都具有優(yōu)勢的情況下，干線子系統(tǒng)就已經(jīng)是首選光纜。
  10G以太網(wǎng)，無論是6類UTP，還是7類銅線都不太可能支持。換句話說，人們對通信帶寬的需求不斷在高
漲，到了人們需要應(yīng)用10G以太網(wǎng)的時候，基于現(xiàn)行開發(fā)的標準和技術(shù)，銅纜的應(yīng)用自身有限，銅纜很難勝
任，光纖必將具有絕對優(yōu)勢，選擇光纖無疑是最佳方案。
  從2000年下半年以來，一些電信設(shè)備公司提出了光以太網(wǎng)的概念，其核心是利用光纖的巨大帶寬（已達
Tbps，太比特級）資源、以太網(wǎng)的技術(shù)成熟（已有26年的歷史）和易用，建造新一代寬帶城域接入網(wǎng)，同
時為住宅用戶和商業(yè)用戶服務(wù)。
  在國內(nèi)，已經(jīng)出現(xiàn)一批城域以太網(wǎng)運營商，他們的首要目標就是搶占市場。因為運營商充分認識到市場
是公司的生命線，所以電信公司、有線電視公司等都把盡快接入商業(yè)、辦公樓宇和住宅小區(qū)視為第一要
務(wù)，采用光纖到小區(qū)、光纖到大樓、光纖到路邊等方法，非常經(jīng)濟實用。
  結(jié)合本文一開始就論述的“光纖布線是數(shù)據(jù)干線的首選”，可以說實際上我國用光以太網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的新
一代寬帶網(wǎng)不止到大樓，而是已連至樓層。
  隨著寬帶通信的發(fā)展，帶寬問題成為人們關(guān)注的新焦點，光纖越來越成為網(wǎng)絡(luò)媒介的重要選擇對象。可
以越來越清楚地看出，除非出現(xiàn)新的傳輸介質(zhì)，在綜合布線中大勢趨向是光纖應(yīng)用。
  3．光通信產(chǎn)業(yè)的趨勢向單模發(fā)展
  現(xiàn)在的綜合布線幾乎全用多模光纖，這是歷史性問題，因為那時單模有源連接器的插入損耗大、單模有
源器件光耦合效率低、單模有源器件和光纖的成本高。
  光通信產(chǎn)業(yè)的趨勢在向單模發(fā)展，單模光纖已大量用于主干網(wǎng)，將會逐漸滲透到局域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。這是
因為：
  單模有源連接器的插入損耗都已達到0.1～0.2dB水平;
  單模光纖成本低于多模；
  現(xiàn)在單模的功率輸出有源器件價格已適中；
  FTTB（光纖到大樓）和HFC（光纖同軸電纜混合接入）是用單模光纖，所以綜合布線如果和光纖接入網(wǎng)
一致，使用單模光纖，則可以省去單/多模轉(zhuǎn)換器。■
  摘自《網(wǎng)絡(luò)世界》