光纖布線系統

  隨著對光纖需求的迅猛發展，光纖布線系統將成為發展方向，
光纖市場將可能出現供貨相對不足的情況。
  距離限制是樓層連接和園區內互連使用光纖的必然選擇，在園
區網建設中，一般要求光纖到小區，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。現在許多建筑物中都正在安裝復合電纜，即同時采用多
模光纖和單模光纖，這也代表了一種新的發展趨勢。此外，即將
于明年正式發布標準的萬兆以太網也將推動光纖布線的發展。
  光纖布線是數據干線的首選
  早在5類UTP（非屏蔽雙絞線）推出之前，計算機網絡的桌面應
用速率是10Mbps的時候，100Mbps的骨干網采用了FDDI（Fiber Di
stributed Data Interface,光纖分布數據接口）網，而FDDI是完全基于光纖構建的。因此可以說，綜合布
線的數據干線，絕大多數工程都采用光纜，是由來已久的事實。
  在計算機網絡引入基于100Mbps的以太網以來，光纖在綜合布線系統中的應用，仍然主要集中于干線
級，只是在拓樸結構上發生了變化。
  大約是1996年前后，盡管出現了可以支持快速以太網的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
  計算機網絡采用光纖集線器，每48個數據信息插座只需要2芯光纖。于是，一根4芯光纜通過集線器可以
連接96個數據信息插座。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（輸入端口）用一條4芯光纜，所覆蓋的70米水平范
圍內，可有96個數據點，平均每米至少可有1.3個數據點。分布密度如此之大，應當是不必安裝銅纜了；
  2． 用光纜不必為升級疑慮
  計算機網絡不斷在向高速發展，主干正由100Mbps向千兆過渡。網絡布線若用銅纜，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，對高速數據傳輸十分不利；
  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；
  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，由專
業技術人員實施，保證工程質量。
  近幾年來，千兆以太網登場，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“超5類”線纜提出質疑：大對數“超5類”線纜，所有線對都全雙工傳輸信號時，能保證5E系
統的功率和（POWER SUM）指標嗎？“超5類”用于千兆以太網，必須強調各參數的功率和指標。考慮到目
前市場上的大對數“超5類”銅纜，是由數根4對芯“超5類”線纜組合而成，大對數“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！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的數據傳輸速率。到了1999年，開發者成功實現了使用4對芯線全雙工傳輸時，5類線纜也可以支持千兆以
太網，但不是所有的5類線纜都能支持，于是很快又出現了一種增強型5類線纜（Cat 5E），可以支持到1Gb
ps的數據傳輸速率，這種千兆級數據傳輸速率，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發布了6類布線規范，又稱E級布線規范，也運用RJ-45連接器，可與5類系
統兼容。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應用時，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線纜實現了支持千兆以太網，并且其標準已正式公布，使得6類線纜基本上未占領什么
陣地，其應用不多；
  3．6類系統部件的費用比5E類高得多，差不多接近光纜布線系統的價格；
  4．6類系統的施工要求也比5E類高，其難度近似于光纜，但其供應商往往不象光纜供應商那樣能夠提供
專業水平的一條龍服務，竣工后系統不合格率較高；
  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，Fiber To The Desk）來說，光纜布線可以考慮省去FD（Floor Distribut
or，樓層配線設備），直接從BD（Building Distributor，建筑物配線設備）引至桌面。
  正是由于上述原因，所以在綜合布線的數據信息點中，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對其規范的制定未能形成最終標準，即便是轉而由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類布線系統不使用RJ-45連接器，與現今大部分網絡適配卡不兼
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，所以限制了6類、7類銅纜的應用，給光纖到桌面的應用
創造了極好的機遇，將會加快推進采用純光纖局域網的進程。
  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，如果加上有源設備（如：集線器和網卡）的
成本，則成本差異會更大。但是，價格不是唯一的選擇標準，不應把銅纜和光纜完全對立起來，應當跳出
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，既可保證當前性能要求，
又可兼顧將來系統升級需求。
  從應用角度出發，光纖是而且將繼續是數據網絡骨干的媒介選擇。隨著速度進入千兆位和數千兆位的范
圍，光纖將成為主導的建筑物布線媒介。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，不設配線間和有源硬
件，便節約了中間環節的成本，減少了總成本的花費。
  促進光纖在綜合布線中應用的新技術
  由于光纖制造技術的進步，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的出現和發展，對于光纖在綜合布線中以及光纖到桌面
的應用很有促進。
  1．新型光纖連接器
  光纖和銅纜相比，光纖端接要比銅纜復雜。近兩三年以來，有幾家廠商開發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。
  局域網應用需要用雙芯光纖（一芯用于發送，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，很難支持雙信息點的實現。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，采用與傳統電話插頭相似的連接
技術，并且能夠承受較大的線路偏轉。
  從前談到光纖首先想到的是安裝復雜、要求高，現在情況不大一樣了，主要有兩點：一是出現了新型、
小巧的連接器，從而能密集安裝；二是端接技術的簡化，降低了有源設備的成本。
  2．理想的VCSEL（垂直腔表面發射激光）光源
  LED（發光二極管）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
用到高速數據傳輸的場合。
  Laser（激光器）是另一類用于光纖傳輸系統的光源，可以支持極高的數據傳輸速率，然而器件復雜，
要保持穩定的工作，對電子和溫度的控制要求很高，于是應用費用相當高。
  與上述兩種光源相比，VCSEL則是理想的光源，它是一種半導體激光，可支持的數據傳輸速度高達2Gbp
s；驅動電流小、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
簡化了電路設計，降低了器件造價。
  3．光電介質轉換器
  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卡，致使系統造價上
升
  實用的實現光纖到桌面的過渡，則是使用光電介質轉換器。光電介質轉換器使局域網升級到光纖非常簡
單，可以保護原銅纜局域網設備的投資。
  目前市場有多種類型的光電介質轉換器，適用于不同的計算機總線、光纖耦合器和光波長。光電介質轉
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。光電介質轉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卡和骨干網端口。
  除少數情況外，集線器和交換機并不支持不同的介質端口。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，他們仍然要為不用的端口付額外的錢，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。外部介質轉換器是一種最佳的解決
方法，成本低，端口不會浪費。介質轉換成了配置經濟、可靠網絡的重要技術。
  值得綜合布線關注的技術動態
  1．全光通信
  自從光纖被引入通信網以來，它已為通信網的發展作出了重要貢獻。隨著通信網傳輸容量的不斷增加，
光纖通信也發展到了一個新的高度。
  目前的光纖通信系統中，網絡的各個節點要經過多次的光-電、電-光變換，而其中的電子器件在適應高
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，由此產生了通信網中的“電子瓶頸”現
象。為了解決這一問題，充分發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，即數據從源節點到目的節點的傳輸
過程都在光域內進行，而其在各網絡節點的交換則采用全光網絡交換技術。
  隨著光纖通信技術的發展，可望在不久的將來定會出現實用化的全光信息處理系統，到那時全新的光纖
通信技術會有質的飛躍，對綜合布線將有較大影響。
  2．10G以太網和寬帶城域網
  從100Mbps的快速以太網到千兆以太網，在銅纜都具有優勢的情況下，干線子系統就已經是首選光纜。
  10G以太網，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，到了人們需要應用10G以太網的時候，基于現行開發的標準和技術，銅纜的應用自身有限，銅纜很難勝
任，光纖必將具有絕對優勢，選擇光纖無疑是最佳方案。
  從2000年下半年以來，一些電信設備公司提出了光以太網的概念，其核心是利用光纖的巨大帶寬（已達
Tbps，太比特級）資源、以太網的技術成熟（已有26年的歷史）和易用，建造新一代寬帶城域接入網，同
時為住宅用戶和商業用戶服務。
  在國內，已經出現一批城域以太網運營商，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、辦公樓宇和住宅小區視為第一要
務，采用光纖到小區、光纖到大樓、光纖到路邊等方法，非常經濟實用。
  結合本文一開始就論述的“光纖布線是數據干線的首選”，可以說實際上我國用光以太網技術建設的新
一代寬帶網不止到大樓，而是已連至樓層。
  隨著寬帶通信的發展，帶寬問題成為人們關注的新焦點，光纖越來越成為網絡媒介的重要選擇對象。可
以越來越清楚地看出，除非出現新的傳輸介質，在綜合布線中大勢趨向是光纖應用。
  3．光通信產業的趨勢向單模發展
  現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。
  光通信產業的趨勢在向單模發展，單模光纖已大量用于主干網，將會逐漸滲透到局域網應用領域。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
一致，使用單模光纖，則可以省去單/多模轉換器。■
  摘自《網絡世界》