光纖的(de)發展是曆史必然

自(zì)上世紀70年(nián)代後期，随着光纖的(de)發展成熟，光纖技術開始進入商業領域，光纖的(de)一(yī)些固有特性優點(如(rú)不受噪聲幹擾以及較高(gāo)的(de)傳輸帶寬等)使它成為(wèi)了各種應

用領域中的(de)理(lǐ)想傳輸介質。高(gāo)傳輸速率系統的(de)垂直幹線用光纖來實現已經成為(wèi)了網絡設計者們的(de)首選設計方案。對這些垂直主幹

上的(de)光電器件的(de)投資通常可(kě)在帶寬和(hé)保密性方面得到補償。但是，在水平工作區，光纖的(de)應用長(cháng)期被忽視(shì)。八十年(nián)代初，終端用

戶開始将光纜安裝到工作站的(de)信息出口，希望在将來會有經濟實用的(de)光纖産品問世，但是大多數用戶所安裝的(de)水平光纜是在“黑

暗”模式下工作的(de)，這是因為(wèi)系統光電器件不能達到要求的(de)帶寬，并且價格太高(gāo)。

由于沒有經濟實用的(de)光纖産品，用戶對光纖水平區布線失去(qù)了興趣。近來，由于布線标準的(de)改變以及光電器件、光纜、連接器技

術的(de)發展和(hé)應用帶寬的(de)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中的(de)銅纜方案。下面我們将對一(yī)些

與此相關的(de)技術問題和(hé)标準加以讨論。

光纖連接器技術的(de)發展

近幾年(nián)，光纖連接器、光纜和(hé)光電器件等光纖技術得到了長(cháng)足的(de)發展。光纖連接器的(de)物理(lǐ)尺寸和(hé)外形（如(rú)ST、SC接口）的(de)改變一(yī)

直被産品開發者和(hé)最終用戶們所關注。由于許多局域網中的(de)應用隻要求使用兩根光纖（一(yī)根用于發射，另一(yī)根用于接收），所以

在大多數情況下需要使用雙芯光纖連接器。雙芯光纖連接器的(de)尺寸總是比用于非屏蔽雙絞線（UTP）布線系統的(de)RJ45插座的(de)尺寸

要大得多，考慮到配線架上連接器的(de)密度，非屏蔽雙絞線（UTP）布線系統将更有吸引力。在工作站信息出口，雙芯光纖連接器

也存在着嚴重的(de)空間問題——在一(yī)個單孔美标安裝盒上，很難設計出能支持2個以上雙芯光纖連接器的(de)面闆和(hé)模塊。

為(wèi)了解決這個問題，幾個生産商開發出了小尺寸的(de)雙芯光纖連接器，使光纖連接器可(kě)以在尺寸上與RJ45連接器競争。這些連接器

中有幾種在設計上很有創意，且大大減少了光纖端接所需的(de)時間。一(yī)些廠商還和(hé)光電器件生産廠商結成夥伴關系，來生産相同外

形尺寸的(de)耦合器以安排LED/PIN 對，支持了新型光纖連接器的(de)生産。然而，當前EIA/TIA TR41.8 建議中規定,在工作站一(yī)端仍然

把SC 雙芯光纖連接器作為(wèi)标準光纖連接器，而在電信間一(yī)端則可(kě)以使用任何光纖連接器。不管TR41.8 如(rú)何看待這一(yī)問題，小尺

寸光纖連接器的(de)開發已使得光纖連接器和(hé)UTP 連接器的(de)尺寸基本相當。

光纖技術的(de)發展

短(duǎn)波長(cháng)是指850nm，而長(cháng)波長(cháng)則是指1300nm 。表1 給出了多模光纖兩個波段的(de)獨立工作窗口。這些工作窗口是由光纖的(de)衰減特

性決定的(de)。然而，1996年(nián)以後，由于光纖制造技術的(de)進步，光纖衰減特性得到了改善，使得光纖在整個 720nm～1370nm的(de)波

段內(nèi)都可(kě)以使用。這對波分複用（WDM）系統的(de)開發是很重要的(de)。

表2給出了62.5nm和(hé)50nm光纖在特定波段的(de)特性比較。兩種纖芯尺寸都可(kě)用于局域網。從表2中可(kě)以明顯看出，50nm光纖的(de)帶

寬與波長(cháng)無關，這是50nm光纖的(de)一(yī)大優點，然而，由于其纖芯尺寸與常用的(de)62.5nm光纖有差異，使用50nm光纖會産生3dB的(de)

能量衰減。如(rú)果能量大到在最壞的(de)鏈路情況下能容納這3dB的(de)衰減，那麽它所增加的(de)帶寬就可(kě)以支持更多的(de)應用了(如(rú)千兆位以太

網)，并有很大的(de)帶寬餘量。

既然62.5nm光纖的(de)信号衰減在820nm至920nm波段內(nèi)是最大的(de)，那麽為(wèi)什麽它仍工作在這一(yī)波段呢(ne)？很簡單，這是因為(wèi)光電器

件（LED和(hé)PIN）與相應的(de)長(cháng)波長(cháng)器件比較價格很低(dī)，隻有其價格的(de)30％ 左右，因此使用短(duǎn)波長(cháng)光電器件是非常重要的(de)。

光纖器件的(de)發展

發光二極管（LED）和(hé)PIN 光電二極管是短(duǎn)波長(cháng)多模光纖中最常用的(de)光源和(hé)光檢測器。LED 可(kě)以支持的(de)數據速率高(gāo)達125Mbps。

普通PIN受噪聲影響較大，為(wèi)了減少噪聲的(de)影響，在PIN封裝中增加了一(yī)個互阻抗放大器，這種光檢測器就是PIN－FET組件。這種

器件的(de)優點是造價較低(dī)，但LED 可(kě)支持的(de)傳輸速率較低(dī)，難以将其應用在高(gāo)速數據傳輸的(de)場合中。

激光器（laser）和(hé)雪蹦光電二極管（APD）是另一(yī)類用于光纖系統的(de)光源和(hé)探測器。這些器件可(kě)支持極高(gāo)的(de)數據傳輸速率。APD

有很高(gāo)的(de)量子(zǐ)效率，這使其非常适合于“弱光”應用。然而，這兩種器件都很複雜，要保持它們穩定地(dì)工作對電子(zǐ)和(hé)溫度的(de)控制要

求都很高(gāo)。正是這種複雜性使得它們的(de)應用費用相當高(gāo)，因而限制了使用。

“激光原則”的(de)一(yī)個例外是工作于短(duǎn)波長(cháng)波段的(de)垂直腔表面發射激光(VCSEL)。它與LED相比的(de)優點是——它是一(yī)種半導體激光，可(kě)

支持高(gāo)達2Gbps的(de)傳輸速率。而且，它的(de)驅動電流小，輸出光功率可(kě)達1mW(0dBm)，光譜寬度小于0.5nm。更重要的(de)是它對電

路的(de)要求較低(dī)，從而大大地(dì)簡化了設計要求，同時也降低(dī)了器件造價。VCSEL在封裝上也優于 LED ，它不需要棱鏡，幾個VCSEL

可(kě)以在同一(yī)個基片上組成一(yī)個陣列，這使其非常适合于帶狀光纖和(hé)WDM應用。上述優點使得VCSEL成為(wèi)理(lǐ)想的(de)光源。VCSEL優

越的(de)帶寬性能使多模光纖成為(wèi)千兆以太網應用的(de)理(lǐ)想選擇之一(yī)。

光纖标準

用戶和(hé)網絡設計者們越來越關心電磁幹擾/射頻幹擾（EMI/RFI）、帶寬、鏈路距離(lí)、數據安全性和(hé)網絡故障等問題。能同時滿足

上述各項指标要求的(de)唯一(yī)介質就是光纖。1995年(nián)，TIA/EIA TSB－72 标準的(de)出台和(hé)1998年(nián)TIA 光纖局域網小組（FOLS）短(duǎn)波長(cháng)

聯盟的(de)形成就是最好的(de)證明。

TSB－72是一(yī)種集中式光纖布線系統的(de)标準。TSB－72允許光纖布線的(de)距離(lí)為(wèi)300米，使網絡設計者可(kě)以利用長(cháng)傳輸距離(lí)去(qù)将網

絡電子(zǐ)設備（如(rú)路由器、集線器和(hé)交換機等）集中到一(yī)個設備間內(nèi)。這種結構給用戶提供了一(yī)個由當前共享帶寬環境過渡到交換

環境的(de)途徑。集中式網絡結構增加了網絡的(de)靈活性，簡化了網絡的(de)擴充、移動、變更和(hé)管理(lǐ)，減少了網絡的(de)故障時間，最重要的(de)

是它顯著地(dì)減少了安裝費用。

100Mbps快速以太網是增長(cháng)速度最快的(de)一(yī)種局域網應用。1995年(nián)IEEE802.3u 100BASE－FX 标準定義了光纖介質的(de)快速以太網

标準。100BASE－FX 标準采用FDDI标準的(de)信号編碼（4B5B編碼）方式和(hé)物理(lǐ)介質信号部分。它使用長(cháng)波長(cháng)（1300nm）光電器

件，而長(cháng)波長(cháng)（1300nm）光電器件的(de)價格比短(duǎn)波長(cháng)（850nm）光電器件的(de)價格高(gāo)許多（前面已介紹過）。因此，IEEE 目前正

在制定一(yī)個新标準——100BASE－SX。一(yī)些相關的(de)廠商也在1998年(nián)1季度成立了短(duǎn)波長(cháng)聯盟。它的(de)任務就是制訂采用低(dī)成本短(duǎn)

波長(cháng)光纖器件的(de)快速以太網标準。注意，這是非常重要的(de)。它的(de)短(duǎn)期目标是：

1.降低(dī)成本，即采用普通的(de)光電器件，通過使用已開發出的(de)短(duǎn)波長(cháng)光電器件（LED和(hé)PIN）達到降低(dī)成本的(de)目的(de)。

2.100BASE－SX标準将與10BASE－FL标準兼容。

3.可(kě)采用連接器。

4.易于升級到100Mbps。

介質轉換

完整地(dì)考慮一(yī)個光纖到桌面的(de)解決方案，不僅要有光纖信息出口（ST、SC、平直或傾斜等）和(hé)光纖配線箱（ST、SC、牆面安裝

型、機櫃安裝型、可(kě)抽拉式等），還需要考慮光纖直接到桌面後計算機網卡及集線器等設備的(de)問題。

因此，在衆多的(de)光纖到桌面解決方案中，很多技術人員會碰到網絡設備的(de)造價将會提高(gāo)很多這樣一(yī)個很現實的(de)問題，即我們平常

使用的(de)計算機網卡将被換成光纖網卡，普通集線器的(de)RJ45出口也不能再使用了，而是被純光纖出口的(de)集線器所取代。由于光纖網

卡及光出口的(de)集線器價格非常昂貴，緻使整個系統造價上升，所以光纖到桌面現在在國(guó)內(nèi)還基本上隻是紙上談兵(bīng)。

一(yī)種非常實用的(de)實現光纖到桌面的(de)方法是使用介質轉換器(即光電轉換器)。這種器件使局域網的(de)升級非常簡單，且可(kě)以保護銅纜

LAN設備的(de)投資。