光纤布线应用趋势:预端接光缆系统.doc
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光纤布线应用趋势:预端接光缆系统.doc
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·序言:
光纤作为高带宽、高安全的数据传输介质被广泛应用于各种大中型网络之中。
由于线缆和设备造价昂贵,光纤大多只被用于网络主干,即应用于垂直主干子系统和建筑群子系统的系统布线,实现楼宇之间以及楼层之间的连接,目前也应用于对传输速率和安全性有较高要求的水平布线子系统。
随着综合布线的进一步发展,以及网络应用需求的增多,光纤布线的应用越来越多。
08年,我们看到“光进同退”的呼声越来越强烈。
不管未来是光铜并存,还是光替代铜等,但是光纤的应用必将增多。
那么,光纤的应用以及光纤布线发展如何呢?
《布线安装与维护》本期邀请了来自行业主流布线品牌美国康普吴健先生以及美国西蒙姚叶君先生和我们一起分享光纤布线的应用。
通过对光纤布线的应用与发展的讨论,揭开光纤应用的神秘面纱,光纤在不同领域的应用分析,光纤产品的选择以及不同光纤产品以及设备的安装与维护技巧。
光纤光缆的神秘面纱
光纤的完整名称叫做光导纤维,英文名是OPTICFIBER,也有叫OPTICALFIBER的,是用纯石英以特别的工艺拉成细丝。
光纤的直径比头发丝还要细。
在功能上,光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介。
光通信作为信息传输的应用技术,具有高带宽,低衰减,抗电磁和射频干扰、高保密性,体积小,重量轻等优点,光通信系统的应用环境也由原来的电信和长距离传输向楼宇、传感、监控、等智能化技术方面扩展,越来越多的进入智能楼宇、园区、工矿企业和住宅小区建设。
为了让行业以及用户更好地认识光纤光缆,为自己以后的需求选择多一种理性考虑,我们下面从多个角度来分析和认识光纤光缆这种高带宽的传输介质。
第一光纤和光缆的分类
光纤分类
按照传输模式分类,光纤有多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤可以传输若干个模式,而单模光纤对给定的工作波长只能传输一个模式。
目前常用的多模光纤主要有50/125μm和62.5/125μm两种。
单模光纤的纤芯直径一般为9/125μm。
多模光纤—纤芯较粗(50或62.5μm),由于光纤的几何尺寸(主要是纤芯直径d1)远远大于光波波长(约1微米),光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。
同时因为其模间色散较大,限制了传输频率,而且随距离的增加会更加严重。
根据以上特点,多模光纤多用于传输速率相对较低,传输距离相对较短的网络中,如局域网等,这类网络中通常具有节点多,接头多,弯路多,而且连接器、耦合器的数量多,单位光纤长度使用的有源设备多等特点,使用多模光纤可以降低网络成本。
依照多模光纤应用,主要分为3类,OM1、OM2和OM3光纤-激光优化带宽(万兆)多模光纤,其划分依据为按照应用带宽区分,如下表:
多模光纤带宽
OM3(万兆)多模光纤是随着网络应用带宽需求的提高,而被当前更多采用的一种多模光纤,因为普通多模光纤只能支持万兆传输几十米,ISO/IEC11801制定了新的多模光纤标准等级,即OM3类别,并在2002年9月正式颁布。
这类光纤是基于50/125,将光纤对LED和激光的传输窗口的两种带宽模式都进行了优化,采用新型的光收发器,可以使OM3标准的光纤系统能够在多模方式下至少支持万兆传输至300米。
单模光纤的纤芯较小(一般为9μm左右),只能传一种模式的光。
因此,其模间色散很小,适用于远程通信,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
单模光纤多用于传输距离长,传输速率相对较高的线路中,如长途干线传输,城域网建设等,目前的FTTx和HFC网络以单模光纤为主。
按照国际电信联盟(ITU-T)的定义,单模光纤分为:
G.652光纤——非色散位移单模光纤,或简称标准单模光纤
G.653光纤——色散位移单模光纤
G.654光纤——截止波长单模光纤
G.655光纤——非零色散单模光纤
G.656光纤——宽带光传输用的非零色散位移单模光纤
G.657光纤——接入网用抗弯损耗单模光纤
光缆分类
在光纤网络中,光纤是指由特殊材料的石英玻璃所组成的纤芯,在光纤的生产工艺可能会产生微裂纹,并且由于光纤微小的几何尺寸和较为敏感的机械性能,是不能直接应用在通常的光纤通信系统中的,为了保护光纤不受外界环境的影响,满足通信系统的需求,需要将光纤包在各类附加材料组成的光缆中,才可以进行系统应用。
光缆结构的主旨在于想方设法保护内部的光纤,不受外界机械应力和水、潮湿的影响。
因此光缆设计、生产时,需要按照光缆的应用场合、敷设方法设计光缆结构。
不同材料构成了光缆不同的机械、环境特性,有些光缆需要使用特殊材料从而达到阻燃、阻水等特殊性能。
光缆可以根据不同的分类方法加以区分,通常的分类方法:
1)按照应用场合分类有室内光缆、室外光缆、室内外通用光缆等。
2)按照敷设方式分类有架空光缆、直埋光缆、管道光缆、水底光缆等。
3)按照结构分类有紧套型光缆、松套型光缆等。
通常,光缆的选择基于下面因素:
第一,所选用的方案类型(现场端接或工厂预端接);第二,是否需要敷设管道(子管或联锁铠装);第三,光缆桥架/管道的可用空间(对光缆密度或尺寸的要求);第四,安装区域的阻燃等级。
第二、光纤的连接
在项目实施和安装应用中,敷设完成的光纤光缆系统是不能直接使用的,因为只能看到裸光纤或者紧套光缆,它是直径250微米或者900微米紧套护套的光纤,我们必须将光纤的尾端连接至可以与相关设备端口直接接插的器件,才可以使用。
光纤的连接主要包含两种形式:
用于两段光纤之间互相连接的接续技术;用于光缆成端的与连接器连接的端接技术。
(1)尾纤熔接
将在工厂已经做过连接器端面研磨处理的熔接尾纤通过专用的光纤熔接设备,如光纤熔接机,与现场敷设的室外或室内光缆的末端进行连接,熔接后的光纤接续点通过热缩套管进行保护,并将其安放和储存在相应的配线架、配线箱和接头盒中。
光纤熔接方式非常适用相对较为集中的大量光纤端接,如配线机房、主配线设备区域,并且保证环境温度、洁净度较理想的施工环境,同时,由于存在大量的熔接后的热缩保护管,必须提供相应的存储和放置的区域。
(2)环氧树脂型/研磨型光纤连接器
这种方式是将光纤连接器的部件,在现场通过组装、环氧胶固化、手工研磨等步骤,完成光缆的端接;相对于熔接设备而言,这种方法的设备投入较低,主要是依靠高素质的施工和安装人员完成高质量的光纤网络的实施。
(3)现场端接连接器
是当前市场上较新型的端接技术,称为非环氧树脂/非打磨型光纤连接器,即现场安装的光纤连接器。
这种连接器采用工厂预置光纤在连接器的陶瓷插芯中,并且连接器端面经过了工厂设备处理,使其充分达到工厂制造的级别,现场安装的过程较为简单:
只需要剥去光纤的外皮,然后将其切割并放置入光纤连接器中,然后采用机械压接固定,就完成了高质量端面的光纤连接器的制作。
这种端接技术最易于操作且速度最快,连接器插入损耗较小,也不需要特殊的专业培训。
由于这种端接方式的工具小型化,携带和施工便利,也无需电源或者温度等要求,因此特别适用于光缆终端比较分散、每个区域光纤数量少的布局(少于24根光纤),例如小型建筑物主干、用户端或工作区出线端,并且该方式也较好地支持了维护、修理、移动、增加和更改等,同时可以适当的重复使用。
光纤连接器可以分为不同的种类,按照光纤连接器结构分类为FC、SC、ST、LC等各种型式;目前最常见的光纤连接器为LC型连接器,并将成为企业端的标准接头。
如下所示:
第三、光纤的性能评估
(1)损耗长度测试
光纤链路的衰减是网络中非常重要的性能指标之一,前期的网络设计规划时,要对链路的衰减做出预计算,使其符合系统设备光纤收发设备的光功率要求(对于不同协议和网络应用,光纤可以支持的传输距离是不一样的),这对于网络实施是非常重要的,直接关系到网络是否可以按照设计要求正常运行。
并且,施工质量是否达到验收标准要求,也需依据施工中的测试结果与前期预计算的结果进行对比。
损耗长度测试和OTDR测试可以在现场测试。
(2)色散测试
随着OM3型光纤标准的颁布,对其性能测试认证便成为每个厂商乃至用户的问题,由于OM3光纤针对DMD现象的改进,因此只有测试DMD(后附解释),才能真正区别OM3光纤与普通光纤的差别。
DMD测试的主要是:
采用一根5um的单模探针与被测OM3光纤相连,通过单模探针不断向被测光纤发生光脉冲,与此同时,探针进行扫描移动,从光纤轴心向边缘移动,每次移动大约1um。
在接受端,每个位置的光脉冲都会被记录并叠加在同一个时域图上以形成DMD指标。
到达光脉冲会由于不同路径产生时间差,同时由于光脉冲本身会发散,将这两方面的差异相加,根据标准比对,用以判定OM3光纤是否满足标准。
OM3多模光纤最大程度地减少了微分模式延迟(DMD)的影响,确保不同通道的光子能够同时到达检测器。
OM3光纤消除了以往多模光纤为支持10Gb/s而使用的昂贵的光端设备,同时又能轻松地将网络性能提高到10Gb/s。
支持距离达到300米,这个距离足够连接楼内主干。
激光优化多模光纤为光子传输提供了理想的通道,其增加的带宽以及更大的芯径消除了对昂贵的高精激光器件、合成器、以及过滤器的需求。
粗略计算,OM3方案较传统光纤节省了将近30%的总体拥有成本。
吴健说:
由于DMD测试需要极其精密的设备,目前用户不可能在现场进行测试,只能由专门的实验室进行测试,美国康普SYSTIMAX实验室是目前少数几个可以进行上述测试的地方之一。
吴健美国康普国际控股有限公司技术总监
[负责对用户和渠道的产品和技术培训。
北京科技大学管理学硕士。
多年从事布线系统和网络系统的设计、管理和维护,编著有《网络维护与故障诊断实验教程》(清华大学出版社)、《光纤通信技术》(电子工业出版社)。
曾在大学任教计算机网络课程及CISCO网络学院CCNP讲师。
精通网络流量分析、协议分析和网络行为监测,曾主持多个项目的网络监测系统和网络管理系统项目,并为美国福禄克网络公司创办CNMT(网络管理和维护认证工程师培训)课程。
]
预端接光缆系统,数据中心布线系统的新宠
光纤作为一种高带宽传输距离远的介质在骨干网城域网中得到了充分的应用。
我们今天讨论的是光纤在企业网中的应用。
目前,光纤在建筑群之间(楼宇之间),楼宇垂直主干部分有很多成熟的应用,光纤到桌面的应用也有,但是发展缓慢。
实际上,针对光纤的应用,大家都已经看到的最大的需求来自于数据中心。
数据中心需要大量的光纤,而且是高端的光纤系统。
数据越来越集中,要求数据处理的速度更快,应用的需求决定了数据中心对光纤布线的需求也是越来越大。
美国西蒙公司全球光纤产品经理姚叶君先生指出,在过去几年里,网络已经快速发展,客户对布线厂商的要求也越来越高,企业数据中心采用多种不同的方法将各种电子设备连接起来,结果发生意外损伤和系统宕机的风险也越来越大。
尤其是数据中心的应用已经远远超出了先前传统的布线概念。
如何能做到一个高效的易管理,实时可靠的,美观的,能够符合今后发展潮流的数据中心也越来越被广泛的关注。
那么,是不是一个稳定高效易管理满足未来需要的数据中心布线系统推动了预端接光缆系统的出现和应用?
姚叶君:
美国西蒙公司全球光纤产品经理
[负责西蒙光纤产品的开发与管理和市场分析工作,旨在促进西蒙公司提供的产品保持在行业领先水平,满足企业用户市场的部署。
在本行业内积累了丰富的经验,对光纤布线产品的技术发展趋势,市场发展趋势和各种企业级解决方案有很深的研究。
]
下面谈谈两种当前比较普遍的企业网络布线方式。
第一种,设备间点对点的通过光纤跳线或者熔接的方式,第二种就是通过集中配线管理的结构化布线方式.
一点对点的链接方式
点对点的链接方式通常是指直接用跳线或
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