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国际塑料光纤通信系统的发展新趋势
作者:广州市博光通信科技有限公司 来源:广州市博光通信科技有限公司   发布时间:2013-01-16 查看次数:
      近年来,塑料光纤企业的崛起是国内光纤通信业的一大亮点。在光纤网络的升级改造中,最后100米到1000米的入户接入通常被视为瓶颈。“塑料光纤的出现解决了这一问题,它具有易部署和易操作等优点,代替铜线与石英光纤对接,实现全光网。”中国科技院院士赵梓森介绍说,除了柔韧性好、布线方便,生产成本低、节能环保等特性也使得塑料光纤成为国内光纤制造业的新宠。
   不过,在国内标准问题依然制约着塑料光纤产业。目前塑料光纤的产品、生产工艺、原料和施工方案都无标准可依,“我们只能根据系统最基本的光学性能进行简单的检测,标准的确立迫在眉睫”。
      欧洲是塑料光纤行业技术、应用和标准发展的领导者,尤其是欧盟基金多年来,投入大量研发资金,支持塑料光纤通信技术的研究和产品实现。 
国际塑料光纤通信系统的最新进展主要体现在四大方面:
第一,千兆塑料光纤(POF)通信系统,包括千兆塑料光纤、通信用塑料光纤收发器及调制技术;
第二,具有优势的POF家庭网络布线;
第三,塑料光纤与其它技术如无线相结合的应用研究,可实现方式灵活的终端接入以及拓展其在物联网的应用;
第四,塑料光纤在电力通信仪表、风力发电及飞机等领域的应用。
 
千兆塑料光纤(POF)通信系统
  塑料光纤具有大芯径、成本低、易连接的显著特点,具有优秀的透光性能、适宜的折射率,在最后100米内的千兆内数据领域占据着绝对优势。对高达100米的距离可支持10Gb/s以上的传输速率。
  由于目前世界先进的电信运营商如法国电信,已经准备在终端家庭采用千兆技术,并使用集成塑料光纤接口设备,因而高性价比的千兆塑料光纤收发器研究成为亮点。
  与石英光纤相比,塑料光纤系统的额外费用明显降低,因为不需要昂贵的耦合和跳线加工设备。因此千兆POF收发器获得了巨大的市场机会,昂贵的预装配石英光纤跳线已过时。
 
具有优势的POF家庭网络布线
  家庭网络是最近一些年来通信领域研究的重点方向,例如数字家庭、智能家居等等,很多设备提供商和电信运营商都在致力于研究塑料光纤家庭网络技术。
  塑料光纤可以整体减少用户的安装和维护时间,并减少已知的各种噪音或HPNA(家庭电话线联网)产生的问题。因此可以通过POF连接楼内和屋内的网络,形成一个端到端的全光网架构。
  另外也有一些先进技术公司生产和使用POF网络设备用于家庭网络布线。例如奥地利Homefibre公司提供了一个完整的并易于安装的塑料光纤POF系统。POF柔韧性强,并且可以简单而快速端接,可以多种方式安装在墙以及与电力线共管道安装。
  这种方法是升级改造现有家庭网络的理想方式。其优点主要体现在:通过电线系统安装-无需钻孔,没有灰尘;同电力线共同布线-节省安装费用;在新建大楼布线节省管道费用;塑料光缆能够安装在墙面和地毯下以及踢脚线下面,美观;塑料光缆能够在集线盒内(同电源一起),并可集成传感器和无线接入点;没有接地和防雷问题;每个数据插座可以配置一个墙面型交换机。
 
POF与无线技术结合
  现有的家庭网络,主要基于金属导线(双绞线,五类双绞线和同轴电缆)及短距离无线链路如现在无处不在的WiFi标准。
  VD-H研究认为:对于家庭网络而言,无线技术可能将再次发挥重要作用,但只有光纤到户技术才能够提供最高的带宽和稳定对顾客的宽带服务。
  目前使用光电子的家庭网络解决方案,即使用玻璃光纤或塑料光纤(POF),或是自由空间光通信(FSO,无线光学技术),还没有得到广泛的应用,因此未来的系统技术和网络架构,将是混合的解决方案。当前的短距离无线技术主要有Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、UWB、NFC等,很多实验室和研究机构都对塑料光纤和无线技术的结合做了研发。D.Visani等人研究了在超过50米1mmGI-POF同时传输宽带、有线和无线信号,在家庭网络里融合了有线和无线服务。
  ZigBee是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。ZigBee最初预计的应用领域主要包括消费电子、能源管理、卫生保健、家庭自动化、建筑自动化和工业自动化。
  随着物联网的兴起,ZigBee又获得了新的应用机会。ZigBee便于快速大规模部署等特点顺应了物联网发展的要求和趋势。
  目前来看,物联网和ZigBee技术在智能家居、工业监测和健康保健等方面的应用有很大的融合性。
  在2011年的第五次欧洲ZigBee研究论坛上,“在家庭网络中使用塑料光纤来扩展ZigBee”提出了设计方案,整合现有的ZigBee网络协议栈,并在MAC层使用POF。其优点是:POF以可接受的价格提供可靠的连接;是不发射无线电波的光传输;对于系统网络层的路由技术是透明的;POF是用于解决“地下室接入问题”的首选。
数字家庭网络应用倡导者美国网件公司NETGEARInc致力于网络技术创新,专注于产品的可靠性和易用性提升,为全球商用企业用户和家庭个人用户提供使用简便的高质量网络解决方案,2008年推出了塑料光纤接口的产品PF101,与其无线家庭网关结合,组成了数字家庭网络。
 
在电力通信仪表、风力发电及飞机等领域的应用
  POF在智能电网里的功能应用,包括光纤连接到其他传感元件、连接到控制器、光纤传感器、数据通信及数据采集等。
  目前国内外已经有一定的应用和研究。例如塑料光纤技术已经应用在兰吉尔公司的仪表里,来提供可靠、低成本和易于维护的光纤连接。
  中国湖南省电力公司提出了将塑料光纤应用于用电信息采集系统,采用塑料光纤(POF)替代目前用电信息采集系统中的下行通信方式,可使智能电表与主站之间实现实时通信,并具有可靠性高、功耗低、投资相对较小的优点,对于智能电表集中安装的城区内,这是一种用电信息采集的理想方案,塑料光纤还能够用于风力发电系统、电力火车和机车。
  在飞机上使用POF早在1996年就有先例,波音公司就利用塑料光纤进行在飞机中应用的研究。 在飞机中使用塑料光纤的理由是因为:铜缆尺寸过大而且太重;石英光纤系统成本太高,而且很难安装/维护;急切需要低成本廉价维护的飞机光缆;苛刻的飞机环境需要新的发明;商用飞机需要耐用的产品可以可靠而安全的长期使用等因素所决定的。
  GE航空集团使用POF进行了研究并进行了示范,并指出:器件制造者需要“看见”飞机塑料光纤的市场,从而研发POF器件。展示了带有时间触发协议的塑料光纤无源星型拓扑结构,与以前飞机网络使用的光纤网络拓扑结构类似。
  目前塑料光纤有可观的航空航天市场,但没有一家公司能够提供整套的解决方案,需要技术联盟来创建供飞机使用的塑料光纤生态系统。
  不仅如此POF在便携式电子终端设备上也得到了广泛应用。
  在塑料光纤波导(POW)消费应用中,使用塑料光纤(POF)是首选的介质,由于其潜在的成本优势。通常石英光纤的衰减性能比POF更好,但对于短距离消费应用这不是一个问题。POF比石英光纤更灵活,并可能有2个或更多的POF光波导嵌入在相同的物理介质里。
  低成本高效能的回流焊与塑料光纤(POF)收发器封装技术兼容,可实现嵌入消费手持设备和有源光缆中的多千兆位级收发器,应用在设备至设备以及设备内部通信(手机、手提电脑)及有源光缆等领域。
德国SiliconLine开发出了符合便携终端内部传输技术“MIPI(MobileIndustryProcessorInterface)”物理层标准“D-PHY”的控制IC,这是一款用来对D-PHY信号进行光传输的桥接IC,设想用于便携终端的应用处理器与液晶驱动电路之间的信号传输通道。据该公司介绍,最大能以2Gbit/秒的速度传输数据。估计可在便携终端内传输大容量视频数据时发挥威力。
      因此,塑料光纤通信在未来会成为终端接入的重要技术,应用领域非常广阔。