聚合物光纤在千兆以太网系统中的应用

        目前，千兆以太网已经发展成为主流网络技术。大到成千上万人的大型企业，小到几十人的中小型企业，在建设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速网络技术。千兆以太网以高效、高速、高性能为特点，正取代快速以太网，成为新建网络的主流技术。

　　千兆以太网络是由千兆交换机、千兆网卡、综合布线系统等构成，综合布线系统包括模块、配线架、传输线及其它接插件。千兆以太网传输速率是快速以太网的10倍，这种高速率的传输对传输介质提出了更高的要求。

　　常见的千兆以太网传输介质主要有六类双绞线、超六类双绞线、多模光纤、单模光纤。其中，六类双绞线最大传输距离100米，为了增强其抗干扰能力还会增加屏蔽层。这也增加了其生产工艺的复杂度，也使得其成本大大增加。同时，六类线在布线中也有严格的工艺要求，非标准的布线、配线、水晶头制作，将无法达到预期的传输带宽。

　　光纤的价格相对于六类线，已经有很大的优势。在大规模的FTTH建设中所广泛使用的皮线光缆的价格约为六类双绞线的三分之一，不足1元/米。制约千兆光纤以太网大规模普及的，一是光纤网络设备较之电口的网络设备价格较高。如一台24口的普通千兆交换机不足千元，而同样端口数量的千兆光纤交换机约在5000元左右。二是光纤本身施工难度较大，对施工人员的专业性要求较高，同时专业设备如熔接机、测试仪器等价格高昂，小型网络公司无法组织实施。

　　虽然有以上不足，千兆光纤以太网系统仍然取得了很大的市场规模。特别是在大型企业、政府机构、金融机构、医疗行业等对网络带宽、网络安全性有较高需求的专业领域。究其原因，主要有以下几点：

　　1. 千兆光纤以太网突破了双绞线系统所遭遇的百米传输困局。采用多模光纤，其最高传输距离可达550m，而单模光纤的无中继传输距离更是高达数十公里。

　　2. 网络安全性大大提高。光纤传输无电磁辐射，对电磁干扰免疫，信号传输稳定可靠。特别是在一些保密性要求高的单位，这一特性可有效防止利用电信号在网线中传输多辐射的电磁波侦听。光纤本身绝缘，在一定程度上避免了由于雷击等造成的网络故障。

　　3. 光纤寿命长，可达30年以上。双绞线往往标称质保15年，但其实际寿命往往不到10年就会因为线路老化而达不到标称的传输带宽。这也是网吧几年就要更换一次网线的原因。

　　4. 支持网络带宽升级。光纤支持万兆以太网的应用，为以后的带宽升级奠定基础。。

　　出于以上考虑，人们愿意付出较大成本来部署千兆光纤以太网。集成商却在工程实施中遇到下列问题：

　　1. 石英光纤质地脆弱，虽然用于室内布线的光纤有着较小的弯曲半径，但弯曲半径过小仍然会折断。一旦断裂，故障排除就比较困难。这给光纤布放和今后的维护带来一定的难度。

　　2. 石英光纤芯径小，只有几个微米到几十个微米。这样小的芯径使得对准精度要求非常高，光纤的接续、连接器制作难度大，需要专业设备和经过培训的技术人员操作。

　　聚合物光纤的出现，一定程度上弥补了石英光纤在千兆以太网布线系统中所遇到的困境。聚合物光纤(Polymer optical fibers，也称为塑料光纤)是由高折射率的聚合物材料作为纤芯和低折射率的聚合物材料作为包层所构成的光导纤维。

　　聚合物光纤具有以下特点：

　　1. 直径大，一般可达0.5—1mm，大的芯径使得接续容易，易对准，从而可以使用廉价的注塑连接器，安装成本低。

　　2. 数值孔径大，与光源和接受器件耦合效率高。

　　3. 带宽高，最高可达万兆;无电磁辐射，不受电磁干扰。

　　4. 直径小、重量轻，韧性好，抗拉伸，寿命长，非常适合狭小空间敷设。

　　聚合物光纤非常适合多节点的短距离通信网，如办公局域网、有线电视网，特别适合FTTH的应用。

　　聚合物光纤弯曲半径小(<5mm)，长期处于小半径弯曲状态对信息传输几乎没有什么影响，而石英光纤若长期处于这种弯曲状态则可能发生断裂。因此，聚合物光纤更适合用于楼宇布线，特别是具有较多弯角的楼层、室内布线。聚合物光纤接续简单，施工容易，可现场制作连接器而无需借助任何特殊设备。普通工人只需短短几分钟的学习就能掌握聚合物光纤连接器的制作。这极大的方便了工程布线，降低了施工成本。

　　聚合物光纤已经受到了越来越多的关注，被认为是短距离光纤到桌面的最佳传输介质。聚合物光纤已经在传输带宽(可达万兆)和传输距离(千兆速率传输可达200米)上都超越了双绞线。

　　聚合物光纤由于损耗较大，传输距离受到限制。在150米以上的千兆光纤网络系统中仍然建议采用石英光纤传输，150米以内的传输可采用聚合物光纤。聚合物光纤和石英光纤采用相同的网络设备，不存在兼容性的问题。这样做，可最大限度的缩短工期，减少施工成本。

　　聚合物光纤已经应用于车载系统、舰载系统、机载系统、工业控制领域、计算机网络领域，并逐步向视频监控、楼宇对讲、家居智能化等领域延伸。聚合物光纤经过几十年的发展，其传输性能和传输距离已经超过五类、六类双绞线。随着国家光进铜退，FTTH、三网融合等产业政策的实施，聚合物光纤的触角将延伸至各种短距离传输领域，市场前景看好。