POF能為用戶帶來許多好處。重量輕、可靠性高、便宜且好安裝。甚至用一把剪刀就能剪斷POF,而且它利用的是650nm的紅光(LED),從而對用戶和安裝者的視力安全無任何影響。這一安全的功能為安裝者帶來了許多額外的好處,因為紅光用肉眼就可以看到,從而可診斷鏈路是否正常。

在如今的復雜和擁擠的網絡世界中,一個最大的優點是光纖能夠徹底免疫于電磁干擾(EMI)和噪聲。還有一點是很重要的,就是它的發射信號中沒有輻射,而這是如今的家庭和辦公室里的無線網絡所不具備的。這一點對于視頻和語音流是極其重要的,因為噪聲將影響圖像或服務質量。因為沒有噪聲干擾,安裝進一步簡化,因為現有的主要電纜管道都可以用來布設光纜。

相對于熱衷于開發這類新技術用于車內的信息娛樂系統甚至是一些像安全氣囊這類的關鍵應用的汽車制造商來說,工業網絡對POF采用的速度較慢。如今的高端汽車具有較強的處理能力,支持的設備很多,例如音響、CD、DVD、導航系統、藍牙、電話、TV和游戲,這些都是一些普通的應用實例。對于我們所生活的"24/7/365"世界,消費者期望并要求在辦公室、家庭、而目前甚至是汽車中獲取同樣的服務。

被稱為面向多媒體的系統(MOST)傳輸的總線協議(由MOST合作聯盟提出并組織),由汽車制造商Damlier Chrysler,BMW,和Audi公司領導,于90年代末期提出,來滿足快速增長的車內數據帶寬。初期的MOST25可以提供25Mbps的數據帶寬,而剛剛提出的MOST50則可以提供高達50Mbps的數據帶寬,其中就采用了POF作為物理層。

塑料光纖和玻璃光線的區別

POF的材料和纖芯/覆層尺寸都與傳統光纖不同。纖芯在光纖中心處具有較高的折射率,被用作“光導”。對于標準的通信用單模光纖(SMF),纖芯直徑大約9μm,而覆層直徑則大約是125μm。SMF用于遠距離的骨干網,其傳輸距離高達100公里,且無需中繼設備。多模光纖(MMF)的纖芯和覆層直徑大約分別是50μm/125μm,提供較近的傳輸距離,大約高達2公里,這是由于大的纖芯直徑導致的散射增加所致。

相反,POF的纖芯直徑比SMF和MMF大得多,通常為980μm/1000μm。盡管這種光纖的數據率較低(幾百Mbps),且傳輸距離較近,但其最引人注目的優勢是成本低。大的纖芯意味著LED驅動器和光纖的對準精度可以降低,甚至是光纖有一點損壞也可以接受。如今的光網系統的最大成本并不是BOM成本,而大量的成本在于生產線設備和對準成本。圖1中列出了單模、多模和POF光纖的纖芯/覆層尺寸。

圖1:單模、多模和POF光纖的纖芯/覆層直徑比較。

標準的光纜采用玻璃-石英纖芯和纖芯覆層,在纖芯材料中加入了一些雜質,以產生要求的折射率來導光。玻璃光纖的衰減比塑料光纖要低。POF通常采用有機玻璃(PMMA)纖芯和含氟聚合物覆層。由于塑料材料的特性,POF光纜比較粗糙,能夠承受比玻璃光纜更小的彎轉半徑。

以太網POF

如今,POF大部分用在對其優點的需求超過對高數據帶寬的需求的一些利基應用。LED和VCSEL(垂直腔平面輻射激光)技術方面最近取得進展,使得POF可以支持3Gbps以及更高的數據率。該帶寬將使POF能夠為更多的主流應用敞開大門。

由于POF已經成為銅纜網絡的重要替代物,故其必須能夠支持以太網。這是因為以太網幾乎是任何辦公網絡中底層的唯一選項,可以預見很快就會主導工廠和家庭網絡。當人們從今天的大面積部署的以太網中獲益的時候,為什么要重新定義一個真正以應用為核心的協議？以太網是一個低成本和開放的標準,能夠提供可以支持當前的絕大多數三重播放(語音、視頻和數據)業務的高帶寬和服務等級(QoS)。

總是想用無線技術來作為家庭三重播放網絡的解決方案的想法是過于天真的。盡管人們都期望在不增加成本和布線復雜度的條件下將寬帶調制解調器或者路由器連接到IP機頂盒,但這并非總是可行的。每個家庭的房屋結構和裝修都不一樣,況且目前來自移動通信,DECT電話,微波,無線PC,打印機和游戲機的各種無線信號都已經很擁擠。目前電話公司預計,多達30%的家庭無法提供路由器和STB/TV之間的無線視頻鏈路所需的QoS。因此,還需要有線解決方案。

有不少解決方案可以備選為這種無線鏈路。同軸線在美國的家庭中很流行,但在歐洲卻不行。在家里部署比較粗的同軸線或5類線又笨又難看。HomePlug利用家中的電源網絡作為解決方案,但這也有安全和能否提供比較高的視頻和語音質量等缺點。

POF基于其適合于家庭應用的特性,提供了一種日益受推崇的解決方案。又細又靈活的光纖,可以不顯眼地沿著腳線板(護壁板)和門框敷設,可以剪切到合適的長度,并且安全地終接。它不受電器噪聲的影響,使提供商能夠提供較高QoS的音視頻業務。

經過市場搜索的設計師將會發現有許多不同的制造商提供POF上的高速以太網(100Mbps)所用的光纖收發器(FOT)。但是,與傳統的FOT不同,這些收發器缺乏公共的接口標準；無論是電氣還是物理上。于是,這將會影響POF上的以太網的發展嗎？不一定,因為這取決于現有以太網設備規范的靈活性。例如,Micrel半導體公司提供一系列的適用于POF收發器的多端口開關和物理層器件。利用這樣的器件,幾乎所有的差分輸入都可以接入到接收器,這是因為這些器件有寬范圍的共模和電壓幅擺輸入指標(50mV峰峰值到Vdd)。

圖2:以太網到POF接口電路的應用實例。

圖2所示的是將Micrel公司的一個以太網器件連接到Firecomms公司的EDL300E POF發射器和EDL300D接收器上的實例。該方案在POF上提供一個高速以太網鏈路,傳輸距離達到100米,這完全可以與標準的5類線方案相媲美。通過接口的交流耦合去除了信號共模電壓上的電壓差。利用一個可調的電壓基準(LM4041),故當檢測到一個信號(大于)和信號損失(1V到之間)時,確保FXSD輸入處于正確的FX模式。10kΩ和6kΩ的電阻器被用來將LM4041上的電壓基準調整到2V左右。當EDL300D信號檢測端(SD)為低電平(LVCMOS

本文小結

POF技術為傳統的玻璃光纖提供了具有吸引力的替代方案,還可以替代工業領域、辦公領域、以及家庭和汽車應用領域的銅線。它具有成本低,重量輕,使用方便和安全,以及好的EMC免疫性能。可是,要在這些領域替代銅纜而成為主流應用,POF還需支持以太網。本文已經有力說明了盡管缺乏標準,將POF接入到以太網將是一項簡單的事情。

作者:Mike Jones

高級現場應用工程師

  Micrel公司