摘  要： 提出采用塑料光纖接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)100 m全光網(wǎng)絡(luò)光纖到桌面的一種可行方案,，針對全光系統(tǒng)中的全塑料光口接入的ONU端口和全塑料光口的交換機(jī)兩個(gè)部分進(jìn)行了重點(diǎn)討論與研究。該塑料全光系統(tǒng)相對石英光纖接續(xù)方便,、便于敷設(shè),；相對網(wǎng)線抗干擾性強(qiáng)，成本較低,，具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和實(shí)用性,。
關(guān)鍵詞： 塑料光纖；光纖至桌面,；全光網(wǎng)絡(luò),；EPON

    在目前遠(yuǎn)距離、高速率,、大容量的傳輸網(wǎng)絡(luò)中,，具有高帶寬、小衰耗優(yōu)點(diǎn)的石英玻璃光纖是最為常用的光傳輸介質(zhì)[1],。但是,，短距離光傳輸和光接入工程對光傳輸媒質(zhì)有如下要求：制造工藝簡單、較好的耐彎曲及耐擠壓特性,、接續(xù)工藝及操作簡單,。這些恰恰是石英玻璃光纖的缺點(diǎn)，再加上石英玻璃光纖對加工原料純度有較高的要求,，使其難以在短距離光接入中廣泛應(yīng)用,。
    受技術(shù)水平和成本的限制，目前的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃忽略了通信距離與傳輸帶寬對傳輸介質(zhì)的要求,，通常采用石英光纖作為傳輸媒介,，給短距離通信帶來種種不便，加大了施工成本和施工難度[2],。而布線方便,、轉(zhuǎn)接靈活、制造工藝簡單的塑料光纖完全能夠滿足短距離通信對傳輸媒質(zhì)的這些要求,，并且在通信質(zhì)量達(dá)到較高要求的前提下,，極大地節(jié)省了成本。
1 塑料光纖概論
1.1 塑料光纖的結(jié)構(gòu)及工作原理
    常見的塑料光纖剖面由內(nèi)至外依次為：塑芯,、塑纖包層,、塑纖保護(hù)層、塑纖外包皮,，其剖面示意圖如圖1所示,。

    由物理光學(xué)基本原理可知：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),，當(dāng)入射角超過某一角度C（臨界角）時(shí)，折射光完全消失,，只剩下反射光線的現(xiàn)象叫做全反射,。發(fā)生全反射時(shí)，光線及其所攜帶能量進(jìn)入光密介質(zhì),。光纖通信正是通過滿足入射角以及光密介質(zhì),、光疏介質(zhì)的要求，實(shí)現(xiàn)全反射,，將光信號(hào)從源端傳輸?shù)剿薅?。塑料光纖由高、低折射率的兩種透明聚合物構(gòu)成,，其剖面結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,。塑芯和包層材料須滿足：
    (1)兩種材料應(yīng)具有耐高溫性和強(qiáng)韌性；
    (2)滿足n芯-n皮≥0.05的折射率條件,，保證全反射對入射角的要求,；
    (3)界面粘接良好。
1.2 塑料光纖的優(yōu)點(diǎn)
    石英玻璃光纖具有高帶寬,、小衰耗的優(yōu)點(diǎn),，但是同時(shí)也具有制造工藝復(fù)雜、耐彎曲性及耐擠壓特性較差,、接續(xù)工藝及操作復(fù)雜的缺陷,。
    和石英光纖相比，塑料光纖具有布線方便,、轉(zhuǎn)接靈活,、制造工藝簡單的特點(diǎn)，完全能夠滿足短距離通信對傳輸媒質(zhì)的要求,，并且在通信質(zhì)量達(dá)到較高要求的前提下,，可極大地節(jié)省成本[3]。
1.3 目前最先進(jìn)的塑料光纖
    1994年,，致力于研究透明氟樹脂“CYTOP”的日本慶應(yīng)大學(xué)的小池先生提出了應(yīng)用光纖的提案,，此后經(jīng)過共同開發(fā),，日本旭硝子公司(AGC)研制出了“FONTEX”系列塑料光纖產(chǎn)品,。與以往的塑料光纖產(chǎn)品相比，“FONTEX”系列塑料光纖產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢：
    (1)因?yàn)槭欠夭牧?，與丙烯不同,，塑料光纖在廣泛的波長范圍內(nèi)是透明的，從而可以使用長波長的低價(jià)高速光源,；
    (2)與石英光纖相比,，塑料光纖柔軟不易斷,，可忍耐小半徑彎曲或者折返彎曲；
    (3)超高速性能等同并超出石英光纖,，可達(dá)到10 Gb/s×100 m的傳輸速度,；
    (4)電耗低、無噪聲,、纖細(xì)輕巧,；
    (5)產(chǎn)品種類豐富多樣，包括緊線纜,、多芯帶狀線纜等,。
    正是由于以上特點(diǎn)和優(yōu)勢，“FONTEX”系列塑料光纖產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于以下方面和領(lǐng)域：
    (1)電視（3D,、4K2K,、8K4K顯示器等）間的連接用光纖以及設(shè)備內(nèi)部光配線；
    (2)電腦與相關(guān)設(shè)備間的連接用光纖,；
    (3)攜帶用設(shè)備內(nèi)的光配線,；
    (4)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備之間的連接光纖；
    (5)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備間的連接光纖等,。
1.4 塑料光纖在組網(wǎng)中的應(yīng)用
    在塑料光纖綜合布線解決方案中,，塑料光纖應(yīng)用于中心機(jī)房到樓宇之間的干線。在接入點(diǎn)眾多的樓層水平布線系統(tǒng)（Horizontal Wiring System）中,，塑料光纖得到了廣泛的應(yīng)用,，具體如圖2所示。從光纖通信到桌面的水平方向數(shù)據(jù)連接,，連接線路很多,，使用以往的銅線（UTP）有如下缺點(diǎn)：帶寬受限、距離有限,、不能完全消除RFI（射頻干擾）和EMI（電磁干擾）,、不能很靠近電力電纜及安全性差等。 如果采用石英光纖,，則會(huì)面臨項(xiàng)目成本,、維護(hù)管理等不利因素的挑戰(zhàn)。塑料光纖具有長達(dá)1 mm的直徑,，使光纖的布放施工,、耦合、端接等工作容易實(shí)現(xiàn),。與此同時(shí),，塑料光纖對安裝環(huán)境要求較低，并且需滿足的最小彎曲半徑更小,，因此,，如果能將塑料光纖應(yīng)用于高端的千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),、防干擾、防信號(hào)泄漏的布線系統(tǒng)工程以及全光布線系統(tǒng)中,，與采用其他類型線纜的系統(tǒng)相比,，必將產(chǎn)生更大優(yōu)勢[4]。塑料光纖的另外一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是在波長為650 nm的可見紅光下傳輸,，不會(huì)對肉眼造成傷害,，適合于安裝在居民家中，可與石英光纖配合實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò),；而石英光纖是在近紅外光下傳輸,，如果直視會(huì)對眼睛造成極大傷害甚至失明[5]。

2 核心技術(shù)研究
    本部分針對最后100 m的接入網(wǎng)問題,，給出了基于塑料光纖的全光系統(tǒng)的研究思路,，通過對包括塑料光纖接口的ONU、塑料光纖交換機(jī)等核心設(shè)備的研究和技術(shù)攻關(guān),，提供了一種解決方案,，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)接入，真正實(shí)現(xiàn)光纖到桌面的接入,。
    以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng),，它的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形。EPON系統(tǒng)由局端的光線路終端（OLT）,、用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成,，如圖3所示。

2.1 全塑料光纖接口的ONU
    ONU通過對對應(yīng)用戶的多樣化業(yè)務(wù)的復(fù)用與解復(fù)用,，使得各種不同的家庭終端的不同業(yè)務(wù)信號(hào)在上行方向?qū)崿F(xiàn)復(fù)用,，從而在同一種傳輸介質(zhì)中傳輸；在下行方向上,，將不同種類的業(yè)務(wù)進(jìn)行解復(fù)用處理,，通過不同的接口傳輸?shù)綄?yīng)終端。ONU的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如表1所示,。

    本方案提供ONU的FE端口為POF的標(biāo)準(zhǔn)100 Mb/s接口,，4個(gè)100 Mb/s塑料光纖接口，工作波長為650 nm,，塑料光纖直接插入,，鎖定光纖后即可互聯(lián)互通，應(yīng)用簡單,，可實(shí)用性強(qiáng),。ONU上連口為標(biāo)準(zhǔn)PON口，可以與主流的OLT廠家互聯(lián)互通,，其適應(yīng)性較強(qiáng),。末端光纖接入業(yè)務(wù)端口，抗干擾性強(qiáng),，傳輸帶寬大,，非常適合電力、國防等安全性要求比較高的網(wǎng)絡(luò),，可為未來高清圖像傳輸提供高帶寬通道,。
2.2 POF-全光交換機(jī)
    本解決方案實(shí)現(xiàn)8個(gè)塑料光口+1個(gè)千兆上聯(lián)的交換機(jī)，并具有WEB方式的網(wǎng)管,，適合于室內(nèi)或樓道的使用,，該交換機(jī)能夠連接基于POF的以太網(wǎng)設(shè)備，使在家庭或者辦公場所的設(shè)備連接更加便捷高效,，適合于接入信息點(diǎn)距離小于100 m的場所,，提供FTTH和FTTD的解決方案。本方案解決了傳統(tǒng)采用網(wǎng)線傳輸?shù)膮R聚問題,，可實(shí)現(xiàn)POF網(wǎng)絡(luò)的匯聚與交換,，在國內(nèi)具有技術(shù)領(lǐng)先性。POF-全光交換機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如表2所示,。
    基于塑料光纖的全光系統(tǒng)中成套設(shè)備核心技術(shù)的研究,，在國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先。目前塑料激光器核心組件需要進(jìn)口,，產(chǎn)品價(jià)格較貴,，但該產(chǎn)品和技術(shù)非常適合國內(nèi)電力及專網(wǎng)行業(yè)。隨著市場的普及,，光器件的逐漸國產(chǎn)化,，該設(shè)備的造價(jià)也會(huì)隨之下降，為該產(chǎn)品在國內(nèi)乃至國外市場的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),，并相信在未來的專網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域有很大的實(shí)用價(jià)值,，是通信網(wǎng)絡(luò)最后100 m傳輸解決方案的優(yōu)先選擇，在通信網(wǎng)絡(luò)“三網(wǎng)合一”中發(fā)揮很大的作用,。同時(shí)該系統(tǒng)也是光纖到桌面技術(shù)的最佳選擇,，該技術(shù)的領(lǐng)先性必成為“全光接入”網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最佳選擇之一。
參考文獻(xiàn)
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