知识备查—网络传输介质全攻略：光纤篇

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2004-10-15 作者：天极网阅读量：

在组网过程中，计算机及网络设备之间需要传输介质来进行信息与数据的连接与传递。如果将网络中计算机比作货站，而数据信息是汽车的话，那么，网络传输介质就是不可缺少的公路。网络传输介质包括双绞线、铜轴电缆、光纤等。

光纤

光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。20世纪80年代初期，光缆开始进入网络布线。与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是在安全性、可靠性，还是网络性能方面都有了很大的提高。

1．光纤的通信原理

光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤，在进行长距离信息传输时还需要中继机。通信中，由光发送机产生光束，将表示数字代码的电信号转变成光信号，并将光信号导入光纤，光信号在光纤中传播，在另一端由光接收机负责接收光纤上传出的光信号，并进一步将其还原成为发送前的电信号。为了防止长距离传输而引起的光能衰减，在大容量、远距离的光纤通信中每隔一定的距离需设置一个中继机。在实际应用中，光缆的两端都应安装有光纤收发器，光纤收发器集成了光发送机和光接收机的功能；既负责光的发送也负责光的接收。

2．光纤的结构

光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15-50μm，大致与人的头发粗细相当。而单模光纤芯的直径为8-10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。

陆地上的光纤通常埋在地下lm处。在靠近海岸的地方，越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它们处于底部。

3．光纤通信的特点

与铜质电缆相比较，光纤通信明显具有其他传输介质无法比拟的优点。

（1）传输信号的频带宽，通信容量大；信号衰减小，传输距离长；抗干扰能力强，应用范围广。

（2）抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线。

（3）原材料资源丰富。

当然，光纤也存在着一些缺点：如质地脆，机械强度低；切断和连接中技术要求较高等，这些缺点也限制了目前光纤的普及。

4．光纤分类

光纤主要分以下两大类：

（1）传输点模数类

根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤两种(“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光)。单模光纤采用激光二极管LD作为光源，而多模光纤采用发光二极管LED为光源。多模光纤的芯线粗，传输速率低、距离短，整体的传输性能差，但成本低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中：单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大、传输距离长，但需激光源，成本较高，通常在建筑物之间或地域分散的环境中使用。单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点。

（2）折射半分布类

折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。

在纤芯和保护层的交界面，折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。

3．光纤在计算机网络中的应用

因光纤的数据传输速率高(可达几千 Mbit／s)，传输距离远(无中继传输距离达几十至上百公里)等特点，所以它在远距离的网络布线中得到了广泛应用。目前光缆主要用于集线器到服务器的连接以及集线器到集线器的连接，但随着干兆位局域网应用的不断普及和光纤产品及设备价格的不断趋于大众化，光纤将很快被人们接受。尤其是随着多媒体网络的日益成熟，光纤到桌面也将成为网络发展的一个趋势。

局域网布线中一般使用62．5um／125u m、50μm／125Um、100μm／140llm规格的多模光纤和8．3um／125um规格的单模光纤。

在实际应用中多使用光缆而不是光纤，因为光纤只能单向传输信号，所以在局域网中连接两个设备时至少需要2根光纤，一根用于发送数据，另一根用于接收数据。布线中直接使用的是光缆，一根光缆由多根光纤组成，外面再加上保护层。局域网中的光纤产品主要包括光纤跳线、布线光缆(包括室内光纤和室外光纤两类)和光纤连接器等。

（1）光纤跳线

光纤跳线是指与桌面计算机或设备直接相连接的光纤，以方便设备的连接和管理。光纤跳线也分为单模和多模两种，分别与单模和多模光纤连接。

（2）室内光缆

室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但重量较轻，且较便宜。

1）普通光缆和光纤带光缆

根据光纤结构的不同，可分为普通光纤光缆和光纤带光缆。普通光缆即单根光纤，它只能直接连接两台设备。而光纤带光缆是指可以同时连接多个设备的光纤，光纤带光缆有利于网络的连接，减少了铺设多条普通光缆时造成的资源浪费。多芯光纤光缆端接到配线架或网络设备时，需要借助于多芯光纤带光缆分支器。

2）层绞式光缆和中心束管式光缆

层绞式光缆的金属或非金属加强件位于光缆的中心，容纳光纤的松套管围绕加强件排列。而中心束管式的松套管位于光缆的中心位置，金属或非金属加强件围绕松套管排列。

层绞式光缆具有耐水解特性和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤有保护作用；加强芯处于缆芯中央位置，松套管以适当绞合节距围绕加强芯层绞，通过控制光纤余长和调整绞合节距，可使光缆具有很好的抗拉性能和温度特性：松套管并加强芯间用缆膏填充绞合在一起，保证了松套管和加强芯间的防水性能；光缆的径向和纵向防水由多种措施保证；根据不同的要求，有多种抗侧压措施。

而中心管式光缆具有很好的机械性能和温度特性：松套管材料本身具有良好的耐水解性能和较高的强度，管内充以特种油膏，对光纤直到了保护作用；两根平行钢丝保证光缆的抗拉强度；直径小、重量轻、容易敷设。

紧套光缆用外径为250μm的紫外光固化一次涂覆光纤直接紧套一层材料制成 900μm紧套光纤。以紧套光纤为单元，在单根或多根紧套光纤四周布放适当的抗张力材料，挤制一层阻燃护套料，制成单芯或多芯紧套光缆。

（3）室外光缆

与室内光缆相比，室外光缆的抗拉强度较大，保护层较厚重，并且通常为铠装(即金属皮包裹)。室外光缆主要适用于建筑物之间的布线。根据布线方式的不同，室外光缆又分为直埋式光缆、架空式光缆和管道式光缆3种。

1）直埋式光缆

直埋式光缆在布线时需要在地下开挖一定深度(约lm左右)的沟，用于埋设光缆。直埋式光缆布线简单易行，施工费用较低，目前在光缆布线中较常使用。直埋式光缆通常拥有两层金属保护层，并且具有很好的防水性能。

2）架空式光缆

当地面不适宜开挖或无法开挖(如需要跨越河道布线)时，可以考虑采用架空的方式架设光缆。虽然普通光缆也可用于架空作业，但往往需要预先铺设承重钢缆。自承式架空式光缆将钢绞线与光缆合二为一，因此在施工时更加简单和方便。

3）管道式光缆

在新建成的建筑物中都预留了专用的布线管道，在管道布线中多使用管道式光缆。管道式光缆的强度并不太大，但拥有非常好的防水性能。

由于金属加强件往往会将雷击引入室内，对网络设备造成致命的毁损，所以，许多光缆采用了非金属加强件。

（4）光缆连接器

对于普通用户来说，虽然光纤的端接和跳线的制作都非常困难，但光纤网络的连接却较为容易。只要连接设备(集线器、交换机或网卡)具有光纤连接接口，就可使用一段已制作好的光纤跳线进行连接，连接方法和双绞线与网卡及集线器的连接相同。然而，与双绞线不同，光纤的连接器具有多种不同的类型，而不同类型的连接器之间又无法直接进行连接。

1）光纤连接器的作用

光纤链路的连接可以分为永久性连接和活动性连接两种。在永久性连接中大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现；而活动性的接续一般采用活动连接器来实现。许多中小型局域网用户和网络的边缘连接一般都属于活动性连接，而永久性连接一般由专业网络公司完成。

在活动性连接中需要使用光纤活动连接器(俗称活接头)，也称为光纤连接器。通过光纤连接器，可以连接两根光纤或光缆以及相关的设备，目前已经广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架、光纤测试仪器和仪表中。

2）光纤连接器的分类和特点

根据不同的标准，光纤连接器可以分为不同的类型。如按传输媒介的不同可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；按结构的不同可分为FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、 MU、LC和MT等各种型式；按连接器的插针端面可分为FC、PC(UPC)和APC；按光纤芯数分有单芯、多芯。在实际应用过程中，按照光纤连接器结构的不同来区分。

FC、SC或者ST的连接方式是主要的传统的光缆链路连接方式，目前仍然在大量使用。这些光缆的连接方式简单方便，所连接的每条光缆都是可以独立使用的。

* FC型光纤连接器

FC是FerruleConnector的缩写，其外部加强采用金属套，紧固方式为螺丝扣。最早， FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式。此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感。后来，该类型连接器有了改进，采用对接端面呈球面的插针(PC)，而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。

* SC型光纤连接器

SC型光纤连接器外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用 PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，抗压强度较高，安装密度高。

* ST 型光纤连接器

ST型光纤连接器外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用 PC或APC型研磨方式。紧固方式为螺丝扣。此类连接器适用于各种光纤网络，操作简便，且具有良好的互换性。

新的光缆连接器叫做SFF(Small Form Factor)，一般将其称为微型光缆连接器。千兆以太网在连接光缆时都是成对儿使用的，即一个输出(Output，也为光源)，一个输入(1nput，光检测器)。如果在使用时，能够成对一块儿使用而不用考虑连接的方向，而且连接简捷方便，那将会有助于千兆以太网的连接。目前最主要SFF光缆连接器有四种类型：

* LC类型，它是Lucent公司推出的一种SFF类型的连接器。

* FJ类型，它是由Panduit公司推出的连接器。

* MT-RJ型，它是由美国AMP公司推出的连接器。MT-RJ带有与RJ-45型局域网连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机相连，连接器端而光纤为双芯(间隔0．75mm)排列设计，它是主要用于数据传输的高密度光连接器。

* VF-45连接器，由3M公司推出的。这种连接器是一对光缆一起连接而且接插的方向是固定的。所以在实际使用中比较方便，也不会插错。

责任编辑：水蜜桃
文章来源：天极网 2004-10-15