1.引言

FTTH憑著接入帶寬寬、可靠性高等優(yōu)勢是公認(rèn)的接入網(wǎng)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)和最終解決方案。近年來，我國光纖接入市場正進(jìn)入一個(gè)前所未有的高速增長期，全國各地的FTTH商用工程更是如雨后春筍般涌現(xiàn)，部署規(guī)模和部署速度與往年相比有很大的飛躍。烽火科技集團(tuán)總工程師毛謙在“2008年FTTH發(fā)展戰(zhàn)略咨詢會”上透露，江蘇等省份將全面停止ADSL鋪設(shè)，全面實(shí)行光纖到戶。武漢市政府已下發(fā)文件，確定2007年實(shí)現(xiàn)光纖到戶5萬戶，2008年達(dá)10萬戶，2010年達(dá)50萬戶。廣東、安徽、北京等地的光纖到戶發(fā)展速度也異常迅猛。上海市定于2012年全部實(shí)現(xiàn)FTTH。FTTH這種光纖接入方式需要的光纖約為城域網(wǎng)的5-10倍，為光纜干線的25-50倍。但在FTTH建設(shè)中，石英光纖存在著連接難度大、生產(chǎn)成本高、系統(tǒng)安裝及維護(hù)費(fèi)用高等問題，大大提高了FTTH的建設(shè)成本，增加了用戶的負(fù)擔(dān)，阻礙了FTTH的進(jìn)一步推廣。為了解決這個(gè)問題，業(yè)界一直沒有停止過對其它材料光纖的研發(fā)，其中對塑料光纖（POF）的研發(fā)是目前業(yè)界最熱門的研究領(lǐng)域之一。POF以其芯徑大、柔韌性好、可塑性強(qiáng)、質(zhì)量輕、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而受到國際上的普遍關(guān)注。因此利用通信用POF配合石英光纖，在FTTH的末端（家庭綜合布線）將發(fā)揮很大效用，可以解決“最后幾百米”的接入難題。通信用POF具有芯徑粗、易耦合、不用熔接或者焊接、重量輕、柔性好可彎曲、防腐蝕、防潮濕、防震防爆，無電磁干擾和輻射、保密性、安全性及抗干擾能力強(qiáng)以及衰減為恒量，不隨傳輸狀態(tài)變化等特點(diǎn)，因此，通信用POF是銅纜的有力競爭者乃至替代品。顯然，通信用POF的應(yīng)用將可推進(jìn)我國FTTH加速發(fā)展的步伐。

2009年我國FTTH將進(jìn)入超常規(guī)發(fā)展階段，至2010年預(yù)計(jì)我國FTTH用戶可達(dá)到5000萬戶，如每戶家庭布線平均用100米通信用POF，每米1元計(jì)就是50億元的市場規(guī)模，如再加上配套用有源、無源器件、模塊、系統(tǒng)設(shè)備將可達(dá)到100億元的市場規(guī)模?？梢娝芰瞎饫w布線的應(yīng)用前景十分看好。

2. 塑料光纖布線系統(tǒng)解決方案

光纖到戶接入技術(shù)作為未來的寬帶接入解決方案，在日本和美國已得到廣泛應(yīng)用，在我國也得到了越來越多的關(guān)注。在與用戶溝通和提供解決方案的過程中，發(fā)現(xiàn)阻礙我國FTTH發(fā)展的最大障礙是投資成本過高。我們認(rèn)為，正確選擇適合我國國情的FTTH接入技術(shù)，開發(fā)低成本FTTH接入系統(tǒng)是發(fā)展FTTH的關(guān)鍵。

采用塑料光纖的綜合布線系統(tǒng)可作為智能大廈、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕鉀Q方案。該布線系統(tǒng)自產(chǎn)生后就得到了普遍應(yīng)用，該系統(tǒng)把一棟建筑內(nèi)的或一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電腦網(wǎng)絡(luò)終端，通過塑料光纖互相連線，形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)其各部分在建筑中位置及功能的不同，可劃分為幾個(gè)子模塊系統(tǒng)：

塑料光纖的綜合布線解決方案中，垂直干線一般采用傳統(tǒng)的石英光纖如多模光纜。塑料光纖主要應(yīng)用在連接點(diǎn)眾多的水平系統(tǒng)中，用于解決水平方向上從網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)到各個(gè)工作區(qū)電腦的大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨?。水平方向的?shù)據(jù)連接，即光纖通訊工作間到桌面的連接，由于連接數(shù)目多，采用傳統(tǒng)的石英光纖無論在成本、工程，還是管理維護(hù)方面均較難實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用。而塑料光纖的直徑大，很易于實(shí)現(xiàn)光纖的端接、耦合以及布放施工，對線纜最小彎曲半徑、安裝環(huán)境要求也低。所以在高檔的全光布線系統(tǒng)、千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中以及防干擾、防信號泄漏的布線系統(tǒng)工程，可以比其它類型的傳輸線路更具優(yōu)勢。

3.塑料光纖智能化綜合布線系統(tǒng)

在100Mbps信息速率下用塑料光纖傳輸距離可達(dá)60米以上，為光纖到桌面的局域網(wǎng)傳輸接入提供了新的解決方案。

塑料光纖傳輸系統(tǒng)包括650nm光以太網(wǎng)交換機(jī)、650nm光網(wǎng)卡、光波長轉(zhuǎn)換器(1310nm／650nm光波長轉(zhuǎn)換)、光波長轉(zhuǎn)換器(1 5 5 0 n m／6 5 0 n m光波長轉(zhuǎn)換)、光波長轉(zhuǎn)換器(850nm／650nm光波長轉(zhuǎn)換)、650nm光電轉(zhuǎn)換器、650nm光中繼器、650nm塑料光纖光纜和塑料光纖連接器、USB接口等十個(gè)產(chǎn)品。

650nm光以太網(wǎng)交換機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備，是一個(gè)具有簡化、低價(jià)、高性能和高端口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品。交換機(jī)的組成包括：兩塊以交換芯片為核心的主控板，它們通過介質(zhì)獨(dú)立接口之間的相互連接，并聯(lián)起來應(yīng)用，構(gòu)成一個(gè)24路的交換系統(tǒng)。交換機(jī)可以提供多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。交換機(jī)能為每個(gè)工作點(diǎn)提供更大的帶寬，協(xié)議的透明性使得交換機(jī)在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中。交換機(jī)直接使用650nm塑料光纖、與之配套使用的光中繼器、光電轉(zhuǎn)換器、光轉(zhuǎn)換器和光網(wǎng)卡，而不必作高層的硬件升級。

光波長轉(zhuǎn)換器的組成包括：介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片、光纖收發(fā)模塊、供電模塊、晶振電路等。 介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS芯片。它具有符合IEEE802．3u標(biāo)準(zhǔn)的全部物理層功能，主要包括物理編碼子層(PCS)，適用于光纖模板的PECL兼容接口，能夠自動(dòng)選擇全雙工／半雙工工作模式等，實(shí)現(xiàn)不同波長光信號到650rim光信號的轉(zhuǎn)換，既可以提供與雙絞線(五類線)線纜在100Base-TX快速以太網(wǎng)的直接接口，也可以通過PECL接口連接外部的光纖收發(fā)器。該光波長轉(zhuǎn)換器以兩片交換芯片為核心組成的光波長轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它們分別通過V25806石英光纖接口電路和光纖接口電路，連接到850nm、1310nm、1550nm石英光纖和650nm塑料光纖。

650nm光中繼器由兩端光收發(fā)?？?、DC／DC變換器和AC／DC變換器以及電源指示發(fā)光二極管組成。光中繼器的核心部件是兩個(gè)光收發(fā)模塊，它將光信號的收發(fā)電路集成一體，其中包括了光／電轉(zhuǎn)換電路、電信號整形電路、電／光轉(zhuǎn)換電路，它能可靠的將-22dBm-0dBm范圍的光信號變換為標(biāo)準(zhǔn)的PECL電平的電信號，同時(shí)將其變換為-7dBm- -3dBm的光信號。

光電轉(zhuǎn)換器的組成包括：介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片、光纖收發(fā)模塊、供電模塊、晶振電路等。 介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS芯片，它具有符合IEEE802．3u標(biāo)準(zhǔn)的全部物理層功能，主要包括物理編碼子層(PCS)，適用于光纖模塊的PECL兼容接口，能夠自動(dòng)選擇全雙工／半雙工工作模式等，實(shí)現(xiàn)不同波長光信號到650hm光信號的轉(zhuǎn)換。既可以提供與雙絞線(五類線)線纜在100Base-TX快速以太網(wǎng)的直接接口，也可以通過PECL接口連接外部的光纖收發(fā)器。該光電轉(zhuǎn)換器是以兩片介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片為核心組成的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它們分別通過ST8861 6五類線的TP電接口電路和光纖接口電路，連接到普通五類線電纜和650nm塑料光纖。

光網(wǎng)卡的組成包括：主控芯片是以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制器芯片、+3．3V電壓變換模塊、晶振電路等。． 網(wǎng)卡是32位PCI總線插槽中、用于收發(fā)不同的信幀，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通迅的集成電路卡。以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制器芯片是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS芯片，它具有符合IEEE802．3u標(biāo)準(zhǔn)的全部物理層功能，主要包括收發(fā)DMA邏輯控制電路、分別為2K字節(jié)的收發(fā)先入先出存儲區(qū)、介質(zhì)接入控制模塊等核心單元。

塑料光纖光纜采用塑料光纖纖芯直徑980um、包層厚度10um、聚乙烯護(hù)套，護(hù)套壁厚0.6mm、塑料光纜外徑2.2mm.塑料光纖連接器可根據(jù)不同型號的光模塊設(shè)計(jì)相對應(yīng)。

3．1系統(tǒng)性能指標(biāo)

100Mbps全雙工傳輸速度；

一臺光交換機(jī)可分別實(shí)現(xiàn)8、1 6、24端口光交換；

實(shí)現(xiàn)650nm與850nm、1310nm、1550nm等波長的轉(zhuǎn)換；

實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)端口與650nm光端口之間的轉(zhuǎn)換；

光網(wǎng)卡使用方便，在計(jì)算機(jī)操作上與普通網(wǎng)卡無異；

650nm光發(fā)送功率：不小于-8dBm

650nm光接收靈敏度：優(yōu)于-22dBm

傳輸距離：大于60 m(無中繼)

3．2 光以太網(wǎng)交換機(jī)性能指標(biāo)

光中心波長：650nm±4％

光發(fā)射功率：≥一8dBm

光接收靈敏度：≤一22dBm

光口信息速率：100Mbps

內(nèi)部交換速率：2.0Gbps

供電及功耗：輸入交流180-260V，功耗小于30W

3．3 光波長轉(zhuǎn)換器技術(shù)性能指標(biāo)

光接口的指標(biāo)應(yīng)能滿足以下要求：

平均發(fā)送光功率：≥-4dBm(光波長為1550nm)

≥-16dBm(光波長為1310nm)

≥-11dBm(光波長為850nm)

≥-8dBm(光波長為650nm)

光接收靈敏度：≤-33dBm(光波長為．1550nm)

≤-33dBm(光波長為1310nm)

≤-17dBm(光波長為850mm)

≤-22dBm(光波長為650nm)

中心波長：1430nm～1576nm(光波長為1550nm)

1290nm∽1330nm(光波長為1310nm)

770nm∽860nm(光波長為850nm)

光譜寬：≤2．5nm(光波長為1550nm)

≤4nm(光波長為1310nm)

≤1nm(光波長為850nm)

波長隔離度：≥20dB(波長1 550nm／650nm)

≥20dB(波長1310nm／650nm)

≥20dB(波長850rim／650nm)

3．4 光中繼器性能指標(biāo)

光口發(fā)射光中心波長：650nm±4％

光口發(fā)射光功率：≥-9dBm

光口接收靈敏度：≤-22dBm.

信息傳輸速率：全雙工100Mbps.

供電及功耗：輸入交流100-260V,功耗<2W.

3．5 光電轉(zhuǎn)換器技術(shù)性能指標(biāo)

光口發(fā)射光中心波長：650nm±4％

光口發(fā)射光功率：≥-9dBm-

光口接收靈敏度：≤-22dBm

信息傳輸速率：全雙工100Mbps

供電及功耗：輸入交流100-260V，功耗小于3W

3．6 光網(wǎng)卡技術(shù)性能指標(biāo)如下：

光中心波長：650nm±4％

發(fā)射光功率：≥一8dBm

光接收靈敏度：≤-22dBm

信息傳輸速率：全雙工1 00Mbps

PCI接口時(shí)鐘：25M-33M ，

3．7 650nm塑料光纖技術(shù)性能指標(biāo)如下：

纖芯直徑：980μm±50μm

包層直徑：1000μm±50μm

包層不圓度：≤6％

衰減：≤200dB/km

總帶寬：≥600Mb／s

拉伸屈服強(qiáng)度：≥56MPa

拉伸屈服伸長率：≥4％

工作波長：650nm

3．8 650nm塑料光纖光纜技術(shù)性能指標(biāo)如下：

雙芯護(hù)套外徑：4.4mm±0．1mm

光纖光纜工作溫度： -50℃∽70℃

工作波長：650nm

衰減：≤200dB/km

擠壓殘余附加損耗：≤0．2dB

沖擊殘余附加損耗：≤0．2dB

卷繞殘余附加損耗：≤0．2dB

扭曲殘余附加損耗：≤0．2dB

塑料光纖傳輸系統(tǒng)采用聚合物光纖作為傳輸介質(zhì)，具有頻帶寬、保密性能好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

a)帶寬高、傳輸質(zhì)量好。該系統(tǒng)可達(dá)到100Mbps的傳輸速率，可以通過光波長轉(zhuǎn)換器，將寬帶遠(yuǎn)距離傳輸?shù)氖⒐饫w與寬帶短距離傳輸?shù)乃芰瞎饫w相連接，組成全光網(wǎng)，使信息傳輸?shù)乃俾?、質(zhì)量均優(yōu)于目前的光電混合網(wǎng)。

b)保密性、抗干擾性好。采用光纖通信，可以克服銅線銅纜所存在的電磁輻射、電磁干擾、防雷擊等問題，因此更加適合于國防和國家安全網(wǎng)絡(luò)、軍事通信網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域。

c)維護(hù)方便。塑料光纖因其重量輕、韌性好、接口容易、光源便宜等特點(diǎn)，加上650nm波長為可見光，便于施工布設(shè)和日常維護(hù)。

d)成本低。目前，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)基本采用金屬銅為導(dǎo)體的五類線或超五類線作為信息傳輸介質(zhì)，銅是一種有限的礦業(yè)資源，國際上的銅價(jià)總的處于上升趨勢。達(dá)標(biāo)五類線或超五類線目前市場上的最低價(jià)格也在2元／米左右。塑料光纖主要原材料采用的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的普通化工產(chǎn)品。終端設(shè)備采用國內(nèi)外成熟的電子元器件，質(zhì)量可靠、價(jià)格低廉。650nm塑料光纖傳輸系統(tǒng)不僅解決了信息傳輸領(lǐng)域帶寬、保密、抗干擾等諸多問題，而且還可以為國家節(jié)約大量的有色金屬銅，為政府和企業(yè)減少大量的費(fèi)用。

4.國產(chǎn)塑料光纖產(chǎn)業(yè)化及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

江西大圣塑料光纖有限公司(前身為深圳大圣光電技術(shù)有限公司)在中科院物化所及國內(nèi)著名院校的協(xié)助下，于2006年底開始小批量生產(chǎn)塑料光纖，2007年開始加大生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)制造，從2007年年初的單一生產(chǎn)線，到2008年年底已經(jīng)完成了第三條生產(chǎn)線的安裝調(diào)試工作，產(chǎn)能從過去日產(chǎn)12萬米PMMA光纖光纜，到現(xiàn)在的日產(chǎn)40萬米。全部的生產(chǎn)設(shè)備都是企業(yè)自身研發(fā)的，該生產(chǎn)線成功解決了高純度光纖級PMMA模塑料、高速生產(chǎn)線自動(dòng)化控制等技術(shù)，掌握了通信級塑料光纖生產(chǎn)和裝備制造兩大核心技術(shù)，打破了外國企業(yè)對該產(chǎn)業(yè)的壟斷，不受國外壟斷廠家的控制，完全擁有該產(chǎn)業(yè)自己的全部知識產(chǎn)權(quán)。產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，使光纖質(zhì)量穩(wěn)定，其衰減系數(shù)一直在180dB／km至190dB／km，帶寬穩(wěn)定在100Mb／s以上，可以用來搭建全塑料光纖用戶網(wǎng)絡(luò)。

國外的知名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司Firecomms已經(jīng)與江西大圣塑料光纖有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議，將其網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品以生產(chǎn)許可的方式引入中國，并協(xié)助中方的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及測試，早日國產(chǎn)化，共同開啟中國市場，以達(dá)到雙贏的目的。

網(wǎng)絡(luò)器件與設(shè)備國產(chǎn)化后，以規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其成本會很快降下來，預(yù)測在FTTH中望料光纖部分，每戶600至800元左右，這就為普及光纖到戶創(chuàng)造了條件，使FTTH離我們越來越近，最終將成為現(xiàn)實(shí)。

5.塑料光纖網(wǎng)絡(luò)解決方案

此方案為塑料光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用在住宅或辦公大廈內(nèi)為例，也可為傳統(tǒng)光電混合結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)中五類雙絞線改造為塑料光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作參考，其他類型的方案可依此類推。注意，本方案中，除注明為石英光纖外，其它所有光纖皆指PMMA通信用雙纖型塑料光纖。

塑料光纖網(wǎng)絡(luò)解決方案示意圖





塑料光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由五部分組成

5.1塑料光纖網(wǎng)絡(luò)布線

首先我們要定義的是：光纖是雙芯型的，每芯為外徑2．2mm光纖芯徑lmm,使用此類光纖的好處是，光通訊時(shí)，接收和發(fā)射互不干擾，最大段距離可達(dá)100m。

塑料光纖的網(wǎng)絡(luò)布線分為水平部分和垂直部分。水平部分是以每層樓為單位進(jìn)行布線。根據(jù)樓層網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量，確定水平網(wǎng)絡(luò)的根數(shù)。每根的長度是從樓層的弱電井沿建筑物表面到達(dá)用戶點(diǎn)。

垂直部分的布線是從樓宇弱電控制室到每層樓層弱電室(井)，垂直光纖的數(shù)量由樓層數(shù)決定，建議多留幾根作為故障備用。

5.2網(wǎng)絡(luò)接入及轉(zhuǎn)換

城域網(wǎng)的石英光纖可通過電信部門，從其端局末端節(jié)點(diǎn)接到大廈的主弱電室，將石英光纖中波長1550nm、1310nm光信號作為輸入接到一個(gè)帶有光波轉(zhuǎn)換器功能的光路由器輸入端，轉(zhuǎn)換后的650nm波長的光信號由光路由器輸出口輸出。

5.3主控制設(shè)備

主控制設(shè)備是由一臺或多臺光交換機(jī)組成。光交換機(jī)輸出一般分8口或24口的，我們可以按樓層數(shù)量用8口或24口的交換機(jī)自由組合，保證每層有一個(gè)輸出口，最好多兩個(gè)口備用。

主控設(shè)備的輸入與光路由器輸出用雙芯塑料光纖跳線(短線)相連，主控設(shè)備的輸出口對應(yīng)連接通向各樓層的塑料光纖。

5.4樓層接入設(shè)備

每樓層的弱電井需要安裝一個(gè)光交換機(jī)，其輸出口的數(shù)量由樓層用戶決定。住戶樓宇一般可用一個(gè)輸出為八口的交換機(jī)。交換機(jī)的輸入端口連接來自主控設(shè)備的對應(yīng)塑料光纖，輸出端口連接通往用戶的對應(yīng)塑料光纖。

5.5用戶設(shè)備部分

每一根用戶塑料光纖在指定的地點(diǎn)與相應(yīng)墻面的光纜耦合(連接)盒相連。用戶使用一根雙芯塑料光纜跳線(一般1～5m)，一端與墻面光纜盒連接，另一端與具有光網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可上網(wǎng)了。如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上沒有光網(wǎng)卡，只有普通的網(wǎng)卡，比如像筆記本電腦，可利用一個(gè)光纖收發(fā)器，將塑料光纖一端與墻面光纜盒連接，另一端與光收發(fā)器光口相連，收發(fā)器的另一端帶有RJ 45標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接頭，用戶可直接插入到自己帶有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。

以此方案為基礎(chǔ)，江西大圣塑料光纖有限公司利用自產(chǎn)光纖已經(jīng)組成了全塑料光纖局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中包括IPTV電視節(jié)目，VOIP網(wǎng)絡(luò)電話，小區(qū)流媒體服務(wù)器(可向用戶提供點(diǎn)播的高清電視節(jié)目)，ipcam網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)HiFi音響，internet互聯(lián)網(wǎng)等，網(wǎng)絡(luò)用戶可點(diǎn)播服務(wù)器上的教育節(jié)目、音樂、游戲及高清電視節(jié)目等。網(wǎng)絡(luò)中所有段距離都是100m。并于2009年4月在上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的長三角3T帶寬全光網(wǎng)系統(tǒng)中建立了塑料光纖示范網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 2009年7月江西井岡山市實(shí)驗(yàn)學(xué)校中建立了塑料光纖校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，取得了較好的效果。