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原創丨漲知識!成豐主流線解決你對光纖應用和標準的疑問

來源:成豐主流線        編輯:VI菲    2022-08-12 16:44:51     加入收藏

隨著光纖、光纜及相關產品在音視頻行業中廣泛應用,客戶經常向我們咨詢一些光纖光纜的問題,如國家標準,傳輸距離,應用場景等,之前成豐主流線和大家分享過對應的一些...

  隨著光纖、光纜及相關產品在音視頻行業中廣泛應用,客戶經常向我們咨詢一些光纖光纜的問題,如國家標準,傳輸距離,應用場景等,成豐主流線之前和大家分享過對應的一些知識點,這次我們囊括了光纜的知識點同時也詳細介紹當前光纖在音視頻中的應用,希望大家對光纖光纜有進一步的認識,在需要長距離傳輸音視頻信號的場合中更好的運用光纖、光纜。

  1. 光纖的基礎知識

  光纖結構一般分為三層:

  1) 纖芯  core:折射率較高,用來傳送光;

  2) 包層  coating:折射率較低,與纖芯一起形成全反射條件;

  3) 保護套  jacket:強度大,能承受較大沖擊,保護光纖。

  外徑一般為125um(一根頭發平均100um)

  內徑:單模9um  多模50/62.5um

  按光在光纖中的傳輸模式可分為:

  多模(Multi-Mode) (簡稱:MM)

  單模(Single-Mode)(簡稱:SM)

  多模光纖:中心玻璃芯較粗(50或62.5μm),可傳多種模式的光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會更加嚴重。例如:600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此,多模光纖傳輸的距離就比較近,一般只有幾公里。

  單模光纖:中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm),只能傳一種模式的光。實際上是階躍型光纖的種,只是纖芯徑很小,理論上只允許單一傳播途徑的直進光入射至光纖內,并在纖芯內作直線傳播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此,其模間色散很小,適用于遠程通訊,但其色度色散起主要作用,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩定性要好。

光纖的優缺點

優點

缺點
不會產生電磁波,輻射和能量,不受電磁波,輻射和其他電纜干擾
光纖性質脆,需要適當地涂敷加以保護。敷設張力,彎曲半徑不宜太小
體積小,重量輕,高帶寬
切斷和連接光纖時,需要高精度地切斷接續技術,光纖對接時產生會有損耗,如不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm),端面與軸心不垂直,端面不平,對接芯徑不匹配和熔接質量差等
長距離傳輸。(單??蛇_120km)
光纖不能輸送中繼器所需要的電能
原材料資源豐富
必須搭配各種光模塊

  光纖和光纜行業有許多國際和國內標準。國際標準有國際電工委員會IEC,國際電信聯盟標準ITU,國內標準有國標GB和我國通信行業標準YD,同一光纜產品在每個標準里分類不同,比如多模光纜常用的分級標準是OM1/OM2/OM3/OM4,這是ISO/IEC 11801-1的標準,也有分A1a.1,A1a.2等等,這時如何對應呢?在YD/T 1258.1-2005室內光纜第4部分:多芯光纜的附錄B中說明了各個標準光纖分類的對應關系,例如萬兆多模光纖OM3,對應50/125,A1a.2。

  同樣的單模光纖的分級根據不同標準也有不同的命名,B1/B4/B6,G652/G655/G657等等,是不是看到這么多型號眼花繚亂,不知道如何區分,在GB/T 9771.5-2020 通信用單模光纖 第1部分 附錄A,可以查到這些命名的對應關系。

  2. 光纖的應用

  說起光纖光纜,大家第一想到應用場景肯定是長距離傳輸,確實如此,不管是單模光纖還是多模光纖,傳輸距離都遠遠大于銅線傳輸距離,在典型的網絡領域,單根網線傳輸距離在100米以內,帶寬(傳輸頻率)隨類別的改變提升,如超五類帶寬100MHz,八類網線達到2000MHz,但是傳輸距離只能應用到30m。

  因此需要使用光纖光纜來傳輸長距離信號,根據網絡應用場景不同,單模光纖和多模光纖傳輸距離不同,1000M是千兆,10G則是萬兆,常用的萬兆網絡如果使用OM3多模光纖,傳輸距離上限是300米,單模光纖傳輸距離遠大于多模光纖,幾十公里不再話下。

  光纖最初是用于長距離傳輸通信,然而在音視頻應用方面,隨著信號和設備數字化,并且帶寬需求越來越高,特別是視頻信號,比如HDMI銅纜傳輸4K/60Hz 4:4:4大約10米左右,因此使用光纖替代銅線成為了目前的大趨勢,具體光纖應用在音視頻哪些領域呢?

  一方面應用是各種光端機搭配單模/多模光纖,比如音頻光端機,HDMI/DVI光端機,USB光端機等等,在這些應用中一般單模光纖可以傳輸1-10Km,多模光纖可以傳輸300米,需要超長距離傳輸時是非常好的解決方案。

  另一應用產品是各類有源光纜,其中HDMI有源光纜應用十分廣泛,高清視頻會議系統、室外大屏顯示、大型醫療影像系統、廣播電視系統和高清監控系統等,受到市場的一致認可。由于使用光纖替代銅線,帶寬最高可以滿足48Gbps,分辨率最高8K/60Hz 4:4:4,4K最長傳輸距離300米,另外還有即插即用,線纜重量只有同長度銅纜的1/3,并且信號無輻射,無延遲,低衰減等等優點。其他還有DVI/DP,USB(Type-c)有源光纜。

  在廣電領域,攝像機連接到控制單元CCU以前使用的是三同軸線纜,隨著4K/8K節目制作需求,攝像機的更新換代,攝像機復合光纜成為新的連接方式。攝像機復合光纜或者叫SMPTE311復合光纜,必須符合SMPTE311標準,其中的光纖使用的是高標準單模光纖,在信號傳輸1310nm波長時,能夠保證小于等于0.5dB/KM的低衰減,適合超長距離傳輸,可滿足大型演播廳,以及戶外電視轉播的需求,尤其是大型體育場、高爾夫球賽事、閱兵儀式、龍舟競賽等視頻信號需要長距離傳輸的場合。著眼于中國地域廣大,電視制作單位高強度流動使用和惡劣環境下固定安裝的需求,”主流線”SMPT311M復合光纜的外層護套采用耐磨、耐低溫且回彈性更好的彈性體TPU替代了常規的PVC材料,并具有一定防水能力。線纜中心特別設計的抗拉組件,輕松通過5萬次拖鏈試驗;線纜本身可承受最大3000N壓力,抗拉強度超過1500N,性能指標優于國外同類品。

  3. 光纖跳線和光纖連接器

  光纖連接器,也就是接入光模塊的光纖接頭,也有好多種,且相互之間不可以互用。不是經常接觸光纖的人可能會誤以為GBIC和SFP模塊的光纖連接器是同一種,其實不是的。SFP模塊接LC光纖連接器,而GBIC接的是SC光纖光纖連接器。下面對網絡工程中幾種常用的光纖連接器進行詳細的說明:

  FC型光纖連接器:外部加強方式是采用金屬套,緊固方式為螺絲扣。一般在ODF側采用(配線架上用的最多)

  SC型光纖連接器:連接GBIC光模塊的連接器,它的外殼呈矩形,緊固方式是采用插拔銷閂式,不須旋轉。(路由器交換機上用的最多)

  ST型光纖連接器:常用于光纖配線架,外殼呈圓形,緊固方式為螺絲扣。(對于10Base-F連接來說,連接器通常是ST類型。常用于光纖配線架)

  LC型光纖連接器:連接SFP模塊的連接器,它采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機理制成。(路由器常用)

  MT-RJ:收發一體的方形光纖連接器,一頭雙纖收發一體。

  在表示尾纖接頭的標注中,我們常能見到“FC/PC”,“SC/PC”等,其含義如下:

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