販售據點 | 夥伴中心 | 線上購物 |

光纖傳輸的四大優點

光纖傳輸線,專為長距離傳輸、高畫質影音傳輸、資料網路、和電信所設計。對大多數先進國家的骨幹網路供應商而言,光纖是傳輸媒介的首選。

前言

根據 Fior Markets 調查報告,預測全球光纖市場在2025年將成長至 789 億美元,2018至2025年複合年均成長率11.7%。由於在商業與個人生活,逐漸邁向安全、高頻寬、高速、高資料傳輸速率的應用環境,因此不斷提升光纖的需求。


 


基本認識:光子 vs 電子
銅線傳輸,完全仰賴線材傳送電子訊號,而光纖傳輸,是以光的形式傳送訊號。光纖通訊網路在延長訊號時,資料是以電子訊號形式輸入近端傳送器,再經由傳送器的發光源 (如雷射) 轉換成光的訊號。而光源的振幅、頻率和相位,必須保持穩定,且無波動,才能讓光有完美的傳輸。發光源的光束,透過光纖線傳送,資料則由遠端接收器轉換回原來的電子訊號。


以下將介紹光纖線和光纖傳輸類型。首先,讓我們來看看相較於銅線,光纖線有哪些好處

光纖傳輸主要優點

相較於銅線傳輸,光纖線有四個主要的優點:


  • 頻寬更大

  • 距離更長、速度更快

  • 電阻更高

  • 安全性更高


 


頻寬更大
光纖線,頻寬較大,可傳輸的資料量比相同直徑的銅線更大。頻寬距離積 (bandwidth-distance product,BDP),被用來比較可傳輸資料量的能力。BDP 較高的傳輸媒介,在傳送相同頻寬的資料時,傳輸距離較長。BDP 越高,未經壓縮影像的傳送速度亦越快,且距離越遠。例如,多模光纖的 BDP 是 500 MHz/km,代表 500 公尺的多模光纖線可以傳輸 1 GHz。


下圖顯示,相同頻寬訊號在各種傳輸媒介的差異,單模光纖的 BDP 遠高於多模光纖,這也比雙絞銅線、HDMI 線來得高。

不同類型線材類型,可傳送 4K HDMI 訊號(9 Gbps 頻寬 4K@30p,頻寬:9 Gbps)的距離。

距離更長、速度更快
就光子與電子而言,光纖線的光源約以三分之二光速移動,而在銅線的電子最多也只能達到這個速度的百分之一。這種速度上的優勢,對於傳輸距離會有極大的影響。儘管銅線大多受限於 100 公尺的標準距離,光纖線可以在小的直徑下,進行長距離高頻寬傳輸。例如,4K HDMI 訊號在多模光纖上的距離可達三倍,而單模光纖將依電材種類、波長和有效的網路頻寬等,可以延長4K HDMI 訊號達 10 公里遠。



電阻更高
不同於銅線傳輸,光纖線不含金屬元件。因此,不受電磁干擾 (EMI) 和無線電頻率干擾 (RFI)。此外,當溫度和濕度的有極端變化時,光纖線亦不受影響,但溫、濕度變化會影響銅線的傳輸效能。



安全性
由於光纖線並未處理電子訊號,因此在遠端無法偵測任何正在傳輸的資料訊號,但可以透過監控的方式,偵測實體存取。此安全性,讓光纖成為政府和銀行業首選的傳輸方式。就安全性而言,在有火花的危險環境中,像是化工廠和煉油廠,光纖線也不會有風險。


 


光纖的缺點
除了額外的成本,光纖確實有一些缺點。光纖由玻璃製成,比銅線更細緻,需要更小心地處理。不像銅線,比較方便絞接,因此安裝也比較困難。此外,資料通訊並不完全在光域內,因此需要重複地進行電轉光轉電的轉換。隨著資料傳輸距離增加,光源也會發散。雖然有兩種波長 (1310 nm 和 1550 nm),可以克服光源發散且衰減較低,但此波長的雷射光譜線較窄,比較難製造,也會隨著距離增加而成本提高。

光纖傳輸技術

光纖線,使用光脈衝經由玻璃纖維傳輸訊號。對於這類的光纖網路,ATEN 提供多種光纖延長器解決方案,包括 Pro AV 和 KVM 多電腦切換器。

此圖,以價格和距離呈現 ATEN 光纖產品組合及其光源、波長和模態。

光纖線構造
光纖線蕊,由一條或多條高折射率的玻璃組成,這是光訊號行進的路徑。線蕊表層,以低折射率的玻璃作為包覆層,確保光源的行進方向是向前,而非向外。最後,這些線材具有緩衝層,厚度有很多種,此外,還有彩色外被,以方便識別。


 


多模與單模光纖
光纖線有兩種類型-單模和多模。單模線,可支援的距離更長,速度也較高。因為,具有較小的核心,在較高波長上運作,能產生較穩定的光訊號。相較於多模的 50 /62.5 微米,單模核心為 8-9 微米,此外,單模波長 1310 nm / 1550nm,而多模波長為 650-850 nm。如上圖所示,ATEN VE883 K1 HDMI 光纖延長器,可利用多模光纖線,延伸 4K 訊號至 300 公尺; CE690 USB DVI 光纖 KVM 延長器,則可透過單模將 AV 和 RS-232/USB 訊號延伸 20 公里。

ATEN CE690 USB DVI 光纖 KVM 延長器,可延伸未經壓縮 DVI 影像 (解析度1920 × 1200),以及延伸 USB/RS-232 訊號達 20 公里 (單模)。

光纖線分類
核心直徑50和62.5微米的多模光纖線,可分類為 OM1、OM2、OM3、OM4。OM1 和 OM2 通常使用 LED 光源,橙色披覆層,而 OM3 和 OM4 通常使用 850 nm VCSEL,為水綠色披覆層。單模光纖線,分為 OS1 和 OS2兩種,主要以電線構造區分,而不是光纖規格。光纖線的披覆層顏色,也會因複合式的線材類型、用於室內或室外而有所不同。

光源/雷射類型
光纖的傳輸,可以使用 LED 和雷射。以光源而言,雖然所有的波長,都接近可見的紅外線;而單模光纖線,使用長波長雷射作為光源,多模光纖線使用較短波長的雷射和 LED。垂直共振腔面射型雷射 (VCSEL) 主要用於 850 nm 的多模通訊連接。Fabry-Pérot (FP) 雷射,用於傳輸距離小於 20 公里;單模波長1310 nm 和 1550 nm,速率小於 1.25G。分散式反饋雷射器 (DFB),通常使用與 FP 相同的模態和波長,但高速長距離傳輸可達 40 公里。在上圖中,您可以看到ATEN VE883 4K HDMI 光纖延長器K2,可使用 DFB 1310 nm 雷射的單模光纖線,傳送高達 10 公里的 4K HDMI 訊號(VE883 K1,以 VCSEL 850 nm 雷射光纖線連接)。

ATEN VE883 4K HDMI 光纖延長器,可在雙工光纖線延伸無壓縮 HDMI@4K (包含控制訊號) 距離可達 300 公尺 (多模、OM3) 及10公里 (單模)。

雙工和 BiDi 收發器
小封裝熱插拔模組 (SFP),為精巧、可熱插拔的收發器,用於連接網路裝置的主機板 (切換器、路由器、媒體轉換器或類似裝置)。ATEN VE882 HDMI 光纖延長器,採用 BiDi 收發器,而 VE883 4K HDMI 光纖延長器則採用雙工 SFP++。

ATEN 光纖解決方案

快速查看,請見下方表格:

 

 VE882

 VE883 K1

 VE883 K2

 CE680

 CE690

光纖類型

 SM

 OM3

 OM3

 OM4

 SM

 OM3 / SM

 SM

延長器類型

 AV

 KVM

支援的視訊介面

 HDMI

 DVI

延伸範圍

 600 m

 300 m

 300 m

 400 m

 10 km

300 m (OM3)

600 m (SM) 

20 km (SM)

資料傳輸率

 3.125 Gbps

 10 Gbps

 3.125 Gbps

最高解析度

 1080p@60Hz

4K@60Hz (4:2:0)

4K@30Hz (4:4:4) 

 1920x1200@60Hz

週邊訊號延伸

 IR, UART

 IR, UART, USB 2.0, Gigabit Ethernet

 RS-232, USB

複合式 AOC
除了單模和多模光纖線之外,還有使用光纖和銅線元件的複合式光纖線材,就是大家所熟悉的主動式光纖 (AOC)。AOC的光纖系統核心,是利用 VCSEL 雷射和多模光纖高速傳輸影像訊號,而絕緣銅導線,則是提供控制訊號的通道,像是 CEC。相較於純銅線材的解決方案,兼具多模光纖和銅導線的優勢的複合式 AOC,非常適合100公尺長距離傳送高品質影像訊號。


ATEN 提供 True 4K HDMI 2.0 主動式光纖線,擁有出色的抗 EMI 能力,完全符合 HDCP 2.2 和 HDMI 2.0,包括 3D、色深和高達 18 Gbps 的資料傳輸率。有關 ATEN AOC 產品詳細資訊, 請點此

AOC 線材結構橫切圖。

 

 


更多 ATEN 光纖產品資訊:


Pro AV視訊延長器


所有光纖產品


 關於 ATEN

宏正自動科技股份有限公司(TWSE:6277)成立於1979年,是IT連接和管理解決方案的領導品牌。 ATEN 品牌提供多項創新解決方案,涵蓋連接、專業影音及綠色能源相關產品,可充分滿足個人用戶、SOHO族群及中小型企業 (SMB) 至大型企業用戶的多樣化需求,亦可在公司、政府、工業、教育和零售環境中連接,管理和優化電子產品。 ATEN擁有640多項已發布的國際專利,以及全球研發團隊,不斷產生創新解決方案,從而在全球範圍內提供了全面的產品組合。

宏正國際有限公司總部位於台灣,在中國、日本、韓國、比利時、澳大利亞、美國、英國、俄羅斯、土耳其、波蘭、印度和羅馬尼亞均設有子公司和地區辦事處。研發中心在台灣、中國和加拿大。