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技術(shù)文章

船用綜合復合電纜,是光纖還是電纜?


船用綜合復合電纜,是光纖還是電纜?


網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常運行,一般要求設(shè)備通過線纜解決兩個方面的問題:設(shè)備本身的供電和數(shù)據(jù)的傳輸。然而,有一些設(shè)備的安裝環(huán)境相對復雜,例如WLAN AP、5G小基站、視頻監(jiān)控攝像頭等,安裝環(huán)境周邊很難有合適的電源插座,設(shè)備供電較為困難。這類場景下往往希望通過一根線纜同時解決設(shè)備供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。

船用綜合復合電纜,是光纖還是電纜?

在通信線纜中,按照介質(zhì)的不同可以分為以光纖為傳輸介質(zhì)的光纜和以銅線為傳輸介質(zhì)的銅纜。光纖利用光的全反射原理進行數(shù)據(jù)傳輸,具有帶寬大、損耗低、傳輸距離長等優(yōu)點,但是光纖的材料是玻璃纖維,是電的絕緣體,無法支持PoE供電。


而銅線利用金屬作為傳輸介質(zhì),利用電磁波原理進行數(shù)據(jù)傳輸,既可以傳輸數(shù)據(jù)信號,又可以輸送電力信號,但是在傳輸過程中會存在熱效應,因此損耗較大,不適合于長距離的數(shù)據(jù)傳輸,在網(wǎng)絡(luò)綜合布線規(guī)范中,明確要求,雙絞線的鏈路總長度不能超過100米。面向未來,需要一種線纜在支持帶寬的長期演進的同時解決PoE供電的問題,而光電混合纜就是一種比較合理的解決方案。


光電混合纜將光纖和銅導線集成在一根線纜中,它使用光纖傳輸數(shù)據(jù)信號,使用銅線傳輸電力信號,取兩者之所長,既可以完成高速率的數(shù)據(jù)傳輸,又可以完成長距離的設(shè)備供電。光電混合纜的橫截面圖如下圖所示。

光電混合纜是一種集成了光纖和導電銅線的混合形式的電纜,可以用一根線纜同時解決數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備供電的問題。在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中,光電混合纜主要用于完成交換機與AP或遠端模塊之間的連接,用一根線纜同時完成AP或遠端模塊的數(shù)據(jù)傳輸和PoE供電。


隨著WLAN技術(shù)演進至Wi-Fi 6以及未來的Wi-Fi 7,傳統(tǒng)的雙絞線無法支撐帶寬的長期演進,而光纖又無法解決PoE供電的問題,因此光電混合纜的方案應運而生

光電混合纜的使用場景


在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中,光電混合纜主要用于交換機與AP或者遠端模塊之間的連接,如下圖所示。對于交換機和AP之間的連接,傳統(tǒng)的方案是使用雙絞線,這樣既能完成數(shù)據(jù)的傳輸,也可以完成AP的PoE供電。


但是,隨著Wi-Fi技術(shù)的演進,對交換機和AP之間這段線纜的要求越來越高,特別是面向未來的Wi-Fi 7技術(shù),需要這段線纜同時解決高速數(shù)據(jù)傳輸和長距離PoE供電的問題。在帶寬方面,目前正在大規(guī)模商用的Wi-Fi 6標準要求這段線纜的帶寬達到10 Gbit/s;未來的Wi-Fi 7標準則要求這段線纜的帶寬需要達到40 Gbit/s。


在PoE供電方面,很多AP的安裝環(huán)境相對復雜,需要超過100米的PoE供電,例如某些體育場館的AP需要300米甚至更長距離的PoE供電,而傳統(tǒng)雙絞線的供電距離只有100米,無法滿足需求。因此光電混合纜是連接交換機和AP的理想解決方案

對于交換機和遠端模塊之間的連接,如果使用雙絞線,傳輸距離只能限制在100米以內(nèi),而在酒店、醫(yī)療、教育等場景下100米的傳輸距離是遠遠不夠的.


如果使用光纖,又需要單獨給遠端模塊進行獨立供電,這帶來了額外的電力部署和管理成本。如果使用光電混合纜連接遠端模塊,可以同時實現(xiàn)長距離POE供電和高速的數(shù)據(jù)傳輸,而且這種情況下遠端模塊的安裝位置不用局限于弱電間,可以直接拉遠到用戶桌面,極大的節(jié)省了布線和管理成本。

光電混合纜將光纖和銅導線集成到一根線纜中,其中光纖只負責數(shù)據(jù)信號的傳輸,而銅線只負責電力信號的傳輸,這樣通過一根光電混合纜可以同時給AP進行數(shù)據(jù)傳輸和PoE供電。為什么光電混合纜就能夠支持帶寬的長期演進和長距離PoE供電,而雙絞線或者光纖卻不能呢。

首先,在光電混合纜中,數(shù)據(jù)信號的傳輸是通過光纖進行,這樣可以充分利用光纖通信的優(yōu)勢,滿足帶寬和距離的長期演進。雙絞線使用銅線作為傳輸介質(zhì),那么數(shù)據(jù)信號在銅線上傳輸時會受到電阻和電容的影響,這就必然導致數(shù)據(jù)信號的衰減和畸變,衰減與線纜的長度有關(guān)系,隨著長度的增加,信號衰減也隨之增加,當信號的衰減或者畸變達到一定的程度,就會影響到信號的有效傳輸。


因此,在網(wǎng)絡(luò)綜合布線規(guī)范中,明確要求,雙絞線的布線距離不能超過90米,鏈路總長度不能超過100米。光纖通信利用了光的全反射原理,這種情況下,不存在因為電流的熱效應而產(chǎn)生能量的損耗;同時,也不會因為電磁感應而產(chǎn)生信號的串擾,因此光纖通信的損耗很小,傳輸距離和帶寬都可以得到極大的提升。


其次,在光電混合纜中,銅導線只負責傳輸電力信號,而且是直流電,因此傳輸距離比較遠,根據(jù)測試,供電距離達到300米以后,還可以保證60W的供電功率。但是銅線畢竟有電阻,傳輸過程中還是會產(chǎn)生熱效應,還會繼續(xù)存在能量的衰減,因此即使是直流電信號,他的傳輸距離仍然是有限的。



這樣,光電混合纜的傳輸距離就決定于直流電信號在銅線上的傳輸距離,未來,隨著技術(shù)以及工藝的改良,做到1000米甚至更遠也是有可能的,這樣的距離已經(jīng)可以滿足絕大多數(shù)場景的長距離PoE供電的需求了。


光電混合纜的演進


根據(jù)接口類型的差異,光電混合纜先后經(jīng)歷了**代和**代的演進,**代光電混合纜(光電混合纜1.0)的接口是光電分離的,**代光電混合纜(光電混合纜2.0)的接口是光電合一的,如下圖所示。


圖片
光電混合纜2.0和1.0對比


**代光電混合纜連接到設(shè)備需要分別占用一個光口和一個電口,其中光口使用普通商業(yè)級光模塊和普通LC連接器光纖,電口使用RJ45連接器。光口用于數(shù)據(jù)傳輸,電口用于PoE供電。**代光電混合纜連接到設(shè)備只需要占用一個光電混合接口,配套使用一個光電混合光模塊和PDLC連接器的尾纖或跳線。光電混合接口可同時用于數(shù)據(jù)傳輸和PoE供電。


相比光電混合纜1.0,光電混合纜2.0的*大變化是光電混合交換機端口從光電分離,變?yōu)楣怆姾弦唬Y(jié)構(gòu)上的優(yōu)化讓光電混合纜的熔接和使用更加簡單,同時將光電端口密度提升了一倍,面向未來,光電混合纜2.0將會成為主流的光電混合纜。



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