5种小型光纤连接器相竞争

上网时间: 2002年10月01日? 作者:孙昌旭? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:光纤连接器? RJ-45接口方式? 网络设备?

光纤连接器正由SC/FC较大形状规格向小型(small Form factor,SFF)演化,并采用了双绞线普遍使用的RJ-45接口方式和锁定方式,现场端接简单。它使光纤接口尺寸减小一半,网络设备端口密度增加一倍,成本下降。一方面可提升核心网设备容量,另一方面加速了光纤到桌面的进程。

小型光纤连接器与传统的SC/FC光纤连接器相比,接口尺寸减小一半,使网络设备端口密度倍增,提升核心网设备容量;同时,它的外形和接口与RJ-45模块相似,这样从配线架到桌面,整个布线系统接口可实现全模块化,预留的模块空间可随意转为铜缆插口或光纤插口。这种灵活方便的设计和低成本将光纤推向桌面。

然而,现在市场上已有多种标准的SFF小型光纤连接器,而LAN及WAN的网络厂商也同时提供多种SFF连接端口的网络设备。EIA/TIA已表示它将不制定统一标准,由市场来决定何种规格能广被接受,因而市场上各连接器供应商围绕着这四种标准展开了竞争。正如泰科电子香港有限公司业务总监徐约翰表示:“就像现有的光纤连接器有ST、SC以及FC等几种标准共存一样,小型光纤连接器市场也会出现几种标准共存的局面,至少近几年会这样。”

目前SFF光纤连接器分为五大阵营:他们分别是Avaya(Lucent分离出来)支持的 LC、泰科电子(AMP)支持的 MT-RJ、3M 支持的5种小型光纤连接器相竞争_SFF连接器具有用户熟悉的RJ-45连接器外形_1 VF-45、NTT支持的MU以及泛达(Panduit)支持的FJ型。与之相应的各种规格的收发器也出现在市场上,目前,受较多收发器厂商支持的型号有LC、MT-RJ和VF-45,支持另两种型号的收发器厂商较少。

虽然外型均采用了传统的8脚RJ-45模式,但这5种标准的SFF产品在结构与性能方面相差甚远,应用领域也不尽相同,本文将从结构、性能与应用领域等方面对这几种SFF产品展开讨论。

连接器结构

1:采用单套管的MT-RJ型

为了将两根光纤的关键区域在严格的误差范围内对准,传统的光纤连接器(如SC Duplex)使用了一个精密的陶瓷套管。这种陶瓷套管的外径为2.5毫米,在双向连接器(duplex connector )中光纤到光纤的间隙约为12.5毫米,并需要两个这样的精密陶瓷套管。而MT-RF连接器采用单套管支持两根光纤,这样使得所需零件数减少。且将传统的陶瓷套管改为聚酯套管。泰科电子的徐约翰说道:“MT-RJ连接器的套管采用了新的聚脂材料取代了传统连接器中的陶瓷材料,生产工艺更简单,成本也随之下降,总体来看,聚脂套管比陶瓷套管成本要减少30%。”此外他指出,由于MT-RJ用单套管取代了双套管,能实现双工工作。一个MT-RJ连接器代替2个FC/SC连接器。相应的,MT-RJ型收发器的材料数目也减少,设备上端口密度提高近两倍。

MT-RJ型光纤连接器使用了一个精密的矩形热塑套管来固定两条光纤,间隙为0.75 mm。这种环状设计基本上与在日本的电信工业中已使用超过十年的多光纤MTP连接器相同。但是这种MT-RJ连接器没有使用传统MTP方案中的推拉连接装置,而是采用了一种类似于RJ-45连接器的锁定结构。这种结构使MT-RJ小型光纤连接器具有熟悉的外观和感觉,当插头与插座完全匹配时会听到咔嚓声。

2:采用双套管的LC型、FJ型和MU

Avaya公司开发出来的LC型光纤连接器,使用了传统的零部件但体积得以减小。这种LC连接器使用了两个圆形的精密陶瓷套管,但外径仅为1.25 mm ,只有以前使用的传统型套管的一半,光纤间隙为6.25 mm,同MT-RJ一样采用了用户熟悉的卡接装置。LC采用了传统的精密陶瓷套管偶合器对准技术。徐约翰分析说:“由于LC仍采用了两个陶瓷套管,价格比其它SFF产品要贵很多,比如用于双工时,价格比MT-RJ贵2倍。”

然而,Avaya的Matias Peluffo在其技术文章中阐述道:“一些SFF连接器将两根光纤安装在一个物理的连接头中,虽然这种结构可以减少一些部件,但是它会使精确的光纤校准非常困难,并会增加插入损耗。而在LC式光纤连接器中每根光纤安装在一个独立的物理连接头中,校准简单得多。”此外他说,MT-RJ过小的光纤间隙适合于带状光缆而不适合于离散光缆。有些光电设备制造商认为,过小的光纤间隙会使光电分离更加困难,导致系统成本增加。

MU连接器是全球第一款SFF连接器,由NTT设计,其根据SC的结构来设计,性能与SC差不离。但MU没有像其它几种SFF连接器一样采用卡接装置,多用于高速网络设备的背板上。

另一种同样采用双套管的设计方案为Panduit的Fiber5种小型光纤连接器相竞争_几种光纤连接器性能的比较(点击放大该图)_2 Jack(FJ)型光纤连接器,它采用了ST和SC类型光纤连接器所用的2.5mm套管,双工设计,光纤间隙为6.35mm。“有些小型光纤连接器只能用于特殊的光纤,FJ小型光纤连接器因为沿用了SC/ST的套管端接技术,所以可适用于所有光纤,且校准非常可靠。”Panduit的发言人表示。JF光纤的最大特点是现场端接简单,且不需要特殊的端接工具。

3:采用热塑V型槽的VF-45型

减小光纤连接器尺寸和降低成本的另一种方法是根本不使用套管,VF-45 型光纤连接器就是基于这种设计思想。在该连接器中,光纤是通过注塑成型的热塑V型槽来进行对准,光纤被悬挂在间隙为4.5 mm的缝隙中,双芯一体化,由连接器外壳来保护。当插入插座时,光纤稍微弯曲以构成物理接触。此外,为了达到最佳性能,使用的光纤最好具有特殊强度的外涂层和较好的刚性。

3M公司电信市场部经理Wilson Zhang解释说:“VF-45的插头仅由四个塑料部件组成,元件数目大大减少。它与传统的光纤连接器相比,采用无陶瓷芯端接工艺。而传统的光纤连接器由几十个部件组成,尤其采用了陶瓷芯端接工艺,使其成本下降非常困难。同时,简单有效的设计使VF-45的产品成本仅为传统光纤连接器的七分之一。”目前,VF-45为的有SFF连接器中最便宜的一款。

VF-45型光纤连接器具有成本低及带RJ-45式锁定系统等优势,采用单双工一体化设计,一个双向VF-45连接器可以替代两个SC连接器与一对耦合器。但在众多的SFF设计方案中它的体积是最大的。并且,Avaya技术专家John Struhar指出:“一些分析家怀疑这种V型槽式的定位方式不能保证长期可靠。”

虽然如此,Wilson Zhang表示:“VF-45光纤连接器已经被ANSI/TIA/EIA和ISO/IEC认证为新的国际标准光纤接口,并把它命名为SG连接器。到目前为止,全球已有包括思科,IBM,阿尔卡特,英飞凌, Honeywell,Accton ,ITT等50余家计算机,通讯业及相关领域的巨子宣布采用VF-45接口。”

性能比较

光纤连接器的回损与插入损耗是衡量其性能的两个重要指标。对于高速数据应用和模拟视频应用,回损(return loss)是衡量系统性能的一个重要的参数,它为反射功率与前向功率的比值,这个值越大越好。用户在为这些应用选择SFF连接器时一定要注意。理想的值是对于单模光纤回损大于55dB,对于多模光纤平均回损为33dB。

此外,插入损耗也很重要。“插入损耗是一个重要参数。在插头与接口匹配时会产生插入损耗,低损耗的连接器会延长其寿命,并允许网络支持更多的连接和减少光电设备。用户在看到厂商广告上的宣传值时,一定要注意他是否提供了相应的端接工具和方式来保证这个数值。”Avaya的Matias Peluffo分析说。

纤芯的对准度、可安装性以及清洁方式等都会影响到光纤连接器的性能。

1:纤芯对准

纤芯与SFF接头的对准度直接影响着光纤连接系统的传输性能。LC,MU以及FJ等采用双套管方式,纤芯间距较大,对准精度高;而MT-RJ的二个纤芯装在同一个物理连接头内导致二个纤芯的对准适配度会变得复杂化和降低其精确度,MT-RJ连接头需同时对准二个纤芯头,导致性能不如单套管的LC、MU和FJ;VF-45则是采用裸纤直接对接,通过几何原理来保证对准的精度,性能在几种SFF产品稍为逊色。几种主要产品性能的比较见表一。

2:连接器端接

光纤连接器的端接质量影响插入损耗,工厂端接的质量高于现场端接,但提供快速简便的现场端接是很受欢迎的。用户在选择现场端接和工厂端接时,应考虑到各有利弊。现场端接需要打磨,但它可灵活地改变光纤长度;工厂打磨后,安装很简单,但用户在设计光纤长度时需要预留,从而会造成浪费。

LC连接器与FC,SC一样可现场端接和工厂端接,LC连接头的标称衰减值仅为0.1dB;MT-RJ连接面要在工厂预先打磨,连接头的性能很大程度上依赖于连接头或跳线工厂的制作工艺,其接入衰减指标值一般为0.2dB(多模光纤连接头的标准值最大为0.25dB);FJ连接器现场端接非常简单,不需要特殊的安装工具;VF-45采用无粘合剂裸纤对接,需要特殊工具;MU则不适合现场端接。由于预先打磨,MT-RJ和VF-45的安装时间比传统的SC连接器短,从10-15分钟缩短至2分钟以内,端接难度降低许多。

现场端接技术分为三种,即环氧型、非热固无氧粘合剂型和存根模块(fiber stubs)。存根模块式端接非常快,但是会浪费掉一些光纤并增加连接损耗;粘合剂式端接可以减少浪费,但需要更多的人工。采用何种端接技术需考虑到连接器成本、短期性和长期性能需求以及人工技术水平等多种因素。

此外,Avaya的专家指出,MT-RJ纤芯芯距太小使得该器件的现场制作非常困难,为了达到收发端最小的串扰,MT-RJ需采用波分或光镜原理来分离收发的光波。对于高速网络应用如1Gbps采用的是镭射光源,会导致系统的低容错性,并使得光收发器功率输出下降达2dB。

3:清洁方式

Matias Peluffo说道:“光纤连接头适度的可清洁性也是至关重要的,灰尘及其他杂质会降低连接头及整个连接信道的性能,而像LC单个头组装模式则极其容易清洁和维护。”

VF-45采用以HFE为主剂的清洗剂。Wilson Zhang表示:“维护清洗剂可以使VF-45互连的光纤性能保持在"新安装好"的水平。”清洗剂由一瓶以HFE为主剂的喷雾清洗剂、VF-45插头和插座的匹配接口组成。以HFE为主剂的清洗剂是不燃烧的并且是非导电的,可以对光纤端面进行方便、快速和有效的清洗。

应用与选择

目前,这5种SFF连接器均已大批量商用,且据称至今年初,LC连接器的总安装数量已超过800万件(其中单模60%,多模40%),MT-RJ的全球安装量已超过300万件(主要是多模应用);FJ的安装量也超过100万。

面对多种SFF光纤连接器,用户在选择时应根据不同的应用来抉择。这5种SFF连接器针对的应用领域虽有重复,但其着重点各不一样。

由于MU按SC的结构来设计,性能与SC差不多,是目前高速应用中性能最好,最可靠的SFF连接器。主要针对高速网络设备的背板连接。支持厂商为NTT,欧美也有一些大的电信公司支持MU。目前核心网络设备背板上的小型光纤连接器主要采用MU,NTT将设计的专利授权给了许多厂商。但缺点是市场上支持MU的收发器厂商少,采用MU连接器时需要用其它的收发器来过渡。由于仍采用陶瓷套管等高档配件,价格在所有SFF连接器中最高。日本厂商采用MU的较多。5种小型光纤连接器相竞争_LC连接器采用陶瓷单套管_3

LC的性能与MU差不多,但采用了锁扣。有专家指出,采用锁扣有好处,也有坏处。比如,当用于终端用户时,可以很好的保证连接,但如果用于系统设备的背板时,由于背板上的密度很高,锁扣会影响操作的方便性。但从支持阵营来看,LC的支持厂商比MU多,市场上LC收发器很多,价格比MU要便宜。主要市场在单模光纤市场,包括高速电信网、存储区域网以及光纤通道等应用。但从长远来看,企业网的综合布线系统速率越来越高,Avaya连接方案台湾及香港销售经理李裕后指出:“布线系统是为未来作准备的,布线系统的寿命远比设备的寿命长,所以用户在选择时需要考虑未来10年以上的应用,至少应能支持1Gbit/s以上的速度。”他认为,对于高速需求的企业网,LC连接器是较好的选择。

MT-RJ支持单模与多模应用,当速度很高时,其性能比MU和LC差,但价格低30~50%,主要针对接入网和企业网市场。徐约翰表示:“目前全球光纤通信市场不景气,但未来光连接器市场反弹的动力将会来自于接入端设备和企业网络设备,这一块的需求量会超过核心网的需求量。”MT-RJ的外型与铜缆连接器RJ45最接近,是未来光纤到桌面时最好的选择。单模MR-RJ也可用于网络交换机、路由器以及基站设备等高速应用。MT-RJ目前已授权给了32家连接器及电缆组件生产商,且基本上所有的设备及光收发器厂商都支持MT-RJ。

VF-45连接器主要用于多模光纤,由于其性能稍差,价格便宜,主要应用在企业网络应用中。Wilson Zhang表示:“过去,网络设备及相关产品以公司内部自己配套为主。从去年开始,3M公司将VF-45专利技术平台开放,得到了业界的积极响应。目前,除了网络设备及相关产品制造商采用VF-45接口外,许多传统的连接器厂商也加入了VF-45光纤连接器的行列。”作为光纤到桌面技术的倡导者,VF-45主要是为应用于网络设备及全光布线市场而开发的多模小型光纤连结器。但他表示为迎合未来光纤信道以单模单芯为主的发展趋势,3M已推出单模VF-45产品系列,应用将会扩展到更广的领域。5种小型光纤连接器相竞争_VF-45通过V型槽定位,成本大大下降_4

此外,泰科的徐约翰提示,用户在选择产品时还需从性能以外的其它方面来考虑,比如交货能力。用户应考虑当市场需求突然上升时,该类厂商能否即时扩大产能满足市场需求。他分析说:“MU,LC采用陶瓷套管,生产投入大,比如100万件陶瓷套管需要投入1,000万美元。因而,陶瓷套管的生产厂少,产能的灵活性小;而对于聚脂套管来说,生产投资少,仅为陶瓷套管的五分之一,能很快提高厂能,当市场的需求迅速反弹时,能很快地适应,交货期不会受影响,不会出现像2000年陶瓷套管严重短缺的现象。”另外,他表示,聚脂套管的生产工艺还在不断提高,比如采用效率更高的铸型方式可以使价格进一步降低,而陶瓷套管的价格下降空间较小。

为扩大应用,连接器厂商都在力争得到更多收发器厂商支持。从目前的情况来看,LC和MT-RJ的收发器相对多一些,而VF-45、FJ和MU型收发器较少。对于用户来说,连接器与收发器规格相同,可以省去不必要的跳线。但是,设备制造商面临这几种标准有时会难以抉择。有一个好消息是为了避免设备制造商在选择SFF时面临的麻烦,日前由Avaya,AMP(泰科),惠普,北电网络以及西门子等网络设备厂商组成的联盟正在起草一个公共的SFF收发器规格,希望这种公共的收发器能支持任意一种SFF光纤连接器,这样可以减少设备制造商在设计收发器时面临选择的困难。从另一个层面来看,矛盾的解决会进一步促进多种SFF光纤连接器的发展,SFF连接器会逐步取代FC/SC连接器。正如Avaya中国区市场负责人扬奇表示:“目前新上的5000点以上的大型项目均选则LC小型连接器,只有较小的项目会选择FC连接器。”他表示,今年销售的光纤连接器中,LC连接器已达到30%以上。

作者:孙昌旭

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