工业应用中的光纤有哪些（工业应用中的光纤是什么）

以太网已经从传统的办公环境扩展到各个领域，包括工厂和楼宇自动化等恶劣的工业环境。如今，铜缆是以太网最常见的选择，但光缆由于其长距离功能和电流隔离接口的众多优势，在工业应用中取得了越来越大的成功。

数据包丢失或损坏可能会导致任何网络瘫痪，但对于工业总线来说，这更是一个问题。这些总线具有一定程度的同步，以保持严格的控制和准确性。大多数工业总线使用特定的时间同步数据包，通过连续不间断的通信来实现同步。当数据包未到达时，不仅会影响沿链路移动的节点的同步，还会导致额外的数据包传输，从而导致数据包丢失或损坏。

减轻数据包丢失和数据包错误的重要性需要在工业环境中考虑多种因素。处理辐射和传导发射以及电气隔离要求引起的问题的技术。缩短网络组件之间的距离可以最大限度地减少数据包丢失和数据包错误的可能性。光纤电缆具有固有的特性，可以提供新的方法来应对这些挑战并解决与链路丢失或以太网物理层(PHY) 损伤相关的潜在问题。

辐射/传导发射

工业环境可能包括各种电磁辐射源。电机和机械设备可能会产生杂散信号，这些信号耦合到铜电缆中并导致数据包错误。这些信号可能会干扰工业总线所依赖的稳定信息流。在最坏的情况下，电缆甚至可能成为高能量到达PHY 的路径，导致链路丢失甚至损坏。

光纤电缆可以解决其中一些问题。它不具有导致铜电缆产生辐射的电磁特性。光纤电缆通过塑料或玻璃传输光。由于铜电缆的存在，不会产生磁场，并且光缆不易受到工业环境中的电涌和能量瞬态脉冲的影响。

电气隔离

在光纤网络中，节点之间没有电气连接。因此，网络节点无法在电缆上产生不同的共模电压电平或共模瞬变，这可能会影响数据包。如果高电压引起安全问题，也可能需要光纤。

当使用铜电缆时，以太网节点通常通过变压器耦合到电缆。虽然这确实提供了隔离，但网络节点之间仍然存在电气连接。光纤电缆消除了任何直接的电气路径，从而增加了另一层隔离。

距离

电气和电子工程师协会(IEEE) 802.3 规范将标准以太网定义为运行超过100 米的铜电缆。虽然这个距离对于大多数应用来说已经足够了，但物理铜介质在没有数据包错误的情况下可以支持的距离存在根本限制。如图1 所示，5 类(CAT 5) 电缆的衰减条件限制了某些应用。

图1：电子工业联盟/电信行业协会(EIA/TIA) 5 类电缆的衰减与频率的关系

光纤通信支持更远的距离。其中，铜缆网络中节点之间的距离为数十米，而光纤网络中节点之间的距离可达数百米或数千米。因此，在工业应用中，网络可以在建筑物之间或连接到高功率电网的变电站之间桥接。

在不久的将来，光纤通信将成为工业网络的重要组成部分。它赋予工业以太网一些非常吸引人的特性，允许用户在恶劣的环境和长距离下操作，并且具有优异的电气绝缘性能。

审稿编辑：郭婷