以太網(wǎng)已從傳統(tǒng)辦公環(huán)境傳播到各個(gè)領(lǐng)域，包括如工廠和樓宇自動(dòng)化的惡劣工業(yè)環(huán)境。今天，銅纜是以太網(wǎng)最常用的選項(xiàng)，但光纜因其長(zhǎng)距離能力，及電隔離接口的眾多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用中取得越來(lái)越多的成功。

數(shù)據(jù)包丟失或損壞可能會(huì)使任何網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，但對(duì)工業(yè)總線來(lái)講，這更成問(wèn)題。這些總線具備一些同步水平，以保持嚴(yán)格控制和精度。大多數(shù)工業(yè)總線使用特定的時(shí)間同步數(shù)據(jù)包通過(guò)連續(xù)和不間斷的通信實(shí)現(xiàn)同步。當(dāng)數(shù)據(jù)包未到達(dá)時(shí)，它不僅影響下移至鏈路的節(jié)點(diǎn)同步，而且還導(dǎo)致額外的數(shù)據(jù)包傳輸，造成數(shù)據(jù)包丟失或損壞。

緩和數(shù)據(jù)包丟失和數(shù)據(jù)包出錯(cuò)的重要性需在工業(yè)環(huán)境中考慮幾個(gè)方面的內(nèi)容。用于處理輻射和傳導(dǎo)發(fā)射以及電隔離需求所出現(xiàn)的問(wèn)題的技術(shù)。縮短網(wǎng)絡(luò)部件之間的距離可以最大限度地減少數(shù)據(jù)包丟失和數(shù)據(jù)包出錯(cuò)的概率。光纜具有固有特性，可提供新方法來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，并解決與鏈接丟失或以太網(wǎng)物理層（PHY）損傷相關(guān)的潛在問(wèn)題。

輻射/傳導(dǎo)發(fā)射

一種工業(yè)環(huán)境中可以包括各種電磁輻射源。電機(jī)和機(jī)械設(shè)備能產(chǎn)生耦合到銅纜的寄生信號(hào)，并導(dǎo)致數(shù)據(jù)包出錯(cuò)。這些信號(hào)會(huì)干擾工業(yè)總線賴以生存的穩(wěn)定信息流。最壞的情況是，電纜甚至可能成為使高能量級(jí)到達(dá)PHY的路徑，導(dǎo)致鏈路發(fā)生損耗甚至損壞。

而光纜可以解決其中的一些問(wèn)題。它沒(méi)有使銅纜中發(fā)生輻射的電磁特性。光纜通過(guò)塑料或玻璃傳遞光。因?yàn)殂~纜的存在，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而光纜也不容易受到功率驟增和工業(yè)環(huán)境中能量瞬變脈沖的影響。

電氣隔離

在光纖網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有電氣連接。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不能在電纜上形成不同的共模電壓電平或共模瞬變，這可能會(huì)影響數(shù)據(jù)包。若高電壓會(huì)引發(fā)安全問(wèn)題，可能還需要光纖。

當(dāng)使用銅纜時(shí)，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常是變壓器耦合到電纜。雖然這確實(shí)具有隔離作用，但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間仍存在電氣連接。光纜通過(guò)消除任何直接的電氣路徑再添加一個(gè)隔離層。

距離

電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）802.3規(guī)范將標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)定義為可在100米的銅纜上工作。雖然對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)講，該距離已足夠，但在數(shù)據(jù)包不出錯(cuò)的條件下，對(duì)于物理銅媒介可支持的距離還有一個(gè)基本限制。正如圖1所示，5類（CAT 5）電纜的衰減條件限制了某些應(yīng)用。

圖1：電子工業(yè)聯(lián)盟/電信工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA/TIA）5類電纜的衰減與頻率

光纖通信支持的距離要遠(yuǎn)得多。其中，銅纜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間距為數(shù)十米，而光纖網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間離可達(dá)數(shù)百米或數(shù)千米。因此在工業(yè)應(yīng)用中，可以在樓宇之間或在連接大功率電網(wǎng)的變電站之間橋接網(wǎng)絡(luò)。

光纖通信在不久的將來(lái)將成為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。它使工業(yè)以太網(wǎng)具有了一些極富吸引力的特性，能夠讓用戶在惡劣的環(huán)境和遠(yuǎn)距離條件下操作，并具有優(yōu)良的電絕緣特性。

審核編輯：郭婷