The progress of optical fiber USB communication products
武漢波仕電子有限公司 2010-8
提起USB光纖產品，也許應用最普遍的是USB光纖聲卡，但是這種娛樂產品不屬于本文介紹的范圍，所以本文的名稱界定為USB光纖通信產品，特別是用于工業通信的產品。本文以波仕電子的系列USB光纖通信產品為例，介紹了如何將USB接口與光纖通信技術進行有機的技術結合，創造出一批全新的產品。
現在USB接口已經開始逐步取代傳統的PS/2鼠標口、PS/2鍵盤口、CENTRONICS打印口、RS-232串口等。USB將是未來重要的PC機工業通信接口之一，用于實現工業通信以及存儲、編程等。USB標準也歷經了從USB1.0低速1.5M、到USB2.0全速12M、再到USB2.0高速480M的發展過程。雖然現在正在出現所謂USB3.0，但是由于不兼容于USB2.0標準，而且實際性能表現也遠沒有號稱的5G，所以未來前景并不明朗。
英籍華裔學者高錕1966年發表論文指出了利用光纖進行信息傳輸的可能性和技術途徑，奠定了現代光纖通信的基礎，并于2009年因此而獲得了諾貝爾物理學獎。高錕大膽地預言，只要能設法降低玻璃纖維的雜質，使光纖的損耗從1000db/Km降低到20db/Km就能用于通信。1970年美國康寧玻璃公司終于制成了世界上第一根20db/Km低損耗的石英光纖。1976年，在武漢的郵科院拉出了中國第一根實用光纖。1970年代同時作為光纖通信用的光源----激光也取得了實質性的進展。1981年出現半導體的激光器。此后，光纖通信技術不斷發展：光纖從多模發展到單模，工作波長從0.85um發展到1.31和1.55um。另一方面，隨著技術的進步和大規模產業的形成，光纖價格不斷下降，應用范圍不斷擴大。目前光纖不僅已成為信息寬帶的主要媒質，而且也廣泛應用于工業通信。
USB光纖通信產品是將USB接口與光纖通信技術進行有機結合的成果，是典型的光電子產品。在使用上與直接接USB電接口時是一樣的，但是卻具有光纖傳輸距離遠、抗電磁干擾等優點，特別適合工業通信的場合。
第一代產品 USB/串口光纖轉換器
圖1 波仕電子的型號為OPTU232L1的USB/串口光纖轉換器
第一代USB串口通信產品的型號是波仕電子的OPTU232L1（多模）和OPTU232SL1（單模）（如圖1）。直接從USB口轉換出一對光纖收發頭用于傳輸串口信號，而且無須供電。波仕OPTU232L1和OPTU232SL1（單模）微型USB/串口光纖轉換器具有超小的專利外形(80*23*47mm)、可以虛擬成為本地COM串口、無須修改已有的串口通信軟件。驅動程序同波仕USB232轉換器。由于OPTU232L1傳輸的還是串口信號，所以必須成對使用或者與波仕的串口/光纖轉換器配對使用。由于采用光纖作為通信傳輸介質，具有高隔離電壓、防電磁干擾、傳輸距離遠等優點。
波仕電子發明和首創了USB/串口光纖轉換器、同時也是世界上唯一的USB/串口光纖轉換器。OPTU232L1被評為2007年度中國十大創新通訊產品 。OPTU232SL1的傳輸介質為單模光纖、OPTU232L1的傳輸介質為多模光纖，但是外形和驅動程序是完全一樣的。
第二代產品 微型USB/以太網光纖收發器
圖2 圖3
波仕電子的USB以太網光纖收發器可以將USB轉換為符合IEEE802.3u以太網標準的100Base-FX光纖進行傳輸，將傳統的RJ-45口改為了USB口。波仕電子的USB以太網光纖收發器也可以由一個USB/以太網卡（圖2）加一個微型以太網光纖收發器OPET100L（圖3）組成，實現從USB轉換出一對光纖收發頭進行遠程傳輸。由于產品實現遵守以太網標準的光纖傳輸，所以即可以成對使用、也可以與其他符合100Base-FX標準的以太網光口通信。
波仕電子創造了世界上最小的以太網光纖收發器OPET100L (外形74*23*47mm)、無需驅動程序、單模和多模通用、單纖雙纖可選、沒有任何跳線開關設置。微型以太網光纖收發器的功能與常見的用于網絡通信的以太網光纖收發器是一樣的，可以將IEEE802.3u標準的10/100M以太網電纜轉換成為100Base-FX光纖進行傳輸。
現在的計算機都帶有USB口或者RJ-45以太網口，以太網光纖通信都需要計算機具有以太網光口。微型USB以太網光纖收發器就是將目前已經有的USB口轉換為以太網光口的裝置，而且由于體積小巧所以適合放置在辦公桌面上的、將主導未來的光纖到桌面市場。
第三代產品 USB2.0光纖延長器
圖4：ST頭OPT-USB產品外形
波仕電子發明了USB光纖延長器（圖4）。在USB3.0標準還在為能否和如何支持USB光纖傳輸爭論不休的時候，波仕電子的OPT-USB已經可以將USB2.0信號通過光纖延長最遠40Km，在遠端復現一個USB口。OPT-USB成對使用，無需驅動程序、支持USB2.0全速（12M）速率,兼容USB2.0高速（480M）。由于USB信號的時序、幅值、方向、速率、規約都及其復雜，所以實現USB信號的光纖傳輸也是非常復雜的技術，這基本上代表了USB光纖通信的最高水準。波仕電子經過多年的研究，開發出這一具有國際領先水準的產品，并且已經獲得發明專利ZL02284434《一種通過光纖傳輸USB信號的電路》。
成對使用的OPT-USB型的光纖延長器分為遠端D型（接設備）和近端C型（接計算機）。遠端D型的USB口為2個A型USB座，其中任何一個A型USB座接USB設備、另外一個A型USB座接外部5V電源。近端C型的USB口為B型USB座，通過USB線接到計算機的USB口，無需供電。遠端D型與近端C型產品外形上是一樣的。遠端D型與近端C型之間用3根光纖相連，注意這3個光口按照位置一一對應連接（如圖5）。連接好后，OPT-USB的使用非常簡單，與一根普通的USB延長線的使用是一樣的。由于OPT-USB中間經過了光纖的遠程傳輸，所以具有傳輸距離遠、抗電磁干擾等特點。OPT-USB支持用USB-HUB擴展USB口，從而接USB低速設備（如鼠標）或者多個USB設備。OPT-USB特別適合需要遠程傳輸的USB設備，比如USB攝像頭、USB數據采集、USB串口轉換器、USB存儲設備等。因為OPT-USB的使用與USB延長線是一樣的，所以是不需要驅動程序的。OPT-USB僅僅是一個透明的物理傳輸，與計算機操作系統無關。
圖5 OPT-USB的典型應用
