光纖網(wǎng)絡可大幅增進工業(yè)應用安全性。光纖連結媒介不會受到電磁干擾(EMI)，在絕緣與隔離特性上遠比常見的銅纜媒介優(yōu)異，再加上傳輸距離較長、頻寬更大，因此對操作環(huán)境復雜、安全性要求較高的工業(yè)網(wǎng)絡應用而言，將是最佳的技術選項。

工廠自動化、控制與管理已成為全球供應鏈業(yè)者的競爭力指標。大量生產(chǎn)的消費性產(chǎn)品及汽車制造都需要安全、高成本效益且穩(wěn)固的資料通信，以確保能對沒有快速處理則便會造成嚴重利潤損失及消費者不良印象的問題做出反應。

許多不同產(chǎn)業(yè)的設計工程師，逐漸轉(zhuǎn)向采用光纖連線方案作為銅纜媒介的替代品，光纖解決方案可帶來能進行由幾寸到幾公里等各種不同距離資料傳輸通信的可靠資料連結，并對于噪聲的耐受力更高?？山逵晒饫w解決方案獲益的工業(yè)網(wǎng)絡應用包括飛機上的資信娛樂系統(tǒng)、火車運輸系統(tǒng)、醫(yī)療設備、賭場，以及風力與太陽能光伏發(fā)電等可再生能源應用。

不易產(chǎn)生EMI　光纖方案有望取代銅纜

雖然銅纜與光纖都可做為傳輸媒介，但光纖解決方案為系統(tǒng)設計工程師提供許多明顯的好處。相較于銅纜解決方案，在塑料光纖(Plastic Optical Fiber， POF)或較長距離時硬包層石英(Hard Clad Silica， HCS)光纖上運作的工業(yè)快速以太網(wǎng)絡(Fast Ethernet)有許多優(yōu)勢，采用銅纜的通信連結容易受到電磁場的干擾，并會發(fā)出可能干擾其他設備的電磁波，而光纖連結則不會受到電磁場影響，也不易產(chǎn)生任何的電磁干擾(Electro-Magnetic Interference， EMI)。 不僅如此，選擇光纖的其他好處，包括重量輕、連結兩端完全電氣隔離、容易現(xiàn)場進行終端處理與維護、因較小彎折半徑而易于安裝、及較不易因為極端溫度與濕度情況造成效能變化等。光纖解決方案同時也適合存在馬達與高電壓高速切換電路，例如電力轉(zhuǎn)換、汽車制造、醫(yī)療及風力與太陽能發(fā)電等可再生能源應用的高噪聲工業(yè)環(huán)境;光纖技術并提供資料的安全性，因為幾乎不可能盜接光波通信。

如圖1，多模HCS與POF光纖提供長距離資料傳輸最高等級的信號完整性，多模光纖特別適合離岸風力發(fā)電渦輪機控制系統(tǒng)做為風力發(fā)電機艙與地面的連結，在這類應用中連結長度超過200米。

圖1 快速以太網(wǎng)絡的通信距離，可透過光纖技術延伸到數(shù)公里。

絕緣/隔離優(yōu)勢顯著　光纖網(wǎng)絡安全性高人一等

光纖連結媒介基本上采用玻璃或塑膠，由于它們不會受到EMI的干擾，因此在絕緣與隔離特性上遠比常見的銅纜高上許多，如圖2中Noisy Environment的5米POF或100米HCS光纖，就提供高噪聲環(huán)境下相對于銅纜線的許多優(yōu)勢。采用光纖解決方案，在光纖本身或是光纖與銅纜之間不會有相互干擾問題，使得資料傳輸更加安全;而光纖對于閃電電擊有較高的耐受力，并可有助于消除接地回路所造成的錯誤，當面臨惡劣條件或可能暴露的環(huán)境時，適當使用光纖解決方案，可透過降低閃電電擊可能帶來的損害，以及電氣火花造成的沖擊，可提高安全性。

圖2 Noisy Environment的光纖連結，不會受到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生的EMI影響。

除相對于銅纜媒介更高成本效益的解決方案外，單模、多模光纖，以及HCS與POF等都可被放置在纜線導管內(nèi)，不會受到鄰近電源影響。此外，使用光纖也更容易符合電磁相容(Electron-Magnetic Compliance， EMC)相關規(guī)章與法規(guī)的要求(圖3)。

圖3 光纖擁有銅纜媒介無法匹敵的EMI耐受力與通信連接距離。

另一方面，以塑料光纖為例，在安裝時不需特別的工具，同時訓練也非常容易，POF光纜已被應用在各種惡劣的工業(yè)環(huán)境如汽車組裝等超過15年，POF同時也適合短距離到中等距離連線應用，并由于容易在現(xiàn)場安裝，有助于簡化設備與現(xiàn)有網(wǎng)絡的連接，工業(yè)應用中另一個關鍵優(yōu)勢是維護成本非常低。

光纖與光收發(fā)器、接收器及發(fā)射器全都通過嚴格的品質(zhì)標準要求，光纖技術已經(jīng)過高容量電信連結系統(tǒng)的驗證，其中產(chǎn)品壽命更超過10年以上，部分光纖零組件供應商更擁有垂直整合能力，可自行生產(chǎn)發(fā)射器中使用的雷射二極體及接收器中的PIN二極體，進一步完整掌控產(chǎn)品品質(zhì)與交貨時間。[!--empirenews.page--]

光纖網(wǎng)絡可大幅增進工業(yè)應用安全性。光纖連結媒介不會受到電磁干擾(EMI)，在絕緣與隔離特性上遠比常見的銅纜媒介優(yōu)異，再加上傳輸距離較長、頻寬更大，因此對操作環(huán)境復雜、安全性要求較高的工業(yè)網(wǎng)絡應用而言，將是最佳的技術選項。

提供高頻寬/輕量/EMC相容特性　光纖技術擴大工業(yè)應用領域

目前飛機上的資信娛樂系統(tǒng)，已變得越來越先進且復雜。隨著影像品質(zhì)的提升，較大尺寸視信螢幕變得越來越普及，飛機制造商隨時都在尋求可降低飛機重量的方法。以單一線路來說，由于光纖解決方案相對于銅纜在重量上輕了許多，并可傳輸更多的資料，因此可說是航空資信娛樂系統(tǒng)的最佳選擇。

光纖技術也出現(xiàn)在航空母艦及游艇上，此外，許多現(xiàn)代化的火車也使用光纖及光收發(fā)器、接收器與發(fā)射器。其中，火車動力來源、推進系統(tǒng)及駕駛控制系統(tǒng)的可靠運作是必備的條件，但是有關乘客的便利性、資信與娛樂系統(tǒng)也可經(jīng)由使用光纖而獲益，包括更長距離的更高頻寬傳輸、原生的電氣隔離能力、最佳EMC特性及靜電放電(Electro-Static Discharge， ESD)耐受力等。

IEC 61375火車通信網(wǎng)絡(Train Communication Network， TCN)標準的制定目的，系為定義火車使用的通信架構與通信協(xié)定，基本上TCN定義火車連線匯流排(Wire Train Bus， WTB)及多功能車廂匯流排(Multifunction Vehicles Bus， MVB)。WTB用來連結車廂，MVB則用來連接一個車廂或多個車廂間的設備，MVB可以三種不同媒介形式運作，包括短距離的RS-485，低于200米的變壓器耦和雙絞線對，以及長達2公里的光學玻璃光纖。

光學玻璃光纖由于對電氣噪聲具有高耐受力，因此是火車機車MVB的較佳選擇。光纖將控制器連接到設備或子系統(tǒng)，例如電力電子設備、馬達控制器及無線電等。MVB同時也連接駕駛車廂中的設備用來控制燈光、車門、空調(diào)及火車車站與到站資信等乘客便利顯示系統(tǒng)。采用冗余設計可改善可靠度，MVB使用冗余光纖設計，設備傳輸可以在兩條線路上進行，如果其中一條故障，那麼就可使用另一條進行通信。

火車網(wǎng)絡目前已變得越來越復雜，每個車站都連接到中央電腦以便進行排班與事件的更新。車站必須來回傳送資料，距離可能達到數(shù)百米甚至數(shù)公里，透過光纜的使用，可在更長的距離傳輸更多的資料，包括視信等，并比銅纜更加可靠。此外，這些應用的纜線會被安排在一起，由一個車站連接到另一個車站，或者由一個火車車廂連接到另一個，銅纜在這樣相鄰布線的情況下可能會造成干擾，但光纖纜線在EMI上的優(yōu)勢使得它們不會受到這些問題的影響。

在使用電力網(wǎng)供電的火車中，會由三相交流電網(wǎng)取得單相電源以提供火車所需的兩相電源，這會造成電網(wǎng)的不平衡而必須加以補償，一個最常用來平衡并回復電網(wǎng)供電品質(zhì)的方法是使用閘流體切換電容(Thyristor-Switched Capacitors， TSC)及閘流體控制電抗器(Thyristor-Controlled Reactor， TCR)進行靜態(tài)虛功補償(Static VAR Compensation， SVC)。TSC與TCR主要用來進行高電壓與大電流的開關控制與運作，這就產(chǎn)生會將電氣噪聲感應到鄰近銅纜的超高電磁場，光纖由于不會受到電磁場的影響，因此可說是SVC系統(tǒng)中傳送控制信號到設備的最佳媒介。

火車的信號傳送也可由光纖技術在高噪聲環(huán)境中可靠的長距離資料通信能力，以及超高EMI環(huán)境耐受力而獲益。

另一方面，光纖技術也已逐漸普及到醫(yī)療影像處理設備，例如核磁共振攝影(Magnetic Resonance Imaging， MRI)與X光機等應用，在馬達與電磁輻射環(huán)境下，這些機器會產(chǎn)生相當高的電磁干擾，因此它們的通信與控制連結必須具備高EMI耐受力才能可靠安全地運作，高EMI耐受力與電氣隔離對于病人的安全可說是必要的條件，因此光纖產(chǎn)品就提供一個非常適合的解決方案。

在娛樂應用方面，賭場擁有許多連接到中央電腦服務器進行資料處理、行銷活動及視信保全等需求，對于賭場的通信網(wǎng)絡來說，安全性是最重要的要求，光纖為賭場經(jīng)營者提供安全的網(wǎng)絡，因為幾乎不可能盜接光纜上的信號。

不僅如此，可再生能源市場目前也已采用光纖技術。在部分風力發(fā)電應用中，由于EMI電磁干擾問題，光纖成為唯一適合的通信技術。由于風力電廠與太陽能發(fā)電在遠端甚至離岸地區(qū)運作，因此大量光纖技術的采用，就成為它可靠度與穩(wěn)固度的最佳證明，停機及意外修復可能會大幅影響可再生能源系統(tǒng)的成本與采用，因此在系統(tǒng)設計時就必須加以避免。光纖連結應用在風力渦輪發(fā)電機艙內(nèi)，它的位置可能高于地面或海平面超過100米，光纖也可做為風力渦輪與遠端管理設備間的資料連結。

工業(yè)快速以太網(wǎng)絡收發(fā)器--AFBR-5978Z擁有一個強化的數(shù)位診斷介面，符合光收發(fā)器數(shù)位診斷介面(DMI)標準，依多重來源協(xié)議(MSA)--SFFA-8472，主要由光纖相關產(chǎn)品制造商制訂、采用類似產(chǎn)品封裝與功能，以能簡化零組件的代換。

工業(yè)快速以太網(wǎng)光纖網(wǎng)絡為現(xiàn)場匯流排(FieldBus)網(wǎng)絡提供升級路徑，相較于INTERBUS的2MBd、PROFIBUS的12MBd，以及 SERCOS的12MBd與16MBd，可達到125MBd的傳輸速度，同時也提供開放式架構多重通信協(xié)定介面，允許標準及特有現(xiàn)場匯流排能交互運作，可讓工業(yè)用快速以太網(wǎng)絡允許工廠機器可被指定網(wǎng)際網(wǎng)絡通信協(xié)定(IP)或媒體存取控制(MAC)位址，提供網(wǎng)絡遠端診斷與機器生產(chǎn)流程變換的便利性。[!--empirenews.page--]

DMI提供由收發(fā)器模組取得即時運作資信的能力，取得的參數(shù)包括模組溫度、電源電壓大小及接收器輸入平均光功率，具備DMI功能後，使用者也可在收發(fā)器應用中擁有進行零組件監(jiān)測、錯誤隔離及失效預測的能力;此外，DMI也完整地整合了實現(xiàn)數(shù)位警示的功能。

在更高等級網(wǎng)絡中，工業(yè)以太網(wǎng)絡將工程與管理工作站連接到工業(yè)以太網(wǎng)集線器進行整個企業(yè)的資料分享與控制，帶來更高的價值主張。光纖解決方案提供有多種資料率與連接器選擇，可滿足各種工業(yè)通信與工廠自動化應用。

擁有能使用離散式或整合型光纖零組件解決方案的選擇，為設計工程師帶來將焦點放在特定設計目標的好處。離散式零組件可提供符合特定要求的設計彈性，而整合型零組件方案則能節(jié)省設計支出，降低風險和成本;最重要的是，光纖的EMI耐受力及它的隔離特性非常適合工廠環(huán)境。

光纖技術擁有許多好處，如高度電氣絕緣與隔離、安裝容易;在閃電等惡劣環(huán)境中仍有極高可用性，并具高EMI耐受力，可帶來更高可靠度與系統(tǒng)穩(wěn)固度。此外，光纖技術在長距離下仍維持信號完整性及高資料安全性，應用設計人員可利用光收發(fā)器、接收器與發(fā)射器，打造提供一個可行的光纖網(wǎng)絡與控制解決方案。