在3Gb/s,即使短光链路都可能有竞争力
高码率1080p和3D视频信号正在挤压同轴电缆的极限,即使在演播室内都是如此。光纤系统在演播室外提供干净的传输,而成本降低使得它们日益适用于制作机房内部。虽然同轴电缆也许始终是短距离的最佳选择,但光纤显然是长连接的首选。因此问题变成:在什么距离用同轴电缆的成本优势换取光纤的性能优势是合理的?答案不是一成不变的,但可以确定一些一般性的指导原则。
距离限制
通过导线的任何信号都将被衰减,无论是光缆还是电缆。如果衰减过大,接收器将不能收到信号。
在光纤系统中,每千米损耗只有1dB的几分之一。即使便宜的数字发射器都将有超过10dB的光损耗预算。由于光纤损耗不到0.5dB/km,一个链路可轻易地达到20km 的距离。许多系统提供100km或以上的距离范围。显而易见,对于演播室内的光纤来说,线缆损耗无关紧要。
对于同轴电缆情况就大不相同。取决于数据率和电缆种类,信号有可能衰减到在不到 100m距离内就需要再生。根据百通公司的资料,3Gb/s SMPTE 424M信号在视频常用的1694A电缆中传输仅仅 250英尺就会衰减20dB。对于更长的距离,为补偿损耗需要放大器(可能带时钟恢复)。下图显示光缆和电缆的损耗比较,假定对于同轴电缆信号,每250英尺有一个中继器。
光收发器
大多数视频设备是针对电I/O设计的,原因是它们必须经由BNC连接器输入或输出信号,这种做法成本相当低。
在使用光通路时,在每个接口都需要电光(E/O)和光电(O/E)转换。这些转换可直接嵌入视频设备,或者也可使用外部转换模块。
一些制造商采用被称为SFP(小型可插拔)装置的技术,它要求设备内有一个安装架,此架内则安装插入式光装置。图2显示一个配备SFP安装架和插入式SFP模块的线路板。这种技术使得设备可以在无光连接的条件下销售,而且随SFP升级。
光缆和同轴电缆成本比较
同轴电缆和光缆成本几乎相同。两种类型的单芯电缆售价不到50美分/英尺。任一技术连接器都可预先安装或现场装配。熟练的技术人员可以用几乎相同的时间装配压接式光纤或同轴电缆接头。光纤连接器成本10倍于同轴电缆连接器,但此成本相对于其它系统部件很小。
两者成本大差别出在E/O和O/E收发器的成本。对于1.5Gb/s信号,独立模块价格低于每端1000美元。对于3Gb/s链路,价格有点高,每端高达2000美元。Miranda的Michel Proulx指出对于3Gb/s通路,基于SFP的连接的成本比独立模块的低60%-70%。
光纤和同轴电缆一个差别是尺寸和重量,尤其是在使用多芯光缆的时候。96芯光缆直径不足1英寸,每英尺重量才0.3磅。同等数量同轴电缆芯横截面近3英寸方圆,每英尺重4.3磅。在规划电缆槽及其它基础设施项目时必须考虑这种因素。
另一差异是升级能力。单模光纤基本上有无限制的带宽,采用多个波长能应对很多个10Gb/s信号。一旦安装了光纤,更换每端的设备就可以再用。同轴电缆连接较难升级,特别是如果使用了中跨放大器。
对视频信号影响不大的一种因素是线缆间的串扰。与采用未屏蔽双绞线的数据电缆不同,同轴信号屏蔽得非常好,相邻电缆间不会产生很大干扰。百通的Steve Lampen指出,屏蔽提供相邻同轴电缆之间的隔离度大于100dB,这无疑足以防止干扰。
专家观点
业界对何时使用光纤或电缆的观点大不相同。
Telecast光纤系统公司的Rich Cerny表示:“每当你使用电缆时,你都在祈求好运。”铜腐蚀会影响信号流,而且在防止接地回路或其它不需要的信号流是也有难度。他的建议是长于10m的距离都使用光纤。
The Switch的Dave Anderson设计其电视中心时把电缆用于设备之间距离不到100英尺,在机房内很少采用光纤。不过,他非常拥护在连接到电信运营商和外界客户时采用光纤技术。
Multidyne的Jim Jachetta关心限制同轴电缆敷设的环境因素。这包括来自如空调系统的电机和灯光设备等的外部设备的干扰。他指出在实验室内可工作1000英尺的同轴系统在实际应用中可能无效。
相比之下,百通的Lampen称250英尺的 中继间距相当保守。使用现代化的电缆驱动器和接收器,可获得中继器间更长的距离,而且结果不错。
选择
因此,对于短连接(几英尺),同轴电缆是首选—这种情况下光纤不显性能优势,同轴电缆的成本更低。用同轴电缆,同一机架阵内机架间的更长距离敷设也更容易。
对于演播室不同区域间的较长连接(跨走廊或不同楼层),光纤的优势证明多花钱是值得的。它具有的更低的损耗、更轻便、适应未来发展及无需中继器或放大器的优点,对于距离长于300英尺的3Gb/s信号极有吸引力。
对于涉及很高安装成本的安装,如楼层之间或通过建筑物防火墙的布线,工程师将考虑用光纤连接,在信号速率进一步提高时提供一个升级路径。B&P