光纤柔性板的应用现状及未来展望

Telecom Power Technology
运营探讨
光纤柔性板的应用现状及未来展望
扈士超，侯丹，肖湘杰
（深圳太辰光通信股份有限公司，广东
介绍了光纤柔性板的结构构成及现阶段的一些应用，并对未来的应用进行了展望。

现阶段，主要利用光
纤柔性板的高密集特点设计和优化一些光纤通信产品布线，如光交叉连接（Optical Cross-Connect，OXC）设备、数
据中心布线机柜、高密度机箱以及模块盒等。

未来光纤通信朝着高精密化、高集成化方向发展，利用光纤柔性板具
有高度集成的优点，可应用在一些高精密、高集成化的设备或应用中，如光纤通信小型化设备、光学监控设备、全光纤柔性板；光交叉连接（OXC）；数据中心；全光网络
Application Status and Prospect of Fiber-Optic Flexible Plate
HU Shichao, HOU Dan, XIAO Xiangjie
(Shenzhen Taichen Optical Communication Co., Ltd., Shenzhen
Abstract: The structure and application of fiber optic flexible plate are introduced, and the future application is prospected. At present, we mainly design and optimize the wiring of some fiber optic communication products, such
涂覆保护层
100 mm
100 mm
图1 光纤柔性板示意
一般情况下，输入、输出光纤位于光纤柔性板
的前后端，光纤柔性板的尺寸为100 mm×
每个MT插头为12芯，在前后两端进行插头连接和
布线，可布局12×10=120芯；特殊情况下，左右侧
边（虚线标识部分）也可以进行输入、输出光纤的排
列，光纤布局密度可扩展至240芯。

 2022年4月25日第39卷第8期
Telecom Power Technology
Ａｐｒ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．８　
扈士超，等：光纤柔性板的应用现状及
未来展望
MUX ）、功率均衡器以及管理控制单元等模块组成，其中光交叉连接矩阵模块可使用光纤柔性板技术。

OXC 的基本结构框架如图2所示，包含N 个波长信号（λ1～λN ）的N 路光纤先经过EDFA 信号放大后，通过1×N 解复用器分解为N 个单波长光信号，再通过N ×N 路光开关进行交叉连接，交叉后的光信号经过功率均衡器、MUX 耦合进N 条光纤，每条光纤包含N 个波长（λ1～λN ）的光信号。

管理控制单元可对光开关和功率均衡器进行控制调节，以实现各种光路的切换变化与光信号功率的稳定输出。

2 现阶段应用现状2.1 光交叉连接设备
光交叉连接（Optical Cross-Connect ，OXC ）是一
种兼有复用、配线、保护/恢复、监控以及网管的多功能光传送网（Optical Transport Network ，OTN ）传输设备，通过对光信号进行交叉连接，能够灵活有效地管理光传输网络，是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段[4,5]。

OXC 主要由光交叉连接矩阵、掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier ，EDFA ）、解复用器（Demultiplexer ，DMUX ）、合复用器（Multiplexer ，
λ1
λ2
λN
λ1-λN
EDFA
DMUX
MUX
N ×N
λ1-λN
λ1-λN λ1-λN
λ1λ2
λN λ1λ2
λN λ1λ2λN
λ1λ2λN
λ1λ2
λN
λ1λ2
λN
λ1-λN
λ1-λN
图2 OXC 的基本结构
光纤柔性板应用在OXC 光交叉连接矩阵系统中，并逐步取代了常规的模块盒连接方案。

光交叉连接矩阵系统的演进如图3所示，左侧为模块盒设计方案，其中模块盒为一定体积的长方体形状，和单板分离布放，中间使用跳线耦合对接，占据较大空间；右侧为光纤柔性板方案，由于光纤柔性板为层状，可与单板进行层状叠加设计。

相比于模块盒方案，光纤柔性板方案具有节约布线空间、防止线缆混乱、抗震动等优点，可极大地提高设备的可靠性。

2.2 数据中心布线机柜
数据中心的光纤配线架作为光纤网络数据分配的主要设备，一直承载着移动网络端至核心路由设备端的大量光纤引入和分配等关键作用。

常规的光纤配线架采用单元箱和一体化托盘的结构如图4所示，一体化托盘安装在单元箱中，1U 空间仅支持24芯光纤熔接和分配，按2 m 机柜40U
单板
单板
单板
光纤柔性板
单板
光连接器
光连接跳线
光连接跳线
光连接器
MP 0转接跳线
MP 0转接跳线
模块盒
MP 0MP 0
图3 光交叉连接矩阵系统的演进
芯容量。

所示，利用光
光纤接头，1U空间
2 m机柜
24000芯，图4 1U单元箱和一体化托盘
图5 1U光纤柔性板结构机箱
2.3 高密度机箱和模块盒
随着数据中心交换机、路由器、光模块间数据交换信息量的不断提高，催生了高密度机箱的设计和开发。

现阶段，行业上1U MT-LC机箱最大芯数为144芯，如美国康宁公司开发设计的一款1U高密度机箱[6]。

深圳太辰光公司开发了一款基于光纤柔性板技术的1U MT-LC 180芯机箱和60芯模块盒，并申请了相关专利[7]。

基于光纤柔性板的模块盒如图6所示，设计成两层LC插口，前端LC插口通过光纤柔性板1接到MT插口，后端LC插口通过光纤柔板2接到MT 插口，利用光纤柔性板的层状结构，单个模块盒的配置芯数可达60芯。

1U配套机箱如图7所示，专门为60芯模块安装设计的1U抽拉式机箱，每个机箱可安装3个模块盒，1U空间的总容量可达180芯。

利用光纤柔性板技术，可以充分利用模块盒空间，扩大机箱容量，还能优化光纤布局，防止线缆交错混乱。

3 未来应用展望
3.1 光纤通信小型化设备
基于光纤柔性板布线方式简易灵活、体积小以及可极大节省布线空间的优点，一些光纤通信设备可以设计的更加小型化，功能扩展性更加灵活。

一款结合光纤柔板设计的光源机构成如图8所示，其中含8种波长的激光光源，单路光源通过光分路器均分为8束同波长的光，8个不同波长的激光通路就变成了64路，64路光通过光纤柔性板的交叉排列布线，然后配合8芯MT接口，输出端口变为了顺序排列、含有8个不同波长结构形式的光源端口。

此光源机共8个MT接口，可实现8个工位或设备的扩展应用。

3.2 光学监控设备
光学监控主要利用光纤传感器来实现传感监测功能，一些特殊场景，光学监控技术有着广泛的用途，在某些特殊的应用场合，如油气检测环境、强电磁环境、易燃易爆环境等，传统的电子传感器受限制，这就为光学监控提供了发挥的空间。

一款结合光纤柔性板设计的光纤传感系统构成如图9所示，利用DMUX和光纤柔性板实现光纤的交叉排列，可以让不同位置的温度、湿度、应力等参数汇合在同一温度、湿度、应力等专用芯片上进行分析处理，避免各种参数交叉处理带来的数据混乱，从而缩小设备的体积、提高数据的处理精度、提供各位置数据的详细分布情况。

3.3 全光网络
全光网络是指通过光的形式进行源节点与目的点之间光信息的传输和交换技术。

全光网络实现了整个线路都为光路，期间不会参杂电信号，在进行各网
图6 60芯模块盒
图7 180芯机箱
络节点之间的交换时，使用的是容量大、灵活性和可靠性高的光交叉连接设备[8]。

全光网络中所使用的关键技术有光交换技术、光信息再生技术、光分插复用技术以及光交叉连接技术等[9]。

未来全光网络中光器件之间的插接、跳接、正交等连接方式会得到广泛应用。

光纤柔性板具有密度高、交叉排列、柔软易弯曲、体积小等优点，特别适合光排线的设计。

图10为基于光纤柔性板和特殊插头而设计的一款多芯光排线，适用于全光网络中光器件之间的插接、跳接、正交等连接，简易而方便，能优化整个网络系统的布线。

光源机激光器
λ1
OUT1
OUT2
OUT8
PORT1
PORT2
PORT8
PORT1
PORT2
PORT8
PORT1
PORT2
PORT8
PORT1
PORT2
PORT8
PORT1
PORT2
PORT8
PORT1
PORT2
PORT8
λ1
λ2
λ8
λ1
λ2
λ8
λ1
λ2
λ8
IN
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
IN
IN
OUT1
OUT2
OUT8
OUT1
OUT2
OUT8
λ2λ8
光分路器光纤柔性板MTP接口MTP接口
1
2
8
MTP跳线工位/设备
图8 一款光源机构成
位置1
2×N
光分路器
宽带
光源
光纤柔性版
光纤接口
λ
光
电
探
头
阵
列
温度处理芯片
湿度处理芯片应力处理芯片λ
光
电
探
头
阵
列
λ
光
电
探
头
阵
列
DMUX
DMUX
DMUX
2×N
光分路器
2×N
光分路器
位置2
位置N
光棚温度传感器
光棚湿度传感器
光棚应力传感器
λ
λ
λ
λ
λ
λ
PORT 1
PORT 2
PORT N
PORT 1
PORT 2
PORT N
PORT 1
PORT 2
PORT N
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
光棚温度传感器
光棚湿度传感器
光棚应力传感器
光棚温度传感器
光棚湿度传感器
光棚应力传感器
图9 一种光学监控构成
（下转第125页）
（5）重大事件保障与联动管理：各部门、各单位按重大事件保障制度要求共同处理突发事件，在处理过程中应及时与指挥中心进行沟通和联动。

4.5 园区外部服务
基于物联网的智慧园区也可以为园区外部人员提供服务，从而实现信息共享，促进产品销售和招商引资。

对外服务内容具体包括以下几个方面。

（1）外网门户：园区对外资讯发表和交流互通的系统入口。

（2）统一的大型网上商城和交易中心：在园区内搭建一体化的企业对企业（Business to Business，B2B）、2C对外电商平台。

（3）对外交流咨询与招商引进：为招商工作提供咨询服务。

（4）园区活动宣传与交流互动管理：推进各种活动开展，并支持与外界的沟通和互动。

5 结 论
随着创新科技的迅速发展，基于物联网的新型智慧园区逐渐走进大众视野。

基于物联网的新型智慧园区通过构建集管控与服务于一体的管理平台，以满足园区客户的个性化要求，并为园区客户提供多样化智能服务，创造出便捷舒心的办公和生活环境，从而实现真正的智慧化、可视化管理和服务。

参考文献：
[1]刘楠.基于物联网的新型智慧园区应用以及实
现[J].现代商贸工业，2022，43（7）：28-30.
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新型智慧园区[J].中国工业和信息化，2021（10）：94-96.
[3]应旭峰.基于物联网技术的新型智慧园区管理系
统[J].信息化建设，2021（5）：55.
[4]尚宝麒.基于物联网的新型智慧园区应用研究[J].中
国管理信息化，2021，24（4）：94-95.
[5]肖硕.基于物联网的新型智慧园区研究以及应
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型智慧园区管理系统[J].河南科技，2020，39（28）：19-21.
[7]陈峰.基于物联网的新型智慧园区应用研究与实
现[J].数字通信世界，2019（4）：191-192.
图10 光排线结构
4 结 论
文章对光纤柔性板的现阶段应用进行了介绍，包括OXC技术、光纤配线架、高密度机箱以及模块盒等；还对未来的应用做了展望，包括光纤设备小型化、光学监控领域以及全光网络的应用等。

光纤柔性板的开发与应用还有一些需求和挑战，具体涉及以下几个方面：（1）光纤柔性板的布线规范需要完善，布线间距、布线半径、涂覆材质、涂覆厚度、光学性能要求、机械性能要求、环境性能要求等均需要进一步规范；（2）光纤柔性板配套插头的开发，现阶段光纤柔性板常规配套MT系列插头，但MT插头太过单一且成本较高，使用场景也受限，因此新型高密度、尺寸更小的接头也亟待开发突破；（3）光纤柔性板、光器件、电器件的集成化，随着全光网络成为未来光通信发展的必然趋势，光纤柔性板是否能结合一些光器件、电器件成为一种具有多功能、智能化的光电集成系统是未来发展的重要方向。

参考文献：
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2020-03-24.
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