用光纖實(shí)現USB的遠程通信

　　USB口已經(jīng)成為了計算機最重要的外部接口，幾乎可以代替所有外部接口。USB的規范規定USB的通信距離最多5米（用USB-HUB級連）。市場(chǎng)上還有一種用RJ-45線(xiàn)傳輸的USB遠程延長(cháng)器，據說(shuō)可以到50米。更遠的USB通信目前只能夠用光纖實(shí)現：多模光纖最遠4Km,單模光纖最遠40Km.

　　首先認識一下USB的通用性，也就理解了USB的重要性。按照用途的通用性對幾種常用的外部接口進(jìn)行排隊：USB≥以太網(wǎng)口〉串口〉PS/2、打印口等。USB口可以方便地轉換出以太網(wǎng)口、串口以及PS/2口、打印口、甚至音頻、視頻口等。反過(guò)來(lái)，串口以及PS/2口、打印口等無(wú)法生成USB口，因為USB的規范更加復雜。只有以太網(wǎng)口加上電源才可以生成USB口，并且需要專(zhuān)門(mén)的軟件支持。當然計算機的內部總線(xiàn)接口通用性最好：臺式機的PCI口、筆記本的PCMCIA口完全可以生成USB口，而且無(wú)須驅動(dòng)程序。

　　USB2.0以及USB1.0 的規范沒(méi)有光纖接口。雖然將來(lái)的USB3.0可能會(huì )帶有光纖接口，但是仔細研究USB3.0規范就知道USB3.0實(shí)際上是分為兩個(gè)部分的：傳統的USB2.0部分和延伸的特定USB3.0部分。只有延伸的特定USB3.0部分是可能會(huì )有光纖通信功能的，但是這部分并不兼容USB2.0.而USB2.0是完全兼容USB1.0的。

　　工業(yè)通信用的USB-串口光纖通信方案

　　在一些工業(yè)通信的場(chǎng)合，由于數據量不大并且特別要求實(shí)時(shí)性，往往采用串行通信，通信協(xié)議為RS-232或者RS-485.工業(yè)計算機的USB口可以通過(guò)光纖以RS-232或者RS-485協(xié)議進(jìn)行串行通信。這時(shí)可以選用USB/串口光纖轉換器，波仕電子的典型產(chǎn)品是OPTU232L1（多模）和OPTU232SL1（單模），如圖1.波仕電子發(fā)明和首創(chuàng )了USB/串口光纖轉換器、同時(shí)也是世界上唯一的USB/串口光纖轉換器，專(zhuān)利號200730098650.波仕電子的OPTU232L1和OPTU232SL1是最新一代USB光纖通信產(chǎn)品，直接從USB口轉換出一對光纖收發(fā)頭用于傳輸串口信號，而且無(wú)須供電。波仕OPTU232L1和OPTU232SL1微型USB/串口光纖轉換器具有超小型的外形（74*23*47mm）、可以將USB口虛擬成為本地COM串口（COM1-COM256）、無(wú)須修改已有的串口通信軟件。驅動(dòng)程序同波仕USB232系列轉換器，支持Windows XP/CE 、LINUX、Mac OS等。

圖1

　　由于OPTU232L1（或OPTU232SL1）傳輸的還是串口信號，所以必須成對使用或者與波仕的其他串口/光纖轉換器配對使用。由于采用光纖作為通信傳輸介質(zhì)，具有隔離高電壓、防電磁干擾、傳輸距離遠等優(yōu)點(diǎn)。OPTU232SL1的傳輸介質(zhì)為單模光纖、OPTU232L1的傳輸介質(zhì)為多模光纖，但是外形和驅動(dòng)程序是完全一樣的。這種方案大大簡(jiǎn)化了USB口的光纖遠程通信，圖2為OPTU232L1與波仕的串口/光纖中繼轉換器組網(wǎng)通信圖。兩邊的計算機都配置好USB/串口光纖轉換器并且連接好后，用"串口調試助手"軟件或者其他串口通信軟件就可以傳輸數據和文件了。

圖2

　　用USB光纖收發(fā)器實(shí)現的光纖通信方案

　　以上的方案為兩邊都是計算機，都能夠安裝驅動(dòng)程序。如果上面的應用中僅有一邊為計算機，而另外一邊為USB設備呢？由于USB設備不能夠安裝驅動(dòng)程序，就必須采用其它的USB光纖通信方案。

圖3

　　波仕電子的USB光纖收發(fā)器直接外插計算機的USB口、無(wú)需外接電源，支持單模和多模光纖通用。型號為OPET110U的USB光纖收發(fā)器可以將USB口轉換為標準的100Base-FX光纖進(jìn)行傳輸。而波仕的另外一款型號為OPET100L的光纖收發(fā)器可以將標準的100Base-FX光纖轉換為以太網(wǎng)RJ-45口。OPET110U和OPET100L外形一樣，不僅顛覆了傳統以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的尺寸和外形，屏棄了傳統的大方鐵盒的外形，還創(chuàng )造了在單模和多模光纖中都可以傳輸的技術(shù)。

　　如圖4,計算機A有USB口，OPET110U與OPET100L光纖收發(fā)器配合可實(shí)現遠程光纖復現RJ-45以太網(wǎng)口，最后將"以太網(wǎng)/USB轉換器"接入以太網(wǎng)光纖收發(fā)器OPET100L的以太網(wǎng)口，這樣就可以在遠端接USB設備。比如插上U盤(pán)等USB外設，我們會(huì )發(fā)現這時(shí)結果與直接接入計算機的USB口時(shí)是一樣的。OPET110U與OPET100L之間連接的光纖可以最遠到40Km（單模）。這樣就實(shí)現了USB的光纖遠程通信。

圖4 USB-USB光纖延長(cháng)

　　USB的標準通信距離（最遠5米）是USB標準的缺陷，遺憾的是，USB3.0雖然將傳輸速率的理論值從USB2.0的480Mb提高到了4800Mb,電纜從4芯增加到了9芯，而標準通信距離卻從5米減少到了3米。也就是說(shuō)，USB3.0只要通信距離超過(guò)3米，可能唯一有效解決的方法就是光纖。這可能也是為什么USB3.0規范中考慮到了光纖通信接口的原因。象現在市場(chǎng)上的一種用RJ-45線(xiàn)傳輸50米的USB延長(cháng)器對USB3.0肯定是無(wú)效的，因為它是USB1.0的，它的基本原理是增加電源線(xiàn)以及信號線(xiàn)的電流強度。