光纖設備

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更新時間: 2013-09-05

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顧名思義,一切以光纖為應用對象的設備,稱作光纖設備。光纖設備一般包括:光纖配線箱、光纖連接器、光纖收發器、光纖放大器、光纖感測器等。

光纖設備 -光纖配線箱
光纖設備光纖配線箱
光纖配線箱適用於光纜與光通信設備的配線連接,通過配線箱內的適配器,用光跳線引出光信號,實現光配線功能。適用於光纜和配線尾纖的保護性連接,也適用於光纖接入網中的光纖終端點採用。
光纖設備 -光纖連接器

光纖連接器是光纖與光纖之間進行可拆卸(活動)連接的器件,它是把光纖的兩個端面精密對接起來,以使發射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去,並使由於其介入光鏈路而對系統造成的影響減到最小,這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上,光纖連接器也影響了光傳輸系統的可靠性和各項性能。

光纖設備光纖連接器

光纖連接器按傳輸媒介的不同可分為常見的硅基光纖的單模、多模連接器,還有其它如以塑膠等為傳輸媒介的光纖連接器;按連接頭結構形式可分為:FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種形式。其中,ST連接器通常用於布線設備端,如光纖配線架、光纖模塊等;而SC和MT連接器通常用於網路設備端。按光纖端面形狀分有FC、PC(包括SPC或UPC)和APC;按光纖芯數劃分還有單芯和多芯(如MT-RJ)之分。光纖連接器應用廣泛,品種繁多。在實際應用過程中,我們一般按照光纖連接器結構的不同來加以區分。以下是一些目前比較常見的光纖連接器:

(1)FC型光纖連接器

這種連接器最早是由日本NTT研製。FC是ferrule Connector的縮寫,表明其外部加強方式是採用金屬套,緊固方式為螺絲扣。最早,FC類型的連接器,採用的陶瓷插針的對接端面是平面接觸方式(FC)。此類連接器結構簡單,操作方便,製作容易,但光纖端面對微塵較為敏感,且容易產生菲涅爾反射,提高回波損耗性能較為困難。後來,對該類型連接器做了改進,採用對接端面呈球面的插針(PC),而外部結構沒有改變,使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。

(2)SC型光纖連接器 
   
這是一種由日本NTT公司開發的光纖連接器。其外殼呈矩形,所採用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全相同,。其中插針的端面多採用PC或APC型研磨方式;緊固方式是採用插拔銷閂式,不需旋轉。此類連接器價格低廉,插拔操作方便,介入損耗波動小,抗壓強度較高,安裝密度高。
   
ST和SC介面是光纖連接器的兩種類型,對於10Base-F連接來說,連接器通常是ST類型的,對於100Base-FX來說,連接器大部分情況下為SC類型的。ST連接器的芯外露,SC連接器的芯在接頭裡面。
   
(3) 雙錐型連接器(Biconic Connector)
   
這類光纖連接器中最有代表性的產品由美國貝爾實驗室開發研製,它由兩個經精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個內部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。
   
(4) DIN47256型光纖連接器 
   
這是一種由德國開發的連接器。這種連接器採用的插針和耦合套筒的結構尺寸與FC型相同,端面處理採用PC研磨方式。與FC型連接器相比,其結構要複雜一些,內部金屬結構中有控制壓力的彈簧,可以避免因插接壓力過大而損傷端面。另外,這種連接器的機械精度較高,因而介入損耗值較小。
   
(5) MT-RJ型連接器 
   
MT-RJ起步於NTT開發的MT連接器,帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機構,通過安裝於小型套管兩側的導向銷對準光纖,為便於與光收發信機相連,連接器端面光纖為雙芯(間隔0.75mm)排列設計,是主要用於數據傳輸的下一代高密度光纖連接器。
   
(6) LC型連接器 
   
LC型連接器是著名Bell(貝爾)研究所研究開發出來的,採用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機理製成。其所採用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半,為1.25mm。這樣可以提高光纖配線架中光纖連接器的密度。目前,在單模SFF方面,LC類型的連接器實際已經佔據了主導地位,在多模方面的應用也增長迅速。
   
(7) MU型連接器 
   
MU(Miniature unit Coupling)連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎,由NTT研製開發出來的世界上最小的單芯光纖連接器,。該連接器採用1.25mm直徑的套管和自保持機構,其優勢在於能實現高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管,NTT已經開發了MU連接器系列。它們有用於光纜連接的插座型連接器(MU-A系列);具有自保持機構的底板連接器(MU-B系列)以及用於連接LD/PD模塊與插頭的簡化插座(MU-SR系列)等。隨著光纖網路向更大帶寬更大容量方向的迅速發展和DWDM技術的廣泛應用,對MU型連接器的需求也將迅速增長。 

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光纖設備 -光纖收發器
光纖設備光纖收發器
光纖收發器是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的乙太網傳輸媒體轉換單元,在很多地方也被稱之為光電轉換器。企業在進行信息化基礎建設時,通常更多地關注路由器、交換機乃至網卡等用於節點數據交換的網路設備,卻往往忽略介質轉換這種非網路核心但必不可少的設備。特別是在一些要求信息化程度高、數據流量較大的政府機構和企業,網路建設時需要直接上連到以光纖為傳輸介質的骨幹網,而企業內部區域網的傳輸介質一般為銅線,確保數據包在不同網路間順暢傳輸的介質轉換設備成為必需品。

目前國外和國內生產光纖收發器的廠商很多,產品線也極為豐富。為了保證與其他廠家的網卡、中繼器、集線器和交換機等網路設備的完全兼容,光纖收發器產品必須嚴格符合IEEE802.3乙太網標準,除此之外,在EMC防電磁輻射方面應符合FCC 及CE的相關規定,如烽火網路公司的光纖收發器已經通過FCC及CE認證。時下由於國內各大運營商正在大力建設小區網、校園網和企業網,因此光纖收發器產品的用量也在不斷提高,以更好地滿足接入網的建設需要。

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隨著信息化建設的突飛猛進,人們對於數據、語音、圖像等多媒體通信的需求日益旺盛,乙太網寬頻接入方式因此被提到了越來越重要的位置。 但是傳統的5類線電纜只能將乙太網電信號傳輸100米,在傳輸距離和覆蓋範圍方面已不能適應實際網路環境的需要。與此同時,光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長等優點在廣域網等大型網路中得到了廣泛的應用。

在一些規模較大的企業,網路建設時直接使用光纖為傳輸介質建立骨幹網,而內部區域網的傳輸介質一般為銅線,如何實現區域網同光纖主幹網相連呢?這就需要在不同埠、不同線形、不同光纖間進行轉換並保證鏈接質量。 光纖收發器的出現,將雙絞線電信號和光信號進行相互轉換,確保了數據包在兩個網路間順暢傳輸。同時它將網路的傳輸距離極限從銅線的100米擴展到100多公里(單模光纖)。

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光纖收發器的結構

光纖收發器包括三個基本功能模塊:光電介質轉換晶元、光信號介面(光收發一體模塊)和電信號介面(RJ45),如果配備網管功能則還包括網管信息處理單元。

光纖收發器的發展

隨著對網路容量的需求急劇增大,運營商對對網路管理的需求不斷增加,乙太網傳輸速度的不斷升級,光收發器種類和複雜程度都在以驚人的速度發展。

由於光纖技術成本下降和容量要求的提高,眾多電信公司、地方政府、甚至大的企業集團已經開始將光纖技術應用於城市區域網路(MAN)應用。因此,曾一度局限於遠距離和高端骨幹網路的光纖鏈接技術現已遍及網路設施的每一角落。但是,光纖鏈路應用數量的急速增加也導致了品種繁多,有時甚至互相矛盾的光纖收發器。

光纖收發器元器件的選擇

在乙太網光纖收發器設計中,元器件的選擇舉足輕重,它決定了產品的性能、壽命和成本。光電介質轉換晶元(OEMC)是整個收發器的核心。選擇介質轉換晶元是乙太網光纖收發器設計的第一步,也是非常重要的一步。它的選擇直接影響和決定了其它元器件的選擇。

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光電介質轉換晶元的主要性能指標有:

1. 網管功能

網路管理是網路可靠性的保證,是提高網路效益的方式,網路管理的運行、管理、維護等功能可以大大增加網路的可用時間,提高網路的利用率、網路性能、服務質量、安全性和經濟效益。但研製有網管功能的乙太網光纖收發器所需的人力、物力遠遠超過無網管的同類產品,主要表現在:

(1) 硬體投資。乙太網光纖收發器網管功能的實現需要在收發器電路板上配置網管信息處理單元來處理網管信息,該單元利用介質轉換晶元的管理介面獲取管理信息。管理信息與網路上的普通數據共用數據通道。帶網管功能的乙太網光纖收發器,元器件種類及數量多於無網管的同類產品,相應地,布線複雜,開發周期長。烽火網路公司長期致力於光纖收發器產品的開發,為了優化產品的設計,使產品更加穩定,增強產品功能,自主開發了光纖收發器介質轉換晶元,使產品的集成度更高,有效地減少了因多種晶元之間協同工作所造成的不穩定因素。新開發的晶元具有光纖線路質量在線測試、故障定位、ACL等很多實用性很強的功能,既能有效的保護用戶投資,又能將極大地減少用戶的維護成本。

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(2) 軟體投資。有網管功能乙太網光纖收發器的研發工作除了硬體布線外,軟體編程更為重要。網管軟體的開發工作量較大,包括圖形化用戶介面部分、網管模塊嵌入式系統部分、收發器電路板上網管信息處理單元部分。其中網管模塊嵌入式系統尤為複雜,研發門檻較高,需要使用嵌入式操作系統,如VxWorks、linux等。需要完成SNMP代理,telnet、web等複雜軟體工作。

(3) 調試工作。有網管功能乙太網光纖收發器的調試工作包括兩部分:軟體調試和硬體調試。在調試過程中,電路板布線、元器件性能、元器件焊接、PCB板質量、環境條件以及軟體編程中的任一因素都會影響乙太網光纖收發器的性能。調試人員必須具備綜合素質,全面考慮收發器出現故障的各種因素。

(4) 人員的投入。普通乙太網光纖收發器的設計只需一個硬體工程師便可完成。有網管功能的乙太網光纖收發器的設計工作除了需要硬體工程師完成電路板布線外,還需要眾多軟體工程師完成網路管理的編程,而且要求軟硬體設計者密切配合。

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2. 兼容性

OEMC應支持IEEE802、CISCO ISL等常用網路通信標準,以保證乙太網光纖收發器有良好的兼容性。

3. 環境要求

a. 輸入輸出電壓。OEMC的工作電壓多為5伏或3.3伏,但乙太網光纖收發器上另一個重要的器件——光收發一體模塊的工作電壓絕大多數為5伏。若兩者工作電壓不一致,則會增加PCB板布線的複雜程度。

b. 工作溫度。在選擇OEMC的工作溫度時,開發人員需從最不利的條件出發並留有餘地,比如夏天最高氣溫達40℃,而乙太網光纖收發器機箱內部因為各種元器件尤其是OEMC發熱。因此,乙太網光纖收發器工作溫度的上限指標一般不應低於50℃。

光纖收發器的分類

隨著光纖收發器產品的多樣化發展,其分類方法也各異,但各種分類方法之間又有著一定的關聯。

按速率來分

可以分為單10M、100M、1000M的光纖收發器、10/100M自適應、10/100/1000M自適應的光纖收發器。其中多數單10M、100M和1000M的收發器產品工作在物理層,在這一層工作的收發器產品是按位來轉發數據。

該轉發方式具有轉發速度快、時延低等方面的優勢,適合應用於速率固定的鏈路上。 而10/100M、10/100/1000M光纖收發器是工作在數據鏈路層,使用存儲轉發的機制,這樣轉發機制對接收到的每一個數據包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址和數據凈荷,並在完成CRC循環冗餘校驗以後才將該數據包轉發出去。

存儲轉發的好處一來可以防止一些錯誤的幀在網路中傳播,佔用寶貴的網路資源,同時還可以很好地防止由於網路擁塞造成的數據包丟失,當數據鏈路飽和時存儲轉發可以將無法轉發的數據先放在收發器的緩存中,等待網路空閑時再進行轉發。這樣既減少了數據衝突的可能又保證了數據傳輸的可靠性,因此10/100M、10/100/1000M的光纖收發器適合於工作在速率不固定的鏈路上。

按工作方式來分

如上所述,可以分為工作在物理層的光纖收發器和工作在數據鏈路層的光纖收發器。

按結構來分

可以分為桌面式(獨立式)光纖收發器和機架式光纖收發器。桌面式光纖收發器適合於單個用戶使用,如滿足樓道中單台交換機的上聯。機架式光纖收發器適用於多用戶的匯聚,如小區的中心機房必須滿足小區內所有交換機的上聯,使用機架便於實現對所有模塊型光纖收發器的統一管理和統一供電,烽火網路的光纖收發器機架為16槽產品,即一個機架中最多可加插16個模塊式光纖收發器。

按光纖來分

可以分為多模光纖收發器和單模光纖收發器。由於使用的光纖不同,收發器所能傳輸的距離也不一樣,多模收發器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間,而單模收發器覆蓋的範圍可以從20公里至120公里。需要指出的是因傳輸距離的不同,光纖收發器本身的發射功率、接收靈敏度和使用波長也會不一樣。 如5公里光纖收發器的發射功率一般在-20~-14db之間,接收靈敏度為-30db,使用1310nm的波長;而120公里光纖收發器的發射功率多在-3~0dB之間,接收靈敏度小於-36dB,使用1550nm的波長。

按光纖數量來分

可以分為單纖光纖收發器和雙纖光纖收發器。顧名思義,單纖設備可以節省一半的光纖,即在一根光纖上實現數據的接收和發送,在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產品採用了波分復用的技術,使用的波長多為1310nm和1550nm。隨著單纖光纖收發器使用的不斷增多,產品已經成熟穩定。

按電源來分

可以分為內置電源和外置電源兩種。其中內置開關電源為電信級電源,而外置變壓器電源多使用在民用設備上。前者的優勢在於能支持超寬的電源電壓,更好地實現穩壓、濾波和設備電源保護,減少機械式接觸造成的外置故障點;後者的優勢在於設備體積小巧和價格便宜。

另外從設備供電電壓類型來分,有交流220V、110V、60V;直流-48V、24V等。

按網管來分

可以分為網管型光纖收發器和非網管型光纖收發器。隨著網路向著可運營可管理的方向發展,大多數運營商都希望自己網路中的所有設備均能做到可遠程網管的程度,光纖收發器產品與交換機、路由器一樣也逐步向這個方向發展。對於可網管的光纖收發器還可以細分為局端可網管和用戶端可網管。局端可網管的光纖收發器主要是機架式產品,多採用主從式的管理結構,即一個主網管模塊可串聯N個從網管模塊,每個從網管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發器的狀態信息,向主網管模塊提交。主網管模塊一方面需要輪詢自己機架上的網管信息,另一方面還需收集所有從子架上的信息,然後匯總並提交給網管伺服器。如烽火網路公司所提供的OL200系列網管型光纖收發器產品支持1(主)+9(從)的網管結構,一次性最多可管理150(局端可管理收發器模塊)+150(用戶端可管理收發器)台光纖收發器。  

用戶端網管主要可以分為三種方式:

第一種是局端的光纖收發器可以檢測到光口上的光功率,因此當光路上出現問題時可根據光功率來判斷是光纖上的問題還是用戶端設備的故障;

第二種是在局端和客戶端設備之間運行特定的協議,協議負責向局端發送客戶端的狀態信息,通過局端設備的CPU來處理這些狀態信息,並提交給網管伺服器,同時局端設備還可以實現對客戶端設備的遠程配置和遠程重啟;

第三種是在用戶端的光纖收發器上加裝主控CPU,這樣網管系統一方面可以監控到用戶端設備的工作狀態,另外也可以實現遠程配置和遠程重啟。在這三種用戶端網管方式中,第一種嚴格來說只是對用戶端設備進行遠程監控,而第二和第三種可以做到真正的遠程網管。
  
烽火網路光纖收發器對用戶端的網管同時採用了第二和第三種方式,由於採用自主開發的晶元,集成度更高,使遠端管理更加方便。網管系統是基於SNMP網路協議上開發的,支持包括Web、Telnet、CLI等多種管理方式。管理內容多包括配置光纖收發器的工作模式,監視光纖收發器的模塊類型、工作狀態、機箱溫度、電源狀態、輸出電壓等等。隨著運營商對設備網管的需求愈來愈多,相信光纖收發器的網管將更加實用和智能。

光纖收發器應用範圍

本質上光纖收發器只是完成不同介質間的數據轉換,可以實現0-120Km內兩台交換機或計算機之間的連接,但實際應用卻有著更多的擴展。

1、 實現交換機之間的互聯。
2、 實現交換機和計算機之間的互聯。
3、 實現計算機之間的互聯。
4、 傳輸中繼:當實際傳輸距離超過收發器的標稱傳輸距離,特 別是實際傳輸距離超過120Km的時候,在現場條件允許的情況下,採用2台收發器背對背進行中繼或採用光-光轉換器進行中繼,是一種很經濟有效的解決方案。
5、 單多模轉換:當網路間出現需要單多模光纖連接時,可以用1台多模收發器和1台單模收發器背對背連接,解決了單多模光纖轉換的問題。
6、 波分復用傳輸:當長距離光纜資源不足,為了提高光纜的使用率,降低造價,可將收發器和波分復用器配合使用,讓兩路信息在同一對光纖上傳輸。

光纖收發器選購原則

在實際的採購中,企業考慮的一個重要的因素是價格,特別是中小型的企業和SOHO辦公。我們認為,幾百元的產品足以滿足一般的企業的需求了,除非是特殊的行業,例如電信、軍事等。當然,除價格外同時還必須考慮產品與周邊環境相容性的配合及產品本身的穩定性、可靠性,否則價格再低,買了也沒有用。為了使大家能挑到好的產品,把一些採購要點羅列如下:

(1)看看它本身是否可支持全雙工及半雙工,因為市面上有些晶元,目前只能使用全雙工環境,無法支持半雙工,若接至其他品牌的交換機(N-Way Switch)或集線器(HUB),其又使用半雙工模式,則一定會造成嚴重的衝撞及丟包。

(2)看看它是否與其他光纖接頭做過連接測試,目前市面上的光纖收發器收發器愈來愈多,如不同品牌的收發器相互的兼容性事前沒做過測試則也會產生丟包、傳輸時間過長、忽快忽慢等現象。

(3)看看它有否防範丟包的安全裝置,因為很多廠商在製作光纖收發器時,為了減低成本,往往採用寄存器(Register)數據傳輸模式,這種方式最大的缺點,就是數據傳輸時會不穩,造成丟包,而最佳的方式就是採用緩衝線路設計,可安全避免數據丟包。

(4)看看產品是否有做溫度測試,因為光纖收發器本身使用時會產生高熱,再加上其安裝的環境通常在戶外,故溫度過高時(不能大於50°C),光纖收發器是否可正常運作,是用戶非常重要考慮的因素!允許的最高工作溫度是多少?對於一給需要長期運行的設備此項非常值得我們關注!

(5)看看產品是否有符合IEEE802.3標準?光纖收發器如符合IEEE802.3標準,如果不符合該標準,那麼肯定會存在兼容性的問題。

(6)衡量一下廠家的售後服務,試想一下,如果你的設備壞了,廠家幾天都沒有解決問題,你的損失是多少啊?所以為了使售後服務能及時及早的響應,建議大家選擇當地區具有實力雄厚、技術力量高超、信譽良好的專業公司。也只有專業公司的技術工程師排除故障的經驗比較豐富、檢測故障的工具比較先進!

(7)選購時仔細觀察產品的外型,看看產品的光纖模塊外殼有否舊、有否光澤又或者是有否磨損痕迹。現今市場上有不少廠商為了謀取暴利,在光纖收發器、光纖交換機等設備上使用了二手或舊的光纖模塊,使用這些二手光纖模塊的產品,對網路傳輸造成極大的隱患,如:光纖模塊的光路受到污染,對信號傳輸必定受到影響,傳輸質量的下降。而傳輸質量下降,對接收的靈敏度也造成降低,也會造成數據丟包的現象。再加上使用了二手的光纖模塊,在使用壽命上也會打了折扣,隨時出現零件失效等情況。

光纖收發器使用注意事項

光纖收發器有多種不同的分類,而實際使用中大多注意的是按光纖接頭不同而區分的類別:SC接頭光纖收發器和FC/ST接頭光纖收發器。

在使用光纖收發器連接不同的設備時,必須注意使用的埠不同。

1、 光纖收發器到100BASE-TX設備(交換機,集線器)的連接:

確認雙絞線的長度最長不超過100米;

連接雙絞線的一端到光纖收發器的RJ-45口(Uplink口),另一端到100BASE-TX設(交換機,集線器)的 RJ- 45口(普通口)。

2、 光纖收發器到100BASE-TX設備(網卡)的連接:

確認雙絞線的長度最長不超過100米;

連接雙絞線的一端到光纖收發器的RJ-45口(100BASE-TX口),另一端到網卡的RJ-45口。

3、光纖收發器到100BASE-FX的連接:

確認光纖長度沒有超出設備能提供的距離範圍;

光纖的一端連光纖收發器的SC/FC/ST接頭,另一端連接100BASE-FX設備的SC/ST接頭。

另外需要補充的是很多用戶在使用光纖收發器時認為:只要光纖的長度在單模光纖或多模光纖所能支持的最大距離內就可以正常使用。其實這是一種錯誤的認識,這種認識只有在連接的設備都是全雙工的設備時才是正確的,當有半雙工的設備時,光纖的傳輸距離就有一定的限制了。

光纖設備 -光纖放大器
光纖設備光纖放大器
1550nm摻餌(Er)光纖放大器(EDFA),摻餌光纖放大器為數字、模擬以及相干光通信的中繼器,可傳輸不同的碼率,並可以同時傳輸若干波長的光信號。在光纖網路升級中,由模擬信號轉換為數字信號、由低碼率改為高碼率,系統採用光波復用技術擴容時,都不必改變摻餌放大器的線路和設備。摻餌放大器可作為光接收機的前置放大器,光發射機的後置放大器及光源器件的補償放大器。
光纖設備 -光纖感測器
光纖設備光纖感測器
光纖感測技術是伴隨著光通信技術的發展而逐步形成的。

光纖感測器與傳統的各類感測器相比有一系列獨特的優點,如靈敏度高,抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好,防爆,光路有可撓曲性,便於與計算機聯接,結構簡單,體積小,重量輕,耗電少等。

光纖感測器按感測原理可分為功能型和非功能型。

功能型光纖感測器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件,所以也稱感測型光纖感測器,或全光纖感測器。

非功能型光纖感測器是利用其它敏感元件感受被測量的變化,光纖僅作為傳輸介質,傳輸來自遠處或難以接近場所的光信號.所以也稱為傳光型感測器.或混合型感測器。

光纖感測器按被調製的光波參數不同可分為:
強度調製光纖感測器
相位調製光纖感測器
頻率調製光纖感測器
偏振調製光纖感測器
波長(顏色)調製光纖感測器

光纖設備 -主要廠商

AMP
CommScope
立孚
飛凌
FGT
SunnyGreen
D-Link
鼎志
IBM
Nexans

光纖設備 -參考資料
http://publish.it168.com/cword/2074.shtml

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