تتضمن المحولات الضوئية المستخدمة بشكل شائع في محولات Ethernet SFP، وGBIC، وXFP، وXENPAK.
أسمائهم الإنجليزية الكاملة:
SFP: جهاز إرسال واستقبال صغير الحجم قابل للتوصيل، جهاز إرسال واستقبال صغير الحجم قابل للتوصيل
GBIC: محول واجهة جيجابت، محول واجهة جيجابت إيثرنت
XFP: جهاز إرسال واستقبال صغير الحجم بسرعة 10 جيجابت وقابل للتوصيل وواجهة إيثرنت بسرعة 10 جيجابت
جهاز إرسال واستقبال صغير الحجم قابل للتوصيل
XENPAK: حزمة مجموعة جهاز إرسال واستقبال لواجهة إيثرنت 10 جيجابت باكاج 10 جيجابت إيثرنت.
موصل الألياف الضوئية
يتكون موصل الألياف الضوئية من ألياف بصرية وقابس على طرفي الألياف الضوئية، ويتكون القابس من دبوس وهيكل قفل محيطي.وفقًا لآليات القفل المختلفة، يمكن تقسيم موصلات الألياف الضوئية إلى نوع FC ونوع SC ونوع LC ونوع ST ونوع KTRJ.
يعتمد موصل FC آلية قفل الخيط، وهو موصل متحرك من الألياف الضوئية تم اختراعه سابقًا ويستخدم كثيرًا.
SC هو مفصل مستطيل تم تطويره بواسطة NTT.يمكن توصيله وفصله مباشرة دون اتصال لولبي.بالمقارنة مع موصل FC، فهو يحتوي على مساحة تشغيل صغيرة وسهل الاستخدام.تعتبر منتجات Ethernet المنخفضة شائعة جدًا.
LC هو موصل SC صغير الحجم تم تطويره بواسطة LUCENT.إنه ذو حجم أصغر وقد تم استخدامه على نطاق واسع في النظام.إنه اتجاه لتطوير موصلات الألياف الضوئية النشطة في المستقبل.تعتبر منتجات Ethernet المنخفضة شائعة جدًا.
تم تطوير موصل ST بواسطة AT&T ويستخدم آلية قفل من نوع الحربة.المعلمات الرئيسية تعادل موصلات FC وSC، ولكنها لا تستخدم بشكل شائع في الشركات.يتم استخدامه عادةً للأجهزة متعددة الأوضاع للاتصال بالمصنعين الآخرين ويستخدم أكثر عند الإرساء.
دبابيس KTRJ مصنوعة من البلاستيك.يتم وضعها بواسطة دبابيس الصلب.مع زيادة عدد مرات التزاوج، سوف تبلى أسطح التزاوج، كما أن ثباتها على المدى الطويل ليس بنفس جودة موصلات الدبوس الخزفية.
معرفة الألياف
الألياف الضوئية هي موصل ينقل موجات الضوء.يمكن تقسيم الألياف الضوئية إلى ألياف أحادية الوضع وألياف متعددة الأوضاع من وضع النقل البصري.
في الألياف أحادية الوضع، يوجد وضع أساسي واحد فقط للنقل البصري، وهو أن الضوء ينتقل فقط على طول النواة الداخلية للألياف.نظرًا لتجنب تشتت الوضع تمامًا ونطاق نقل الألياف أحادية الوضع واسع، فهو مناسب للاتصالات عالية السرعة والألياف لمسافات طويلة.
هناك أوضاع متعددة للإرسال البصري في الألياف متعددة الأوضاع.بسبب التشتت أو الانحرافات، تتميز هذه الألياف بأداء إرسال ضعيف، ونطاق تردد ضيق، ومعدل إرسال صغير، ومسافة قصيرة.
المعلمات المميزة للألياف الضوئية
يتم رسم هيكل الألياف الضوئية بواسطة قضبان ألياف الكوارتز الجاهزة.يبلغ القطر الخارجي للألياف متعددة الأوضاع والألياف أحادية الوضع المستخدمة للاتصال 125 ميكرومتر.
ينقسم الجسم النحيف إلى منطقتين: الطبقة الأساسية والكسوة.القطر الأساسي للألياف أحادية الوضع هو 8 ~ 10μm، والقطر الأساسي للألياف متعددة الأوضاع له مواصفتان قياسيتان.أقطار النواة هي 62.5μm (المعيار الأمريكي) و50μm (المعيار الأوروبي).
يتم وصف مواصفات ألياف الواجهة على النحو التالي: 62.5 ميكرومتر / 125 ميكرومتر من الألياف متعددة الأوضاع، حيث يشير 62.5 ميكرومتر إلى القطر الأساسي للألياف و125 ميكرومتر إلى القطر الخارجي للألياف.
تستخدم الألياف أحادية الوضع طولًا موجيًا يبلغ 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر.
تستخدم الألياف متعددة الأوضاع في الغالب ضوءًا بطول 850 نانومتر.
يمكن تمييز اللون عن الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع.الجسم الخارجي من الألياف أحادي الوضع باللون الأصفر، والجسم الخارجي من الألياف متعدد الأوضاع باللون البرتقالي والأحمر.
منفذ جيجابت الضوئية
يمكن أن تعمل منافذ جيجابت الضوئية في كل من الوضعين القسري والتفاوض الذاتي.في مواصفات 802.3، يدعم منفذ Gigabit البصري معدل 1000M فقط، ويدعم وضعي مزدوج مزدوج الاتجاه (كامل) ونصف مزدوج (نصفي).
يتمثل الاختلاف الأساسي بين التفاوض التلقائي والفرض في أن تدفقات التعليمات البرمجية المرسلة عندما يقوم الاثنان بإنشاء رابط فعلي مختلفان.يرسل وضع التفاوض التلقائي الكود / C / وهو دفق كود التكوين، بينما يرسل وضع الإجبار الكود / I / وهو دفق الكود الخامل.
عملية التفاوض التلقائي على منفذ جيجابت البصري
أولاً، يتم ضبط كلا الطرفين على وضع التفاوض التلقائي
يرسل الطرفان تدفقات /C/الكود لبعضهما البعض.في حالة استلام 3 أكواد /C/ متتالية وتطابق تدفقات الأكواد المستلمة مع وضع العمل المحلي، فإنها ستعود إلى الطرف الآخر بكود /C/ مع استجابة Ack.بعد تلقي رسالة Ack، يعتبر النظير أنه يمكن للاثنين التواصل مع بعضهما البعض ويقوم بتعيين المنفذ على حالة UP.
ثانيًا، قم بتعيين نهاية واحدة للتفاوض التلقائي ونهاية واحدة إلزامية
يرسل الطرف المفاوض ذاتيًا / C / دفقًا، ويرسل الطرف القسري / I / دفقًا.لا يمكن للنهاية القسرية أن تزود الطرف المحلي بمعلومات التفاوض الخاصة بالطرف المحلي، ولا يمكنها إرجاع استجابة Ack إلى الطرف البعيد، لذا فإن نهاية التفاوض الذاتي تكون لأسفل.ومع ذلك، يمكن لنهاية الإجبار نفسها التعرف على الكود / C /، وترى أن نهاية النظير هي منفذ يطابق نفسه، لذلك يتم تعيين منفذ النهاية المحلي مباشرة على حالة UP.
ثالثًا، يتم ضبط كلا الطرفين على وضع القوة
يرسل كلا الطرفين / أنا / تيار لبعضهما البعض.بعد تلقي الدفق / I /، يعتبر أحد الطرفين أن النظير هو منفذ يطابق نفسه، ويقوم مباشرة بتعيين المنفذ المحلي على حالة UP.
كيف تعمل الألياف؟
تتكون الألياف الضوئية المخصصة للاتصالات من خيوط زجاجية تشبه الشعر ومغطاة بطبقة بلاستيكية واقية.يتكون الخيط الزجاجي بشكل أساسي من جزأين: قطر أساسي من 9 إلى 62.5 ميكرومتر، ومادة زجاجية ذات معامل انكسار منخفض يبلغ قطرها 125 ميكرومتر.وعلى الرغم من وجود بعض الأنواع الأخرى من الألياف الضوئية حسب المواد المستخدمة والأحجام المختلفة، إلا أنه تم ذكر أكثرها شيوعًا هنا.ينتقل الضوء في الطبقة الأساسية للألياف في وضع "الانعكاس الداخلي الكلي"، أي أنه بعد دخول الضوء إلى أحد طرفي الألياف، ينعكس ذهابًا وإيابًا بين واجهات النواة والكسوة، ثم ينتقل إلى الطبقة الأساسية للألياف. الطرف الآخر من الألياف.تسمى الألياف الضوئية التي يبلغ قطرها الأساسي 62.5 ميكرومتر والقطر الخارجي للكسوة 125 ميكرومتر ضوء 62.5 / 125 ميكرومتر.
ما هو الفرق بين الألياف المتعددة الأوضاع والألياف أحادية الوضع؟
المتعدد:
تسمى الألياف التي يمكنها نشر مئات إلى آلاف الأوضاع أليافًا متعددة الأوضاع (MM).وفقًا للتوزيع الشعاعي لمؤشر الانكسار في القلب والكسوة، يمكن تقسيمه إلى ألياف متعددة الأوضاع متدرجة وألياف متعددة الأوضاع متدرجة.تقريبًا جميع أحجام الألياف متعددة الأوضاع هي 50/125 ميكرومتر أو 62.5/125 ميكرومتر، وعرض النطاق الترددي (كمية المعلومات المنقولة بواسطة الألياف) عادة ما يكون 200 ميجاهرتز إلى 2 جيجاهرتز.يمكن لأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية متعددة الأوضاع الإرسال لمسافة تصل إلى 5 كيلومترات عبر الألياف متعددة الأوضاع.استخدم الصمام الثنائي الباعث للضوء أو الليزر كمصدر للضوء.
وضع فردي:
تسمى الألياف التي يمكنها نشر نمط واحد فقط بالألياف أحادية الوضع.يشبه ملف تعريف معامل الانكسار للألياف القياسية أحادية الوضع (SM) تلك الموجودة في الألياف من النوع المتدرج، باستثناء أن القطر الأساسي أصغر بكثير من قطر الألياف متعددة الأوضاع.
حجم الألياف أحادية الوضع هو 9-10 / 125 ميكرومتر، ولها خصائص عرض النطاق الترددي اللانهائي وفقدان أقل من الألياف متعددة الأوضاع.تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية أحادية الوضع في الغالب للإرسال لمسافات طويلة، حيث تصل أحيانًا إلى 150 إلى 200 كيلومتر.استخدم LD أو LED مع خط طيفي ضيق كمصدر للضوء.
الفرق والاتصال:
يمكن عادةً تشغيل المعدات ذات الوضع الواحد على ألياف أحادية الوضع أو ألياف متعددة الأوضاع، في حين تقتصر المعدات متعددة الأوضاع على العمل على ألياف متعددة الأوضاع.
ما هو فقدان الإرسال عند استخدام الكابلات الضوئية؟
يعتمد ذلك على الطول الموجي للضوء المرسل ونوع الألياف المستخدمة.
الطول الموجي 850 نانومتر للألياف متعددة الأوضاع: 3.0 ديسيبل / كم
الطول الموجي 1310 نانومتر للألياف متعددة الأوضاع: 1.0 ديسيبل / كم
الطول الموجي 1310 نانومتر للألياف أحادية الوضع: 0.4 ديسيبل / كم
الطول الموجي 1550 نانومتر للألياف أحادية الوضع: 0.2 ديسيبل / كم
ما هو GBIC؟
GBIC هو اختصار لـ Giga Bitrate Interface Converter، وهو جهاز واجهة يحول الإشارات الكهربائية جيجابت إلى إشارات بصرية.تم تصميم GBIC للتوصيل الساخن.GBIC هو منتج قابل للتبديل يتوافق مع المعايير الدولية.تحتل محولات Gigabit المصممة بواجهة GBIC حصة سوقية كبيرة في السوق نظرًا لتبادلها المرن.
ما هو SFP؟
SFP هو اختصار لـ SMALL FORM PLUGGABLE، والذي يمكن فهمه ببساطة على أنه نسخة مطورة من GBIC.يتم تقليل حجم وحدة SFP بمقدار النصف مقارنة بوحدة GBIC، ويمكن زيادة عدد المنافذ إلى أكثر من الضعف على نفس اللوحة.الوظائف الأخرى لوحدة SFP هي في الأساس نفس وظائف GBIC.يطلق بعض مصنعي المحولات على وحدة SFP اسم mini-GBIC (MINI-GBIC).
يجب أن تدعم الوحدات الضوئية المستقبلية التوصيل السريع، أي أنه يمكن توصيل الوحدة أو فصلها عن الجهاز دون قطع مصدر الطاقة.نظرًا لأن الوحدة الضوئية قابلة للتوصيل السريع، يمكن لمديري الشبكة ترقية النظام وتوسيعه دون إغلاق الشبكة.المستخدم لا يحدث أي فرق.تعمل إمكانية التبديل السريع أيضًا على تبسيط الصيانة الشاملة وتمكين المستخدمين النهائيين من إدارة وحدات الإرسال والاستقبال الخاصة بهم بشكل أفضل.في الوقت نفسه، وبسبب أداء التبديل السريع هذا، تتيح هذه الوحدة لمديري الشبكات وضع خطط شاملة لتكاليف جهاز الإرسال والاستقبال ومسافات الارتباط وجميع طبولوجيا الشبكة بناءً على متطلبات ترقية الشبكة، دون الحاجة إلى استبدال لوحات النظام بالكامل.
الوحدات البصرية التي تدعم هذا التبديل السريع متاحة حاليًا في GBIC وSFP.نظرًا لأن SFP وSFF لهما نفس الحجم تقريبًا، فيمكن توصيلهما مباشرة بلوحة الدائرة، مما يوفر المساحة والوقت على العبوة، كما أن لديهما مجموعة واسعة من التطبيقات.ولذلك، فإن تطورها المستقبلي يستحق التطلع إليه، بل وقد يهدد سوق SFF.
تستخدم الوحدة الضوئية ذات الحزمة الصغيرة SFF (عامل الشكل الصغير) بصريات دقيقة متقدمة وتكنولوجيا تكامل الدوائر، وحجمها هو نصف حجم وحدة إرسال واستقبال الألياف الضوئية المزدوجة SC (1X9) العادية، والتي يمكنها مضاعفة عدد المنافذ الضوئية في نفس المساحة.زيادة كثافة منفذ الخط وتقليل تكلفة النظام لكل منفذ.ونظرًا لأن وحدة الحزمة الصغيرة SFF تستخدم واجهة KT-RJ مشابهة للشبكة النحاسية، فإن الحجم هو نفس الواجهة النحاسية لشبكة الكمبيوتر الشائعة، مما يفضي إلى انتقال معدات الشبكة القائمة على النحاس إلى ألياف عالية السرعة الشبكات البصرية.لتلبية الزيادة الكبيرة في متطلبات النطاق الترددي للشبكة.
نوع واجهة جهاز اتصال الشبكة
واجهة بي ان سي
تشير واجهة BNC إلى واجهة الكابل المحوري.يتم استخدام واجهة BNC لتوصيل الكابل المحوري بمقاومة 75 أوم.يوفر قناتين للاستقبال (RX) والإرسال (TX).يتم استخدامه لتوصيل الإشارات غير المتوازنة.
واجهة الألياف
واجهة الألياف هي واجهة مادية تستخدم لتوصيل كابلات الألياف الضوئية.عادة ما تكون هناك عدة أنواع مثل SC، ST، LC، FC.بالنسبة للاتصال 10Base-F، يكون الموصل عادةً من النوع ST، ويتم توصيل الطرف الآخر FC بلوحة تصحيح الألياف الضوئية.FC هو اختصار FerruleConnector.طريقة التعزيز الخارجي عبارة عن غلاف معدني وطريقة التثبيت عبارة عن زر لولبي.تُستخدم واجهة ST عادةً لـ 10Base-F، وعادةً ما تُستخدم واجهة SC لـ 100Base-FX وGBIC، وعادةً ما تُستخدم واجهة LC لـ SFP.
واجهة RJ-45
تعد واجهة RJ-45 هي الواجهة الأكثر استخدامًا لشبكة Ethernet.RJ-45 هو اسم شائع الاستخدام، ويشير إلى التقييس بواسطة IEC (60) 603-7، باستخدام 8 مواضع (8 دبابيس) محددة بواسطة معيار الموصل الدولي.مقبس أو قابس معياري.
واجهة RS-232
تعد واجهة RS-232-C (المعروفة أيضًا باسم EIA RS-232-C) هي واجهة الاتصال التسلسلية الأكثر استخدامًا.وهو معيار للاتصالات التسلسلية تم تطويره بشكل مشترك من قبل جمعية صناعة الإلكترونيات الأمريكية (EIA) في عام 1970 بالاشتراك مع أنظمة Bell وشركات تصنيع المودم ومصنعي محطات الكمبيوتر.اسمها الكامل هو "معيار تكنولوجيا واجهة تبادل البيانات الثنائية التسلسلية بين المعدات الطرفية للبيانات (DTE) ومعدات اتصالات البيانات (DCE)".وينص المعيار على استخدام موصل DB25 ذو 25 سنًا لتحديد محتوى الإشارة لكل طرف من الموصل، بالإضافة إلى مستوى الإشارات المختلفة.
واجهة RJ-11
واجهة RJ-11 هي ما نسميه عادةً واجهة خط الهاتف.RJ-11 هو اسم عام للموصل الذي طورته شركة Western Electric.يتم تعريف مخططه على أنه جهاز اتصال ذو 6 أسنان.كان يُسمى في الأصل WExW، حيث تعني x "إبرة نشطة" أو جهة اتصال أو خيوط.على سبيل المثال، يحتوي WE6W على جميع جهات الاتصال الستة، مرقمة من 1 إلى 6، وتستخدم واجهة WE4W 4 دبابيس فقط، ولا يتم استخدام جهات الاتصال الخارجية (1 و 6)، وتستخدم WE2W فقط الدبوسين الأوسطين (أي لواجهة خط الهاتف) .
CWDM وDWDM
مع النمو السريع لخدمات بيانات IP على الإنترنت، زاد الطلب على عرض النطاق الترددي لخط النقل.على الرغم من أن تقنية DWDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف) هي الطريقة الأكثر فعالية لحل مشكلة توسيع عرض النطاق الترددي للخط، إلا أن تقنية CWDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن) تتمتع بمزايا مقارنة بـ DWDM من حيث تكلفة النظام وقابلية الصيانة.
ينتمي كل من CWDM وDWDM إلى تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي، ويمكنهما دمج أطوال موجية مختلفة من الضوء في ألياف أحادية النواة ونقلها معًا.
أحدث معايير الاتحاد الدولي للاتصالات لـ CWDM هو G.695، الذي يحدد 18 قناة ذات طول موجي بفاصل 20 نانومتر من 1271 نانومتر إلى 1611 نانومتر.وبالنظر إلى تأثير ذروة الماء للألياف الضوئية العادية G.652، يتم استخدام 16 قناة بشكل عام.نظرًا للتباعد الكبير بين القنوات، فإن أجهزة تعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال والليزر أرخص من أجهزة DWDM.
يحتوي الفاصل الزمني لقناة DWDM على فترات زمنية مختلفة مثل 0.4 نانومتر، 0.8 نانومتر، 1.6 نانومتر، وما إلى ذلك. الفاصل الزمني صغير وهناك حاجة إلى أجهزة تحكم إضافية في الطول الموجي.ولذلك، فإن المعدات المعتمدة على تقنية DWDM أكثر تكلفة من المعدات المعتمدة على تقنية CWDM.
الثنائي الضوئي PIN عبارة عن طبقة من مادة من النوع N مشوبة بخفة بين أشباه الموصلات من النوع P والنوع N مع تركيز عالي للمنشطات، وهو ما يسمى الطبقة I (الجوهرية).نظرًا لأنه مخدر قليلاً، يكون تركيز الإلكترون منخفضًا جدًا، وتتشكل طبقة استنفاد واسعة بعد الانتشار، مما يمكن أن يحسن سرعة الاستجابة وكفاءة التحويل.
لا تحتوي الثنائيات الضوئية الانهيارية APD على تحويل بصري / كهربائي فحسب، بل تحتوي أيضًا على تضخيم داخلي.يتم التضخيم من خلال تأثير الانهيار الجليدي داخل الأنبوب.APD هو الثنائي الضوئي مع الكسب.عندما تكون حساسية جهاز الاستقبال البصري عالية، يكون APD مفيدًا في تمديد مسافة الإرسال للنظام.