Оптичните комутатори, които обикновено се използват в Ethernet комутаторите, включват SFP, GBIC, XFP и XENPAK.
Техните пълни английски имена:
SFP: Pluggable приемо-предавател с малък форм-фактор, Pluggable трансивър с малък форм-фактор
GBIC: GigaBit Interface Converter, Gigabit Ethernet Interface Converter
XFP: 10-Gigabit smallForm-factor Pluggable трансивър 10 Gigabit Ethernet интерфейс
Малък пакет щепсел трансивър
XENPAK: 10-Gigabit EtherNetTransceiverPacKage 10 Gigabit Ethernet интерфейс трансивър комплект пакет.
Конекторът за оптични влакна
Конекторът за оптични влакна се състои от оптично влакно и щепсел в двата края на оптичното влакно, а щепселът е съставен от щифт и периферна заключваща структура.Според различните механизми за заключване оптичните конектори могат да бъдат разделени на тип FC, тип SC, тип LC, тип ST и тип KTRJ.
FC конекторът използва механизъм за заключване на резба, това е подвижен конектор за оптични влакна, който е изобретен по-рано и се използва най-често.
SC е правоъгълна става, разработена от NTT.Може да се включва и изключва директно без винтова връзка.В сравнение с FC конектора, той има малко работно пространство и е лесен за използване.Ethernet продуктите от нисък клас са много разпространени.
LC е мини-тип SC конектор, разработен от LUCENT.Той има по-малък размер и е широко използван в системата.Това е посока за развитие на оптични активни конектори в бъдеще.Ethernet продуктите от нисък клас са много разпространени.
ST конекторът е разработен от AT & T и използва заключващ механизъм от тип байонет.Основните параметри са еквивалентни на FC и SC конекторите, но не се използват често в компаниите.Обикновено се използва за многомодови устройства за свързване с други производители Използва се повече при докинг.
Щифтовете на KTRJ са пластмасови.Позиционират се чрез стоманени щифтове.С увеличаването на броя на свързванията, свързващите повърхности ще се износват и тяхната дългосрочна стабилност не е толкова добра, колкото тази на керамичните щифтови съединители.
Познаване на фибрите
Оптичното влакно е проводник, който предава светлинни вълни.Оптичните влакна могат да бъдат разделени на едномодови влакна и многомодови влакна от режима на оптично предаване.
В едномодовото влакно има само един основен режим на оптично предаване, тоест светлината се предава само по вътрешната сърцевина на влакното.Тъй като дисперсията на режима е напълно избегната и лентата на предаване на едномодовото влакно е широка, то е подходящо за високоскоростна и влакнеста комуникация на дълги разстояния.
Има множество режими на оптично предаване в многомодовото влакно.Поради дисперсия или аберации, това влакно има лоша производителност на предаване, тясна честотна лента, ниска скорост на предаване и късо разстояние.
Характеристики на оптични влакна
Структурата на оптичното влакно е изготвена от предварително изработени пръти от кварцово влакно.Външният диаметър на многомодовото влакно и едномодовото влакно, използвани за комуникация, е 125 μm.
Тънкото тяло е разделено на две области: сърцевина и облицовъчен слой.Диаметърът на сърцевината на едномодовото влакно е 8 ~ 10 μm, а диаметърът на сърцевината на многомодовото влакно има две стандартни спецификации.Диаметърът на ядрото е 62,5 μm (американски стандарт) и 50 μm (европейски стандарт).
Спецификациите на интерфейсното влакно са описани, както следва: 62,5 μm / 125 μm многомодово влакно, където 62,5 μm се отнася за диаметъра на сърцевината на влакното, а 125 μm се отнася за външния диаметър на влакното.
Едномодовото влакно използва дължина на вълната от 1310 nm или 1550 nm.
Многомодовите влакна използват предимно 850 nm светлина.
Цветът може да се разграничи от едномодово влакно и многомодово влакно.Външното тяло на едномодовото влакно е жълто, а външното тяло на многомодовото влакно е оранжево-червено.
Гигабитов оптичен порт
Гигабитовите оптични портове могат да работят както в принудителен, така и в режим на самодоговаряне.В спецификацията 802.3 гигабитовият оптичен порт поддържа само скорост от 1000M и поддържа два режима на пълен дуплекс (Full) и полудуплекс (Half).
Най-фундаменталната разлика между автоматичното договаряне и форсирането е, че кодовите потоци, изпратени, когато двете установяват физическа връзка, са различни.Режимът на автоматично договаряне изпраща код / C /, който е потокът от кодове за конфигурация, докато режимът на принудително изпращане на код / I /, който е неактивният кодов поток.
Процес на автоматично договаряне на гигабитов оптичен порт
Първо, двата края са настроени на режим на автоматично договаряне
Двете страни изпращат /C/ кодови потоци една на друга.Ако са получени 3 последователни / C / кода и получените кодови потоци съответстват на локалния работен режим, те ще се върнат на другата страна с / C / код с отговор Ack.След получаване на съобщението Ack партньорът счита, че двамата могат да комуникират помежду си и настройва порта в състояние UP.
Второ, задайте един край на автоматично договаряне и един край на задължително
Самодоговарящият край изпраща / C / поток, а принуждаващият край изпраща / I / поток.Принуждаващият край не може да предостави на локалния край информацията за преговори на локалния край, нито може да върне Ack отговор на отдалечения край, така че краят за самодоговаряне е НАДОЛУ.Самият принудителен край обаче може да идентифицира /C/ кода и счита, че партньорският край е порт, който съвпада със себе си, така че локалният краен порт е директно настроен на състояние UP.
Трето, двата края са настроени на принудителен режим
И двете страни изпращат / I / поток една на друга.След получаване на потока / I /, единият край счита партньора за порт, който съответства на себе си, и директно настройва локалния порт в състояние UP.
Как действат фибрите?
Оптичните влакна за комуникация се състоят от подобни на косми стъклени нишки, покрити със защитен пластмасов слой.Стъклената нишка по същество се състои от две части: диаметър на сърцевината от 9 до 62,5 μm и стъклен материал с нисък индекс на пречупване с диаметър 125 μm.Въпреки че има някои други видове оптични влакна според използваните материали и различните размери, тук са споменати най-често срещаните.Светлината се предава в основния слой на влакното в режим на „пълно вътрешно отражение“, т.е. след като светлината навлезе в единия край на влакното, тя се отразява напред-назад между интерфейсите на сърцевината и обвивката и след това се предава към другия край на влакното.Оптично влакно с диаметър на сърцевината 62,5 μm и външен диаметър на обвивката 125 μm се нарича 62,5 / 125 μm светлина.
Каква е разликата между многомодово и едномодово влакно?
Многомодов:
Влакната, които могат да разпространяват стотици до хиляди модове, се наричат многомодови (MM) влакна.Според радиалното разпределение на индекса на пречупване в сърцевината и обвивката, той може да бъде разделен на стъпаловидни многомодови влакна и градирани многомодови влакна.Почти всички размери на многомодовото влакно са 50/125 μm или 62,5 / 125 μm, а честотната лента (количеството информация, предавана от влакното) обикновено е 200 MHz до 2 GHz.Многомодовите оптични приемо-предаватели могат да предават до 5 километра през многомодово влакно.Използвайте светоизлъчващ диод или лазер като източник на светлина.
Единичен режим:
Влакната, които могат да разпространяват само един мод, се наричат едномодови влакна.Профилът на индекса на пречупване на стандартните едномодови (SM) влакна е подобен на този на стъпаловидни влакна, с изключение на това, че диаметърът на сърцевината е много по-малък от този на многомодовите влакна.
Размерът на едномодовото влакно е 9-10 / 125 μm и има характеристиките на безкрайна честотна лента и по-ниски загуби от многомодовото влакно.Едномодовите оптични приемо-предаватели се използват най-вече за предаване на дълги разстояния, понякога достигащи 150 до 200 километра.Използвайте LD или LED с тясна спектрална линия като източник на светлина.
Разлика и връзка:
Едномодовото оборудване обикновено може да работи с едномодово влакно или многомодово влакно, докато многомодовото оборудване е ограничено да работи с многомодово влакно.
Каква е загубата на предаване при използване на оптични кабели?
Това зависи от дължината на вълната на предаваната светлина и вида на използваното влакно.
850nm дължина на вълната за многомодово влакно: 3,0 dB/km
1310nm дължина на вълната за многомодово влакно: 1,0 dB/km
1310nm дължина на вълната за едномодово влакно: 0,4 dB/km
1550nm дължина на вълната за едномодово влакно: 0,2 dB/km
Какво е GBIC?
GBIC е съкращението на Giga Bitrate Interface Converter, което е интерфейсно устройство, което преобразува гигабитови електрически сигнали в оптични сигнали.GBIC е проектиран за горещо включване.GBIC е взаимозаменяем продукт, който отговаря на международните стандарти.Гигабитовите комутатори, проектирани с GBIC интерфейс, заемат голям пазарен дял на пазара поради техния гъвкав обмен.
Какво е SFP?
SFP е съкращението на SMALL FORM PLUGGABLE, което може просто да се разбира като надстроена версия на GBIC.Размерът на SFP модула е намален наполовина в сравнение с GBIC модула, а броят на портовете може да бъде повече от удвоен на същия панел.Другите функции на SFP модула са основно същите като тези на GBIC.Някои производители на комутатори наричат SFP модула mini-GBIC (MINI-GBIC).
Бъдещите оптични модули трябва да поддържат горещо включване, т.е. модулът да може да се свързва или изключва от устройството, без да се прекъсва захранването.Тъй като оптичният модул може да се включва горещо, мрежовите мениджъри могат да надграждат и разширяват системата, без да затварят мрежата.Потребителят не прави никаква разлика.Възможността за гореща смяна също така опростява цялостната поддръжка и позволява на крайните потребители да управляват по-добре своите трансивър модули.В същото време, благодарение на тази производителност на гореща смяна, този модул позволява на мрежовите мениджъри да правят цялостни планове за разходите за приемо-предаватели, разстоянията на връзката и всички мрежови топологии въз основа на изискванията за надграждане на мрежата, без да се налага да подменят изцяло системните платки.
Оптичните модули, които поддържат тази гореща смяна, в момента са налични в GBIC и SFP.Тъй като SFP и SFF са с приблизително еднакви размери, те могат да бъдат директно включени в платката, спестявайки място и време на опаковката, и имат широк спектър от приложения.Следователно бъдещото му развитие си струва да се очаква с нетърпение и дори може да застраши пазара на SFF.
SFF (Small Form Factor) оптичен модул с малък пакет използва усъвършенствана прецизна оптика и технология за интегриране на вериги, размерът е само половината от този на обикновения дуплекс SC (1X9) оптичен приемо-предавателен модул, който може да удвои броя на оптичните портове в едно и също пространство.Увеличете гъстотата на линейните портове и намалете системните разходи за порт.И тъй като модулът за малки пакети SFF използва интерфейс KT-RJ, подобен на медната мрежа, размерът е същият като медния интерфейс на общата компютърна мрежа, което благоприятства прехода на съществуващо мрежово оборудване, базирано на мед, към по-високоскоростни влакна оптични мрежи.За да отговори на драматичното увеличение на изискванията за честотна лента на мрежата.
Тип интерфейс на устройството за мрежова връзка
BNC интерфейс
BNC интерфейсът се отнася до интерфейса на коаксиалния кабел.BNC интерфейсът се използва за 75 ома коаксиална кабелна връзка.Той осигурява два канала за приемане (RX) и предаване (TX).Използва се за свързване на небалансирани сигнали.
Оптичен интерфейс
Оптичният интерфейс е физически интерфейс, използван за свързване на оптични кабели.Обикновено има няколко вида като SC, ST, LC, FC.За връзката 10Base-F конекторът обикновено е тип ST, а другият край FC е свързан към фиброоптичния пач панел.FC е съкращението на FerruleConnector.Външният метод на укрепване е метална втулка, а методът на закрепване е бутон на винт.ST интерфейс обикновено се използва за 10Base-F, SC интерфейс обикновено се използва за 100Base-FX и GBIC, LC обикновено се използва за SFP.
RJ-45 интерфейс
Интерфейсът RJ-45 е най-често използваният интерфейс за Ethernet.RJ-45 е често използвано име, което се отнася до стандартизацията от IEC (60) 603-7, като се използват 8 позиции (8 пина), определени от международния стандарт за съединители.Модулен жак или щепсел.
RS-232 интерфейс
RS-232-C интерфейс (известен също като EIA RS-232-C) е най-често използваният сериен комуникационен интерфейс.Това е стандарт за серийна комуникация, разработен съвместно от Американската асоциация на електронната индустрия (EIA) през 1970 г. във връзка със системите на Bell, производителите на модеми и производителите на компютърни терминали.Пълното му име е „стандарт за сериен двоичен интерфейс за обмен на данни между терминално оборудване за данни (DTE) и оборудване за комуникация на данни (DCE)“.Стандартът предвижда използването на 25-пинов конектор DB25 за определяне на съдържанието на сигнала на всеки щифт на конектора, както и нивото на различните сигнали.
RJ-11 интерфейс
Интерфейсът RJ-11 е това, което обикновено наричаме интерфейс за телефонна линия.RJ-11 е родово име за конектор, разработен от Western Electric.Очертанията му се определят като 6-пиново свързващо устройство.Първоначално наречен WExW, където x означава „активна“, контактна игла или игла за вдяване.Например, WE6W има всичките 6 контакта, номерирани от 1 до 6, интерфейсът WE4W използва само 4 пина, двата най-външни контакта (1 и 6) не се използват, WE2W използва само средните два пина (т.е. за интерфейс на телефонна линия) .
CWDM и DWDM
С бързия растеж на IP услугите за данни в Интернет търсенето на честотна лента на преносна линия се увеличи.Въпреки че технологията DWDM (Грубо мултиплексиране по дължина на вълната) е най-ефективният метод за решаване на проблема с разширяването на честотната лента на линията, технологията CWDM (Грубо мултиплексиране по дължина на вълната) има предимства пред DWDM по отношение на разходите и поддръжката на системата.
Както CWDM, така и DWDM принадлежат към технологията за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната и могат да свързват различни дължини на вълната на светлината в едноядрено влакно и да ги предават заедно.
Най-новият ITU стандарт на CWDM е G.695, който определя 18 канала с дължина на вълната с 20nm интервал от 1271nm до 1611nm.Като се има предвид ефектът на водния пик на обикновените G.652 оптични влакна, обикновено се използват 16 канала.Поради голямото разстояние между каналите мултиплексиращите и демултиплексиращите устройства и лазери са по-евтини от DWDM устройствата.
Каналният интервал на DWDM има различни интервали като 0,4 nm, 0,8 nm, 1,6 nm и т.н. Интервалът е малък и са необходими допълнителни устройства за контрол на дължината на вълната.Следователно оборудването, базирано на технологията DWDM, е по-скъпо от оборудването, базирано на технологията CWDM.
PIN фотодиодът е слой от леко легиран N-тип материал между P-тип и N-тип полупроводник с висока концентрация на допинг, който се нарича I (Intrinsic) слой.Тъй като е леко легиран, концентрацията на електрони е много ниска и след дифузия се образува широк слой на изчерпване, което може да подобри скоростта на реакция и ефективността на преобразуване.
APD лавинните фотодиоди имат не само оптично/електрическо преобразуване, но и вътрешно усилване.Усилването се осъществява чрез ефекта на лавинообразното умножение вътре в тръбата.APD е фотодиод с усилване.Когато чувствителността на оптичния приемник е висока, APD е полезен за разширяване на разстоянието на предаване на системата.