Els commutadors òptics que s'utilitzen habitualment als commutadors Ethernet inclouen SFP, GBIC, XFP i XENPAK.
Els seus noms complets en anglès:
SFP: Transceptor connectable de factor de forma petit, transceptor connectable de factor de forma petit
GBIC: GigaBit InterfaceConverter, Gigabit Ethernet Interface Converter
XFP: Transceptor connectable de 10 Gigabits de format petit Interfície Ethernet de 10 Gigabits
Transceptor connectable de paquet petit
XENPAK: paquet de conjunt de transceptors d'interfície Ethernet de 10 Gigabits EtherNetTransceiverPAcKage.
El connector de fibra òptica
El connector de fibra òptica es compon d'una fibra òptica i un endoll als dos extrems de la fibra òptica, i el connector es compon d'un pin i una estructura de bloqueig perifèric.Segons diferents mecanismes de bloqueig, els connectors de fibra òptica es poden dividir en tipus FC, tipus SC, tipus LC, tipus ST i tipus KTRJ.
El connector FC adopta un mecanisme de bloqueig de fil, és un connector mòbil de fibra òptica que es va inventar anteriorment i que s'utilitzava més.
SC és una junta rectangular desenvolupada per NTT.Es pot connectar i desconnectar directament sense connexió de cargol.En comparació amb el connector FC, té un petit espai operatiu i és fàcil d'utilitzar.Els productes Ethernet de gamma baixa són molt comuns.
LC és un connector SC de tipus Mini desenvolupat per LUCENT.Té una mida més petita i s'ha utilitzat àmpliament en el sistema.És una direcció per al desenvolupament de connectors actius de fibra òptica en el futur.Els productes Ethernet de gamma baixa són molt comuns.
El connector ST està desenvolupat per AT & T i utilitza un mecanisme de bloqueig de tipus baioneta.Els paràmetres principals són equivalents als connectors FC i SC, però no s'utilitza habitualment a les empreses.Normalment s'utilitza per a dispositius multimode per connectar-se amb altres fabricants. S'utilitza més quan s'acobla.
Els pins de KTRJ són de plàstic.Estan col·locats per agulles d'acer.A mesura que augmenta el nombre de vegades d'aparellament, les superfícies d'aparellament es desgastaran i la seva estabilitat a llarg termini no és tan bona com la dels connectors de pins de ceràmica.
Coneixement de la fibra
La fibra òptica és un conductor que transmet ones de llum.La fibra òptica es pot dividir en fibra monomode i fibra multimode a partir del mode de transmissió òptica.
A la fibra monomode, només hi ha un mode fonamental de transmissió òptica, és a dir, la llum només es transmet al llarg del nucli interior de la fibra.Com que la dispersió del mode s'evita completament i la banda de transmissió de la fibra monomode és àmplia, és adequada per a la comunicació de fibra d'alta velocitat i llarga distància.
Hi ha múltiples maneres de transmissió òptica en una fibra multimode.A causa de la dispersió o les aberracions, aquesta fibra té un rendiment de transmissió deficient, una banda de freqüència estreta, una velocitat de transmissió petita i una distància curta.
Paràmetres característics de la fibra òptica
L'estructura de la fibra òptica està dibuixada per barres de fibra de quars prefabricades.El diàmetre exterior de la fibra multimode i de la fibra monomode utilitzada per a la comunicació és de 125 μm.
El cos prim es divideix en dues àrees: nucli i capa de revestiment.El diàmetre central de la fibra monomode és de 8 ~ 10μm i el diàmetre central de la fibra multimode té dues especificacions estàndard.Els diàmetres del nucli són 62,5 μm (estàndard americà) i 50 μm (estàndard europeu).
Les especificacions de la fibra de la interfície es descriuen de la següent manera: fibra multimode de 62,5 μm / 125 μm, on 62,5 μm es refereix al diàmetre central de la fibra i 125 μm es refereix al diàmetre exterior de la fibra.
La fibra monomode utilitza una longitud d'ona de 1310 nm o 1550 nm.
Les fibres multimode utilitzen majoritàriament llum de 850 nm.
El color es pot distingir de la fibra monomode i la fibra multimode.El cos exterior de fibra monomode és groc i el cos exterior de fibra multimode és de color taronja-vermell.
Port òptic Gigabit
Els ports òptics Gigabit poden funcionar tant en mode forçat com en mode auto-negociat.A l'especificació 802.3, el port òptic Gigabit només admet una velocitat de 1000 M i admet dos modes dúplex complet (complet) i semidúplex (meitat).
La diferència més fonamental entre la negociació automàtica i el forçament és que els fluxos de codi enviats quan els dos estableixen un enllaç físic són diferents.El mode de negociació automàtica envia el codi /C/, que és el flux de codi de configuració, mentre que el mode de forçament envia el codi /I/, que és el flux de codi inactiu.
Procés de negociació automàtica del port òptic Gigabit
En primer lloc, els dos extrems estan configurats en mode de negociació automàtica
Les dues parts s'envien fluxos de codi / C / entre si.Si es reben 3 codis / C / consecutius i els fluxos de codi rebuts coincideixen amb el mode de treball local, tornaran a l'altra part amb un codi / C / amb una resposta Ack.Després de rebre el missatge Ack, el peer considera que els dos poden comunicar-se entre ells i estableix el port a l'estat UP.
En segon lloc, establiu un extrem a la negociació automàtica i un extrem a obligatori
L'extrem que s'autonegocia envia / C / stream, i l'extrem forçant envia / I / stream.L'extrem de forçament no pot proporcionar a l'extrem local la informació de negociació de l'extrem local, ni pot retornar una resposta Ack a l'extrem remot, de manera que l'extrem d'auto-negociació està a la baixa.Tanmateix, el propi extrem de forçament pot identificar el codi /C/ i considera que l'extrem igual és un port que coincideix amb ell mateix, de manera que el port final local es configura directament a l'estat UP.
En tercer lloc, els dos extrems estan configurats en mode força
Ambdues parts s'envien / I / s'emeten entre elles.Després de rebre el flux /I/, un extrem considera que el pare és un port que coincideix amb ell mateix i estableix directament el port local a l'estat UP.
Com funciona la fibra?
Les fibres òptiques per a comunicacions consisteixen en filaments de vidre semblants als cabells coberts amb una capa protectora de plàstic.El filament de vidre es compon essencialment de dues parts: un nucli de diàmetre de 9 a 62,5 μm i un material de vidre de baix índex de refracció amb un diàmetre de 125 μm.Encara que hi ha altres tipus de fibra òptica segons els materials utilitzats i les diferents mides, aquí s'esmenten les més habituals.La llum es transmet a la capa central de la fibra en un mode de "reflexió interna total", és a dir, després que la llum entri en un extrem de la fibra, es reflecteix cap endavant i cap enrere entre el nucli i les interfícies del revestiment, i després es transmet a la l'altre extrem de la fibra.Una fibra òptica amb un diàmetre de nucli de 62,5 μm i un diàmetre exterior de revestiment de 125 μm s'anomena llum 62,5 / 125 μm.
Quina diferència hi ha entre la fibra multimode i la fibra monomode?
Multimode:
Les fibres que es poden propagar de centenars a milers de modes s'anomenen fibres multimode (MM).Segons la distribució radial de l'índex de refracció al nucli i al revestiment, es pot dividir en fibra multimode de pas i fibra multimode graduada.Gairebé totes les mides de fibra multimode són de 50/125 μm o 62,5/125 μm, i l'ample de banda (la quantitat d'informació transmesa per la fibra) sol ser de 200 MHz a 2 GHz.Els transceptors òptics multimode poden transmetre fins a 5 quilòmetres mitjançant fibra multimode.Utilitzeu un díode emissor de llum o làser com a font de llum.
Mode únic:
Les fibres que només poden propagar un mode s'anomenen fibres monomode.El perfil d'índex de refracció de les fibres estàndard d'un sol mode (SM) és similar al de les fibres de tipus pas, excepte que el diàmetre del nucli és molt més petit que el de les fibres multimode.
La mida de la fibra monomode és de 9-10 / 125 μm i té les característiques d'ample de banda infinit i una pèrdua menor que la fibra multimode.Els transceptors òptics monomode s'utilitzen principalment per a la transmissió de llarga distància, de vegades arribant a 150 a 200 quilòmetres.Utilitzeu LD o LED amb una línia espectral estreta com a font de llum.
Diferència i connexió:
Els equips monomode normalment poden funcionar amb fibra monomode o fibra multimode, mentre que els equips multimode es limiten a funcionar amb fibra multimode.
Quina és la pèrdua de transmissió quan s'utilitzen cables òptics?
Això depèn de la longitud d'ona de la llum transmesa i del tipus de fibra utilitzada.
Longitud d'ona de 850 nm per a fibra multimode: 3,0 dB/km
Longitud d'ona de 1310 nm per a fibra multimode: 1,0 dB/km
Longitud d'ona de 1310 nm per a fibra monomode: 0,4 dB/km
Longitud d'ona de 1550 nm per a fibra monomode: 0,2 dB/km
Què és GBIC?
GBIC és l'abreviatura de Giga Bitrate Interface Converter, que és un dispositiu d'interfície que converteix senyals elèctrics gigabit en senyals òptics.GBIC està dissenyat per a connexió en calent.GBIC és un producte intercanviable que compleix amb els estàndards internacionals.Els commutadors Gigabit dissenyats amb interfície GBIC ocupen una gran quota de mercat al mercat gràcies al seu intercanvi flexible.
Què és SFP?
SFP és l'abreviatura de SMALL FORM PLUGGABLE, que es pot entendre simplement com una versió actualitzada de GBIC.La mida del mòdul SFP es redueix a la meitat en comparació amb el mòdul GBIC, i el nombre de ports es pot duplicar en un mateix panell.Les altres funcions del mòdul SFP són bàsicament les mateixes que les del GBIC.Alguns fabricants de commutadors anomenen el mòdul SFP mini-GBIC (MINI-GBIC).
Els futurs mòduls òptics han de suportar la connexió en calent, és a dir, el mòdul es pot connectar o desconnectar del dispositiu sense tallar l'alimentació.Com que el mòdul òptic es pot connectar en calent, els administradors de xarxa poden actualitzar i ampliar el sistema sense tancar la xarxa.L'usuari no fa cap diferència.L'intercanvi en calent també simplifica el manteniment general i permet als usuaris finals gestionar millor els seus mòduls transceptors.Al mateix temps, a causa d'aquest rendiment d'intercanvi en calent, aquest mòdul permet als gestors de xarxa fer plans generals per als costos del transceptor, les distàncies d'enllaç i totes les topologies de xarxa basades en els requisits d'actualització de la xarxa, sense haver de substituir completament les plaques del sistema.
Els mòduls òptics que admeten aquest intercanvi en calent estan disponibles actualment en GBIC i SFP.Com que SFP i SFF tenen aproximadament la mateixa mida, es poden connectar directament a la placa de circuit, estalviant espai i temps al paquet, i tenen una àmplia gamma d'aplicacions.Per tant, val la pena esperar el seu desenvolupament futur i fins i tot pot amenaçar el mercat SFF.
El mòdul òptic de paquet petit SFF (Small Form Factor) utilitza òptica de precisió avançada i tecnologia d'integració de circuits, la mida és només la meitat de la del mòdul transceptor de fibra òptica SC dúplex ordinari (1X9), que pot duplicar el nombre de ports òptics al mateix espai.Augmenta la densitat del port de línia i redueix el cost del sistema per port.I com que el mòdul de paquet petit SFF utilitza una interfície KT-RJ similar a la xarxa de coure, la mida és la mateixa que la interfície de coure de la xarxa informàtica comuna, que afavoreix la transició d'equips de xarxa existents basats en coure a fibra de major velocitat. xarxes òptiques.Per satisfer l'augment espectacular dels requisits d'amplada de banda de la xarxa.
Tipus d'interfície de dispositiu de connexió de xarxa
Interfície BNC
La interfície BNC fa referència a la interfície del cable coaxial.La interfície BNC s'utilitza per a la connexió de cable coaxial de 75 ohms.Proporciona dos canals de recepció (RX) i transmissió (TX).S'utilitza per a la connexió de senyals desequilibrats.
Interfície de fibra
Una interfície de fibra és una interfície física que s'utilitza per connectar cables de fibra òptica.Normalment hi ha diversos tipus com SC, ST, LC, FC.Per a la connexió 10Base-F, el connector sol ser de tipus ST i l'altre extrem FC està connectat al panell de connexió de fibra òptica.FC és l'abreviatura de FerruleConnector.El mètode de reforç extern és una funda metàl·lica i el mètode de fixació és un botó de cargol.La interfície ST s'utilitza normalment per a 10Base-F, la interfície SC s'utilitza normalment per a 100Base-FX i GBIC, LC s'utilitza normalment per a SFP.
Interfície RJ-45
La interfície RJ-45 és la interfície més utilitzada per Ethernet.RJ-45 és un nom d'ús comú, que fa referència a l'estandardització per IEC (60) 603-7, utilitzant 8 posicions (8 pins) definides per l'estàndard de connector internacional.Endoll o presa modular.
Interfície RS-232
La interfície RS-232-C (també coneguda com a EIA RS-232-C) és la interfície de comunicació sèrie més utilitzada.És un estàndard per a la comunicació en sèrie desenvolupat conjuntament per l'American Electronics Industry Association (EIA) l'any 1970 juntament amb sistemes Bell, fabricants de mòdems i fabricants de terminals d'ordinador.El seu nom complet és "estàndard tecnològic d'intercanvi de dades binàries en sèrie entre l'equip terminal de dades (DTE) i l'equip de comunicació de dades (DCE)".L'estàndard estipula que s'utilitza un connector DB25 de 25 pins per especificar el contingut del senyal de cada pin del connector, així com el nivell de diversos senyals.
Interfície RJ-11
La interfície RJ-11 és el que normalment anomenem una interfície de línia telefònica.RJ-11 és un nom genèric per a un connector desenvolupat per Western Electric.El seu contorn es defineix com un dispositiu de connexió de 6 pins.Originalment anomenat WExW, on x significa "actiu", contacte o agulla de fil.Per exemple, WE6W té els 6 contactes, numerats de l'1 al 6, la interfície WE4W només utilitza 4 pins, els dos contactes més externs (1 i 6) no s'utilitzen, WE2W només utilitza els dos pins del mig (és a dir, per a la interfície de línia telefònica) .
CWDM i DWDM
Amb el ràpid creixement dels serveis de dades IP a Internet, la demanda d'amplada de banda de la línia de transmissió ha augmentat.Tot i que la tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) és el mètode més eficaç per resoldre el problema de l'expansió de l'ample de banda de la línia, la tecnologia CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) té avantatges respecte a DWDM en termes de cost i manteniment del sistema.
Tant CWDM com DWDM pertanyen a la tecnologia de multiplexació de divisió de longitud d'ona i poden acoblar diferents longituds d'ona de llum en una fibra d'un sol nucli i transmetre-les junts.
L'últim estàndard ITU de CWDM és G.695, que especifica 18 canals de longitud d'ona amb un interval de 20 nm de 1271 nm a 1611 nm.Tenint en compte l'efecte del pic d'aigua de les fibres òptiques G.652 ordinàries, generalment s'utilitzen 16 canals.A causa del gran espai entre canals, els dispositius i làsers de multiplexació i demultiplexació són més barats que els dispositius DWDM.
L'interval de canal de DWDM té diferents intervals, com ara 0,4 nm, 0,8 nm, 1,6 nm, etc. L'interval és petit i es necessiten dispositius de control de longitud d'ona addicionals.Per tant, els equips basats en tecnologia DWDM són més cars que els equips basats en tecnologia CWDM.
Un fotodíode PIN és una capa de material de tipus N lleugerament dopat entre un semiconductor de tipus P i de tipus N amb una alta concentració de dopatge, que s'anomena capa I (intrínseca).Com que està lleugerament dopat, la concentració d'electrons és molt baixa i es forma una àmplia capa d'esgotament després de la difusió, que pot millorar la seva velocitat de resposta i l'eficiència de conversió.
Els fotodíodes d'allau APD no només tenen conversió òptica / elèctrica, sinó també amplificació interna.L'amplificació s'aconsegueix per l'efecte de multiplicació d'allau dins del tub.APD és un fotodíode amb guany.Quan la sensibilitat del receptor òptic és alta, APD és útil per ampliar la distància de transmissió del sistema.