Los conmutadores ópticos comúnmente utilizados en conmutadores Ethernet incluyen SFP, GBIC, XFP y XENPAK.
Sus nombres completos en inglés:
SFP: transceptor conectable de factor de forma pequeño, transceptor conectable de factor de forma pequeño
GBIC: Convertidor de interfaz GigaBit, Convertidor de interfaz Gigabit Ethernet
XFP: factor de forma pequeño de 10 Gigabit Transceptor enchufable Interfaz Ethernet de 10 Gigabit
Transceptor enchufable de paquete pequeño
XENPAK: Paquete de conjunto de transceptor de interfaz Ethernet de 10 Gigabits EtherNetTransceiverPAcKage de 10 Gigabits.
El conector de fibra óptica.
El conector de fibra óptica se compone de una fibra óptica y un enchufe en ambos extremos de la fibra óptica, y el enchufe se compone de una clavija y una estructura de bloqueo periférica.Según los diferentes mecanismos de bloqueo, los conectores de fibra óptica se pueden dividir en tipo FC, tipo SC, tipo LC, tipo ST y tipo KTRJ.
El conector FC adopta un mecanismo de bloqueo de rosca, es un conector móvil de fibra óptica que se inventó anteriormente y se utilizó con mayor frecuencia.
SC es una junta rectangular desarrollada por NTT.Se puede enchufar y desenchufar directamente sin conexión por tornillo.Comparado con el conector FC, tiene un espacio operativo pequeño y es fácil de usar.Los productos Ethernet de gama baja son muy comunes.
LC es un conector SC tipo mini desarrollado por LUCENT.Tiene un tamaño más pequeño y ha sido ampliamente utilizado en el sistema.Es una dirección para el desarrollo de conectores activos de fibra óptica en el futuro.Los productos Ethernet de gama baja son muy comunes.
El conector ST fue desarrollado por AT&T y utiliza un mecanismo de bloqueo tipo bayoneta.Los principales parámetros son equivalentes a los conectores FC y SC, pero no se utiliza habitualmente en las empresas.Generalmente se usa para que dispositivos multimodo se conecten con otros fabricantes. Se usa más al acoplar.
Los pines de KTRJ son de plástico.Se posicionan mediante pasadores de acero.A medida que aumenta el número de tiempos de acoplamiento, las superficies de contacto se desgastarán y su estabilidad a largo plazo no es tan buena como la de los conectores de clavija cerámicos.
conocimiento de la fibra
La fibra óptica es un conductor que transmite ondas de luz.La fibra óptica se puede dividir en fibra monomodo y fibra multimodo según el modo de transmisión óptica.
En la fibra monomodo, sólo existe un modo fundamental de transmisión óptica, es decir, la luz se transmite únicamente a lo largo del núcleo interno de la fibra.Debido a que se evita por completo la dispersión de modos y la banda de transmisión de la fibra monomodo es amplia, es adecuada para comunicaciones de fibra de alta velocidad y larga distancia.
Existen múltiples modos de transmisión óptica en una fibra multimodo.Debido a la dispersión o aberraciones, esta fibra tiene un rendimiento de transmisión deficiente, una banda de frecuencia estrecha, una velocidad de transmisión pequeña y una distancia corta.
Parámetros característicos de la fibra óptica.
La estructura de la fibra óptica está tensada por varillas prefabricadas de fibra de cuarzo.El diámetro exterior de la fibra multimodo y la fibra monomodo utilizadas para la comunicación es de 125 μm.
El cuerpo delgado se divide en dos áreas: núcleo y capa de revestimiento.El diámetro del núcleo de la fibra monomodo es de 8 ~ 10 μm y el diámetro del núcleo de la fibra multimodo tiene dos especificaciones estándar.Los diámetros del núcleo son 62,5 μm (estándar americano) y 50 μm (estándar europeo).
Las especificaciones de la fibra de interfaz se describen a continuación: fibra multimodo de 62,5 μm/125 μm, donde 62,5 μm se refiere al diámetro del núcleo de la fibra y 125 μm se refiere al diámetro exterior de la fibra.
La fibra monomodo utiliza una longitud de onda de 1310 nm o 1550 nm.
Las fibras multimodo utilizan principalmente luz de 850 nm.
El color se puede distinguir de la fibra monomodo y la fibra multimodo.El cuerpo exterior de la fibra monomodo es amarillo y el cuerpo exterior de la fibra multimodo es rojo anaranjado.
Puerto óptico gigabit
Los puertos ópticos Gigabit pueden funcionar tanto en modo forzado como en modo autonegociado.En la especificación 802.3, el puerto óptico Gigabit solo admite una velocidad de 1000 M y admite dos modos dúplex completo (Full) y semidúplex (Half).
La diferencia más fundamental entre la negociación automática y el forzado es que los flujos de código enviados cuando los dos establecen un vínculo físico son diferentes.El modo de negociación automática envía el código /C/, que es el flujo de código de configuración, mientras que el modo de forzado envía el código /I/, que es el flujo de código inactivo.
Proceso de negociación automática del puerto óptico Gigabit
Primero, ambos extremos están configurados en modo de negociación automática.
Las dos partes se envían secuencias de código / C / entre sí.Si se reciben 3 códigos / C / consecutivos y los flujos de códigos recibidos coinciden con el modo de trabajo local, regresarán a la otra parte con un código / C / con una respuesta Ack.Después de recibir el mensaje Ack, el par considera que los dos pueden comunicarse entre sí y configura el puerto en el estado UP.
En segundo lugar, establezca un final para la negociación automática y otro para la obligatoriedad.
El extremo autonegociador envía / C / flujo, y el extremo forzado envía / I / flujo.El extremo forzado no puede proporcionar al extremo local la información de negociación del extremo local, ni puede devolver una respuesta Ack al extremo remoto, por lo que el extremo de autonegociación está ABAJO.Sin embargo, el extremo forzado puede identificar el código / C / y considera que el extremo del par es un puerto que coincide con él mismo, por lo que el puerto del extremo local se establece directamente en el estado ARRIBA.
En tercer lugar, ambos extremos están configurados en modo forzado.
Ambas partes se envían /I/stream entre sí.Después de recibir la transmisión / I /, un extremo considera que el par es un puerto que coincide con él mismo y establece directamente el puerto local en el estado UP.
¿Cómo funciona la fibra?
Las fibras ópticas para comunicaciones consisten en filamentos de vidrio con forma de pelos cubiertos con una capa protectora de plástico.El filamento de vidrio se compone esencialmente de dos partes: un diámetro de núcleo de 9 a 62,5 µm y un material de vidrio de bajo índice de refracción con un diámetro de 125 µm.Aunque existen algunos otros tipos de fibra óptica según los materiales utilizados y los diferentes tamaños, aquí se mencionan las más comunes.La luz se transmite en la capa central de la fibra en un modo de "reflexión interna total", es decir, después de que la luz ingresa a un extremo de la fibra, se refleja hacia adelante y hacia atrás entre las interfaces del núcleo y el revestimiento, y luego se transmite a la capa central de la fibra. otro extremo de la fibra.Una fibra óptica con un diámetro de núcleo de 62,5 µm y un diámetro exterior de revestimiento de 125 µm se denomina luz de 62,5/125 µm.
¿Cuál es la diferencia entre fibra multimodo y monomodo?
Multimodo:
Las fibras que pueden propagarse de cientos a miles de modos se denominan fibras multimodo (MM).Según la distribución radial del índice de refracción en el núcleo y el revestimiento, se puede dividir en fibra multimodo escalonada y fibra multimodo graduada.Casi todos los tamaños de fibra multimodo son 50/125 μm o 62,5/125 μm, y el ancho de banda (la cantidad de información transmitida por la fibra) suele ser de 200 MHz a 2 GHz.Los transceptores ópticos multimodo pueden transmitir hasta 5 kilómetros a través de fibra multimodo.Utilice un diodo emisor de luz o un láser como fuente de luz.
Modo singular:
Las fibras que sólo pueden propagarse en un modo se denominan fibras monomodo.El perfil del índice de refracción de las fibras monomodo (SM) estándar es similar al de las fibras escalonadas, excepto que el diámetro del núcleo es mucho más pequeño que el de las fibras multimodo.
El tamaño de la fibra monomodo es de 9-10/125 μm y tiene las características de ancho de banda infinito y menor pérdida que la fibra multimodo.Los transceptores ópticos monomodo se utilizan principalmente para transmisiones a larga distancia, alcanzando a veces entre 150 y 200 kilómetros.Utilice LD o LED con línea espectral estrecha como fuente de luz.
Diferencia y conexión:
Los equipos monomodo generalmente pueden funcionar con fibra monomodo o fibra multimodo, mientras que los equipos multimodo se limitan a funcionar con fibra multimodo.
¿Cuál es la pérdida de transmisión cuando se utilizan cables ópticos?
Esto depende de la longitud de onda de la luz transmitida y del tipo de fibra utilizada.
Longitud de onda de 850 nm para fibra multimodo: 3,0 dB/km
Longitud de onda de 1310 nm para fibra multimodo: 1,0 dB/km
Longitud de onda de 1310 nm para fibra monomodo: 0,4 dB/km
Longitud de onda de 1550 nm para fibra monomodo: 0,2 dB/km
¿Qué es el GBIC?
GBIC es la abreviatura de Giga Bitrate Interface Converter, que es un dispositivo de interfaz que convierte señales eléctricas de gigabits en señales ópticas.GBIC está diseñado para conexión en caliente.GBIC es un producto intercambiable que cumple con los estándares internacionales.Los conmutadores Gigabit diseñados con interfaz GBIC ocupan una gran cuota de mercado debido a su intercambio flexible.
¿Qué es SFP?
SFP es la abreviatura de SMALL FORM PLUGGABLE, que puede entenderse simplemente como una versión mejorada de GBIC.El tamaño del módulo SFP se reduce a la mitad en comparación con el módulo GBIC, y el número de puertos se puede más que duplicar en el mismo panel.Las demás funciones del módulo SFP son básicamente las mismas que las del GBIC.Algunos fabricantes de conmutadores llaman al módulo SFP mini-GBIC (MINI-GBIC).
Los futuros módulos ópticos deben admitir la conexión en caliente, es decir, el módulo se puede conectar o desconectar del dispositivo sin cortar el suministro de energía.Debido a que el módulo óptico se puede conectar en caliente, los administradores de red pueden actualizar y ampliar el sistema sin cerrar la red.El usuario no hace ninguna diferencia.La capacidad de intercambio en caliente también simplifica el mantenimiento general y permite a los usuarios finales gestionar mejor sus módulos transceptores.Al mismo tiempo, debido a este rendimiento de intercambio en caliente, este módulo permite a los administradores de red hacer planes generales para los costos del transceptor, las distancias de los enlaces y todas las topologías de la red en función de los requisitos de actualización de la red, sin tener que reemplazar completamente las placas del sistema.
Los módulos ópticos que admiten este intercambio en caliente están actualmente disponibles en GBIC y SFP.Debido a que SFP y SFF son aproximadamente del mismo tamaño, se pueden conectar directamente a la placa de circuito, ahorrando espacio y tiempo en el paquete, y tienen una amplia gama de aplicaciones.Por lo tanto, vale la pena esperar con ansias su desarrollo futuro, que incluso puede amenazar el mercado de SFF.
El módulo óptico de paquete pequeño SFF (factor de forma pequeño) utiliza tecnología avanzada de integración de circuitos y óptica de precisión, el tamaño es solo la mitad del módulo transceptor de fibra óptica dúplex SC (1X9) ordinario, que puede duplicar la cantidad de puertos ópticos en el mismo espacio.Aumente la densidad de puertos de línea y reduzca el costo del sistema por puerto.Y debido a que el módulo de paquete pequeño SFF utiliza una interfaz KT-RJ similar a la red de cobre, el tamaño es el mismo que la interfaz de cobre de la red informática común, lo que favorece la transición de los equipos de red existentes basados en cobre a fibra de mayor velocidad. Redes ópticas.Para hacer frente al espectacular aumento de los requisitos de ancho de banda de la red.
Tipo de interfaz del dispositivo de conexión de red
Interfaz BNC
La interfaz BNC se refiere a la interfaz de cable coaxial.La interfaz BNC se utiliza para la conexión de cable coaxial de 75 ohmios.Proporciona dos canales de recepción (RX) y transmisión (TX).Se utiliza para la conexión de señales no balanceadas.
Interfaz de fibra
Una interfaz de fibra es una interfaz física que se utiliza para conectar cables de fibra óptica.Suelen existir varios tipos como SC, ST, LC, FC.Para la conexión 10Base-F, el conector suele ser tipo ST y el otro extremo FC está conectado al panel de conexión de fibra óptica.FC es la abreviatura de FerruleConnector.El método de refuerzo externo es una funda metálica y el método de fijación es un botón de tornillo.La interfaz ST se suele utilizar para 10Base-F, la interfaz SC se suele utilizar para 100Base-FX y GBIC, y la LC se suele utilizar para SFP.
Interfaz RJ-45
La interfaz RJ-45 es la interfaz más utilizada para Ethernet.RJ-45 es un nombre de uso común, que hace referencia a la estandarización por IEC (60) 603-7, utilizando 8 posiciones (8 pines) definidas por el estándar internacional de conectores.Jack o enchufe modular.
Interfaz RS-232
La interfaz RS-232-C (también conocida como EIA RS-232-C) es la interfaz de comunicación serie más utilizada.Es un estándar para comunicación en serie desarrollado conjuntamente por la Asociación Estadounidense de la Industria Electrónica (EIA) en 1970 junto con los sistemas Bell, fabricantes de módems y fabricantes de terminales de computadora.Su nombre completo es “estándar de tecnología de interfaz de intercambio de datos binarios en serie entre equipos terminales de datos (DTE) y equipos de comunicación de datos (DCE)”.El estándar estipula que se utiliza un conector DB25 de 25 pines para especificar el contenido de la señal de cada pin del conector, así como el nivel de varias señales.
Interfaz RJ-11
La interfaz RJ-11 es lo que solemos llamar interfaz de línea telefónica.RJ-11 es un nombre genérico para un conector desarrollado por Western Electric.Su contorno se define como un dispositivo de conexión de 6 pines.Originalmente llamado WExW, donde x significa “activo”, aguja de contacto o enhebrado.Por ejemplo, WE6W tiene los 6 contactos, numerados del 1 al 6, la interfaz WE4W usa solo 4 pines, los dos contactos más externos (1 y 6) no se usan, WE2W usa solo los dos pines del medio (es decir, para la interfaz de línea telefónica) .
CWDM y DWDM
Con el rápido crecimiento de los servicios de datos IP en Internet, ha aumentado la demanda de ancho de banda de las líneas de transmisión.Aunque la tecnología DWDM (multiplexación por división de longitud de onda densa) es el método más eficaz para resolver el problema de la expansión del ancho de banda de la línea, la tecnología CWDM (multiplexación por división de longitud de onda gruesa) tiene ventajas sobre DWDM en términos de costo y mantenibilidad del sistema.
Tanto CWDM como DWDM pertenecen a la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda y pueden acoplar diferentes longitudes de onda de luz en una fibra de un solo núcleo y transmitirlas juntas.
El último estándar ITU de CWDM es G.695, que especifica 18 canales de longitud de onda con un intervalo de 20 nm desde 1271 nm a 1611 nm.Teniendo en cuenta el efecto del pico de agua de las fibras ópticas G.652 ordinarias, generalmente se utilizan 16 canales.Debido al gran espaciado entre canales, los dispositivos de multiplexación y demultiplexación y los láseres son más baratos que los dispositivos DWDM.
El intervalo de canal de DWDM tiene diferentes intervalos, como 0,4 nm, 0,8 nm, 1,6 nm, etc. El intervalo es pequeño y se necesitan dispositivos de control de longitud de onda adicionales.Por tanto, el equipo basado en tecnología DWDM es más caro que el equipo basado en tecnología CWDM.
Un fotodiodo PIN es una capa de material tipo N ligeramente dopado entre un semiconductor tipo P y tipo N con una alta concentración de dopaje, que se denomina capa I (intrínseca).Debido a que está ligeramente dopado, la concentración de electrones es muy baja y después de la difusión se forma una amplia capa de agotamiento, lo que puede mejorar su velocidad de respuesta y eficiencia de conversión.
Los fotodiodos de avalancha APD no solo tienen conversión óptica/eléctrica sino también amplificación interna.La amplificación se logra mediante el efecto de multiplicación de avalancha dentro del tubo.APD es un fotodiodo con ganancia.Cuando la sensibilidad del receptor óptico es alta, APD resulta útil para ampliar la distancia de transmisión del sistema.