دانش رایج در مورد سیستم های الکتریکی ضعیف مانند فیبرهای نوری، ماژول های نوری، رابط های نوری و جامپرهای نوری

سوئیچ های نوری که معمولا در سوئیچ های اترنت استفاده می شوند عبارتند از SFP، GBIC، XFP و XENPAK.

نام کامل انگلیسی آنها:

SFP: فرستنده گیرنده Pluggable Form-factor Small Form-factor Pluggable Transceiver، فرستنده گیرنده قابل اتصال با فرم کوچک

GBIC: مبدل رابط گیگابیت، مبدل رابط اترنت گیگابیت

XFP: 10 گیگابیت smallForm-factor فرستنده گیرنده قابل اتصال 10 گیگابیت اترنت رابط

فرستنده و گیرنده قابل اتصال بسته کوچک

XENPAK: بسته مجموعه فرستنده گیرنده رابط اترنت 10 گیگابیتی EtherNetTransceiverPAcKage 10 گیگابیتی.

کانکتور فیبر نوری

کانکتور فیبر نوری از یک فیبر نوری و یک دوشاخه در دو انتهای فیبر نوری تشکیل شده است و دوشاخه از یک پین و یک ساختار قفل محیطی تشکیل شده است.با توجه به مکانیسم های مختلف قفل، کانکتورهای فیبر نوری را می توان به نوع FC، نوع SC، نوع LC، نوع ST و نوع KTRJ تقسیم کرد.

کانکتور FC مکانیزم قفل کردن نخ را اتخاذ می کند، این یک کانکتور متحرک فیبر نوری است که قبلا اختراع شده بود و بیشتر مورد استفاده قرار می گرفت.

SC یک مفصل مستطیلی است که توسط NTT ساخته شده است.می توان آن را مستقیماً بدون اتصال پیچی وصل و جدا کرد.در مقایسه با کانکتور FC، فضای عملیاتی کمی دارد و استفاده از آن آسان است.محصولات اترنت پایین رده بسیار رایج هستند.

LC یک کانکتور SC از نوع Mini است که توسط LUCENT توسعه یافته است.اندازه کوچکتری دارد و به طور گسترده در سیستم استفاده شده است.این مسیری برای توسعه کانکتورهای فعال فیبر نوری در آینده است.محصولات اترنت پایین رده بسیار رایج هستند.

کانکتور ST توسط AT & T توسعه یافته است و از مکانیزم قفلی از نوع سرنیزه استفاده می کند.پارامترهای اصلی معادل کانکتورهای FC و SC هستند، اما معمولاً در شرکت ها استفاده نمی شود.معمولاً برای دستگاه‌های چند حالته برای اتصال با سایر سازندگان استفاده می‌شود. هنگام اتصال بیشتر استفاده می‌شود.

پین های KTRJ پلاستیکی هستند.آنها توسط پین های فولادی قرار می گیرند.با افزایش تعداد دفعات جفت گیری، سطوح جفت گیری فرسوده می شوند و پایداری طولانی مدت آنها به خوبی اتصال دهنده های پین سرامیکی نیست.

دانش فیبر

فیبر نوری رسانایی است که امواج نور را منتقل می کند.فیبر نوری را می توان به فیبر تک حالته و فیبر چند حالته از حالت انتقال نوری تقسیم کرد.

در فیبر تک حالته، تنها یک حالت اساسی انتقال نوری وجود دارد، یعنی نور تنها در امتداد هسته داخلی فیبر منتقل می شود.از آنجایی که از پراکندگی حالت کاملاً اجتناب می شود و باند انتقال فیبر تک حالته گسترده است، برای ارتباطات فیبر با سرعت بالا و مسافت طولانی مناسب است.

چندین حالت انتقال نوری در فیبر چند حالته وجود دارد.این فیبر به دلیل پراکندگی یا انحرافات، عملکرد انتقال ضعیف، باند فرکانسی باریک، سرعت انتقال کم و فاصله کوتاه دارد.

پارامترهای مشخصه فیبر نوری

ساختار فیبر نوری توسط میله های فیبر کوارتز پیش ساخته ترسیم می شود.قطر خارجی فیبر چند حالته و فیبر تک حالته مورد استفاده برای ارتباط 125 میکرومتر است.

بدنه باریک به دو قسمت اصلی و لایه روکشی تقسیم می شود.قطر هسته فیبر تک حالته 8 ~ 10μm است و قطر هسته فیبر چند حالته دارای دو مشخصات استاندارد است.قطر هسته 62.5μm (استاندارد آمریکایی) و 50μm (استاندارد اروپایی) است.

مشخصات فیبر رابط به شرح زیر است: فیبر چند حالته 62.5μm / 125μm، که در آن 62.5μm به قطر هسته فیبر و 125μm به قطر بیرونی فیبر اشاره دارد.

فیبر تک حالته از طول موج 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر استفاده می کند.

فیبرهای چند حالته عمدتاً از نور 850 نانومتری استفاده می کنند.

رنگ را می توان از فیبر تک حالته و فیبر چند حالته تشخیص داد.بدنه بیرونی فیبر تک حالته زرد و بدنه بیرونی فیبر چند حالته نارنجی مایل به قرمز است.

پورت اپتیکال گیگابیت

پورت های نوری گیگابیتی می توانند در هر دو حالت اجباری و خود مذاکره کار کنند.در مشخصات 802.3، پورت اپتیکال گیگابیتی تنها از نرخ 1000M پشتیبانی می کند و از دو حالت دورو کامل (Full) و نیمه دوبلکس (Half) پشتیبانی می کند.

اساسی ترین تفاوت بین مذاکره خودکار و اجبار این است که جریان های کد ارسال شده زمانی که این دو پیوند فیزیکی ایجاد می کنند متفاوت هستند.حالت مذاکره خودکار کد / C / را که جریان کد پیکربندی است ارسال می کند، در حالی که حالت اجباری کد / I / را که جریان کد بیکار است ارسال می کند.

فرآیند مذاکره خودکار پورت نوری گیگابیت

ابتدا، هر دو طرف روی حالت مذاکره خودکار تنظیم می شوند

دو طرف جریان های کد / C / را برای یکدیگر ارسال می کنند.اگر 3 کد / C / متوالی دریافت شود و جریان کدهای دریافتی با حالت کار محلی مطابقت داشته باشد، با یک کد / C / با یک پاسخ Ack به طرف مقابل باز می گردند.پس از دریافت پیام Ack، همتا در نظر می گیرد که این دو می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و پورت را در حالت UP قرار می دهد.

دوم، یک انتها را برای مذاکره خودکار و یک سر را به اجباری تنظیم کنید

پایان خود مذاکره کننده جریان / C / را ارسال می کند، و پایان اجباری / I / جریان را می فرستد.پایان اجباری نمی‌تواند اطلاعات مذاکره انتهای محلی را به انتهای محلی ارائه کند، و همچنین نمی‌تواند پاسخ Ack را به انتهای راه دور برگرداند، بنابراین انتهای خود مذاکره DOWN است.با این حال، انتهای اجباری خود می تواند کد / C / را شناسایی کند و در نظر می گیرد که انتهای همتا پورتی است که با خودش مطابقت دارد، بنابراین پورت انتهای محلی مستقیماً روی حالت UP تنظیم می شود.

سوم، هر دو انتها روی حالت نیرو تنظیم شده اند

هر دو طرف / من / جریان را به یکدیگر ارسال می کنند.پس از دریافت جریان / I /، یک طرف همتا را پورتی می داند که با خودش مطابقت دارد و مستقیماً پورت محلی را روی حالت UP قرار می دهد.

فیبر چگونه کار می کند؟

فیبرهای نوری برای ارتباطات از رشته های شیشه ای مو مانند پوشیده شده با یک لایه پلاستیکی محافظ تشکیل شده است.فیلامنت شیشه ای اساسا از دو قسمت تشکیل شده است: قطر هسته 9 تا 62.5 میکرومتر و ماده شیشه ای با ضریب شکست کم با قطر 125 میکرومتر.اگرچه با توجه به مواد مورد استفاده و اندازه های مختلف، انواع دیگری از فیبر نوری وجود دارد، اما رایج ترین آنها در اینجا ذکر شده است.نور در لایه هسته فیبر در حالت "بازتاب داخلی کامل" منتقل می شود، یعنی پس از اینکه نور وارد یک انتهای فیبر شد، بین هسته و رابط های پوششی به عقب و جلو منعکس می شود و سپس به فیبر منتقل می شود. انتهای دیگر فیبرفیبر نوری با قطر هسته 62.5 میکرومتر و قطر بیرونی پوشش 125 میکرومتر نور 62.5 / 125 میکرومتر نامیده می شود.

تفاوت فیبر چند حالته و تک حالته چیست؟

چند حالته:

فیبرهایی که می توانند صدها تا هزاران حالت را منتشر کنند، فیبرهای چند حالته (MM) نامیده می شوند.با توجه به توزیع شعاعی ضریب شکست در هسته و روکش، می توان آن را به فیبر چند حالته پله ای و فیبر چند حالته درجه بندی شده تقسیم کرد.تقریباً تمام اندازه های فیبر چند حالته 50/125 میکرومتر یا 62.5 / 125 میکرومتر هستند و پهنای باند (مقدار اطلاعاتی که توسط فیبر منتقل می شود) معمولاً 200 مگاهرتز تا 2 گیگاهرتز است.گیرنده های نوری چند حالته می توانند تا 5 کیلومتر را از طریق فیبر چند حالته انتقال دهند.از دیود ساطع کننده نور یا لیزر به عنوان منبع نور استفاده کنید.

حالت تک:

الیافی که فقط می توانند یک حالت را منتشر کنند، فیبرهای تک حالته نامیده می شوند.مشخصات ضریب شکست الیاف استاندارد تک حالته (SM) مشابه الیاف نوع پله ای است، با این تفاوت که قطر هسته بسیار کوچکتر از الیاف چند حالته است.

اندازه فیبر تک حالته 9-10 / 125 میکرومتر است و دارای ویژگی های پهنای باند بی نهایت و تلفات کمتر از فیبر چند حالته است.فرستنده های نوری تک حالته بیشتر برای انتقال از راه دور استفاده می شوند که گاهی به 150 تا 200 کیلومتر می رسد.از LD یا LED با خط طیفی باریک به عنوان منبع نور استفاده کنید.

تفاوت و ارتباط:

تجهیزات تک حالته معمولاً می توانند روی فیبر تک حالته یا فیبر چند حالته کار کنند، در حالی که تجهیزات چند حالته محدود به کار بر روی فیبر چند حالته هستند.

تلفات انتقال هنگام استفاده از کابل های نوری چقدر است؟

این بستگی به طول موج نور عبوری و نوع فیبر مورد استفاده دارد.

طول موج 850 نانومتر برای فیبر چند حالته: 3.0 دسی بل در کیلومتر

طول موج 1310 نانومتر برای فیبر چند حالته: 1.0 دسی بل در کیلومتر

طول موج 1310 نانومتر برای فیبر تک حالته: 0.4 دسی بل بر کیلومتر

طول موج 1550 نانومتر برای فیبر تک حالته: 0.2 دسی بل در کیلومتر

GBIC چیست؟

GBIC مخفف Giga Bitrate Interface Converter است که یک وسیله واسط است که سیگنال های الکتریکی گیگابیتی را به سیگنال های نوری تبدیل می کند.GBIC برای اتصال گرم طراحی شده است.GBIC یک محصول قابل تعویض است که مطابق با استانداردهای بین المللی است.سوئیچ های گیگابیتی که با رابط GBIC طراحی شده اند، به دلیل تبادل انعطاف پذیر، سهم زیادی از بازار را به خود اختصاص می دهند.

SFP چیست؟

SFP مخفف SMALL FORM PLUGGABLE است که می توان آن را به سادگی به عنوان نسخه ارتقا یافته GBIC درک کرد.اندازه ماژول SFP در مقایسه با ماژول GBIC به نصف کاهش یافته است و تعداد پورت ها در همان پنل می تواند بیش از دو برابر شود.سایر عملکردهای ماژول SFP اساساً مانند عملکردهای GBIC است.برخی از سازندگان سوئیچ ماژول SFP را mini-GBIC (MINI-GBIC) می نامند.

ماژول‌های نوری آینده باید از اتصال داغ پشتیبانی کنند، یعنی می‌توان ماژول را بدون قطع منبع تغذیه از دستگاه وصل یا جدا کرد.از آنجایی که ماژول نوری قابل اتصال داغ است، مدیران شبکه می توانند سیستم را بدون بستن شبکه ارتقا و گسترش دهند.کاربر هیچ فرقی نمی کند.قابلیت تعویض داغ همچنین نگهداری کلی را ساده می کند و کاربران نهایی را قادر می سازد تا ماژول های فرستنده گیرنده خود را بهتر مدیریت کنند.در عین حال، با توجه به این عملکرد مبادله داغ، این ماژول مدیران شبکه را قادر می‌سازد تا برنامه‌های کلی برای هزینه‌های فرستنده گیرنده، فواصل پیوند و تمام توپولوژی‌های شبکه بر اساس نیازهای ارتقاء شبکه بدون نیاز به تعویض کامل بردهای سیستم انجام دهند.

ماژول های نوری که از این Hot-swap پشتیبانی می کنند در حال حاضر در GBIC و SFP موجود هستند.از آنجایی که SFP و SFF تقریباً یک اندازه هستند، می توان آنها را مستقیماً به برد مدار وصل کرد و در فضا و زمان بسته صرفه جویی کرد و طیف وسیعی از کاربردها را داشت.بنابراین، توسعه آینده آن ارزش چشمگیری دارد و حتی ممکن است بازار SFF را تهدید کند.

ماژول نوری بسته کوچک SFF (Small Form Factor) از اپتیک دقیق پیشرفته و فناوری یکپارچه سازی مدار استفاده می کند، اندازه آن تنها نصف ماژول فرستنده و گیرنده فیبر نوری دوبلکس معمولی SC (1X9) است که می تواند تعداد پورت های نوری را در همان فضا دو برابر کند.افزایش تراکم پورت خط و کاهش هزینه سیستم در هر پورت.و از آنجا که ماژول بسته کوچک SFF از یک رابط KT-RJ مشابه شبکه مسی استفاده می کند، اندازه آن با رابط مسی مشترک شبکه کامپیوتری یکسان است که برای انتقال تجهیزات شبکه مبتنی بر مس موجود به فیبر با سرعت بالاتر مفید است. شبکه های نوریبرای پاسخگویی به افزایش چشمگیر نیاز پهنای باند شبکه.

نوع رابط دستگاه اتصال شبکه

رابط BNC

رابط BNC به رابط کابل کواکسیال اشاره دارد.رابط BNC برای اتصال کابل کواکسیال 75 اهم استفاده می شود.این دو کانال دریافت (RX) و ارسال (TX) را فراهم می کند.برای اتصال سیگنال های نامتعادل استفاده می شود.

رابط فیبر

رابط فیبر یک رابط فیزیکی است که برای اتصال کابل های فیبر نوری استفاده می شود.معمولاً انواع مختلفی مانند SC، ST، LC، FC وجود دارد.برای اتصال 10Base-F، کانکتور معمولاً از نوع ST است و انتهای دیگر FC به پچ پنل فیبر نوری متصل است.FC مخفف FerruleConnector است.روش تقویت خارجی آستین فلزی و روش بستن دکمه پیچی می باشد.رابط ST معمولا برای 10Base-F استفاده می شود، رابط SC معمولا برای 100Base-FX و GBIC استفاده می شود، LC معمولا برای SFP استفاده می شود.

رابط RJ-45

رابط RJ-45 رایج ترین رابط مورد استفاده برای اترنت است.RJ-45 یک نام رایج است که به استانداردسازی توسط IEC (60) 603-7، با استفاده از 8 موقعیت (8 پین) تعریف شده توسط استاندارد بین‌المللی اتصال اشاره دارد.جک یا دوشاخه مدولار.

رابط RS-232

رابط RS-232-C (همچنین به عنوان EIA RS-232-C شناخته می شود) رایج ترین رابط ارتباطی سریال است.این استانداردی برای ارتباط سریال است که به طور مشترک توسط انجمن صنعت الکترونیک آمریکا (EIA) در سال 1970 در ارتباط با سیستم‌های بل، تولیدکنندگان مودم و سازندگان پایانه‌های کامپیوتری توسعه یافت.نام کامل آن «استاندارد فناوری رابط تبادل داده سریال باینری بین تجهیزات پایانه داده (DTE) و تجهیزات ارتباط داده (DCE)» است.این استاندارد تصریح می کند که یک کانکتور 25 پین DB25 برای تعیین محتوای سیگنال هر پایه کانکتور و همچنین سطح سیگنال های مختلف استفاده می شود.

رابط RJ-11

رابط RJ-11 چیزی است که ما معمولاً رابط خط تلفن می نامیم.RJ-11 یک نام عمومی برای یک اتصال دهنده است که توسط Western Electric توسعه یافته است.طرح کلی آن به عنوان یک دستگاه اتصال 6 پین تعریف شده است.در اصل WExW نامیده می شد که x به معنای "فعال"، تماسی یا سوزن نخی است.به عنوان مثال، WE6W دارای هر 6 کنتاکت با شماره 1 تا 6 است، رابط WE4W فقط از 4 پین استفاده می کند، دو کنتاکت خارجی (1 و 6) استفاده نمی شود، WE2W فقط از دو پایه میانی استفاده می کند (یعنی برای رابط خط تلفن) .

CWDM و DWDM

با رشد سریع خدمات داده IP در اینترنت، تقاضا برای پهنای باند خط انتقال افزایش یافته است.اگرچه فناوری DWDM (Multiplexing تقسیم طول موج متراکم) مؤثرترین روش برای حل مشکل گسترش پهنای باند خط است، فناوری CWDM (مثلاً تقسیم طول موج درشت) از نظر هزینه سیستم و قابلیت نگهداری مزایایی نسبت به DWDM دارد.

هر دو CWDM و DWDM متعلق به فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج هستند و می توانند طول موج های مختلف نور را در یک فیبر تک هسته ای جفت کرده و آنها را با هم منتقل کنند.

آخرین استاندارد ITU CWDM G.695 است که 18 کانال طول موج با فاصله 20 نانومتری از 1271 نانومتر تا 1611 نانومتر را مشخص می کند.با در نظر گرفتن اثر پیک آب فیبرهای نوری معمولی G.652، به طور کلی از 16 کانال استفاده می شود.به دلیل فاصله زیاد کانال ها، دستگاه های مالتی پلکس و دی مولتی پلکس و لیزرها ارزان تر از دستگاه های DWDM هستند.

فاصله کانال DWDM دارای فواصل مختلفی مانند 0.4 نانومتر، 0.8 نانومتر، 1.6 نانومتر و غیره است که فاصله آن کم است و دستگاه های کنترل طول موج اضافی مورد نیاز است.بنابراین تجهیزات مبتنی بر فناوری DWDM گرانتر از تجهیزات مبتنی بر فناوری CWDM هستند.

فتودیود PIN لایه ای از مواد نوع N است که به آرامی دوپ شده است بین یک نیمه هادی نوع P و نوع N با غلظت دوپینگ بالا که به آن لایه I (ذاتی) می گویند.از آنجایی که به آرامی دوپ شده است، غلظت الکترون بسیار کم است و یک لایه تخلیه گسترده پس از انتشار تشکیل می شود که می تواند سرعت پاسخ و راندمان تبدیل آن را بهبود بخشد.

فتودیودهای بهمنی APD نه تنها تبدیل نوری / الکتریکی بلکه تقویت داخلی نیز دارند.تقویت با اثر ضرب بهمن در داخل لوله انجام می شود.APD یک فتودیود با بهره است.هنگامی که حساسیت گیرنده نوری بالا باشد، APD برای افزایش فاصله انتقال سیستم مفید است.