Gli switch ottici comunemente utilizzati negli switch Ethernet includono SFP, GBIC, XFP e XENPAK.
I loro nomi inglesi completi:
SFP: ricetrasmettitore collegabile con fattore di forma ridotto, ricetrasmettitore collegabile con fattore di forma ridotto
GBIC: convertitore di interfaccia GigaBit, convertitore di interfaccia Gigabit Ethernet
XFP: ricetrasmettitore collegabile con fattore di forma ridotto da 10 Gigabit Interfaccia Ethernet da 10 Gigabit
Ricetrasmettitore collegabile in confezione piccola
XENPAK: pacchetto set di ricetrasmettitori con interfaccia 10 Gigabit Ethernet EtherNetTransceiverPAcKage.
Il connettore della fibra ottica
Il connettore della fibra ottica è composto da una fibra ottica e da una spina su entrambe le estremità della fibra ottica e la spina è composta da un perno e da una struttura di bloccaggio periferica.In base ai diversi meccanismi di bloccaggio, i connettori in fibra ottica possono essere suddivisi in tipo FC, tipo SC, tipo LC, tipo ST e tipo KTRJ.
Il connettore FC adotta un meccanismo di bloccaggio della filettatura, è un connettore mobile in fibra ottica che è stato inventato in precedenza e utilizzato maggiormente.
SC è un giunto rettangolare sviluppato da NTT.Può essere collegato e scollegato direttamente senza collegamento a vite.Rispetto al connettore FC, ha uno spazio operativo ridotto ed è facile da usare.I prodotti Ethernet di fascia bassa sono molto comuni.
LC è un connettore SC di tipo Mini sviluppato da LUCENT.Ha una dimensione più piccola ed è stato ampiamente utilizzato nel sistema.È una direzione per lo sviluppo futuro di connettori attivi in fibra ottica.I prodotti Ethernet di fascia bassa sono molto comuni.
Il connettore ST è sviluppato da AT&T e utilizza un meccanismo di bloccaggio a baionetta.I parametri principali sono equivalenti ai connettori FC e SC, ma non è comunemente utilizzato nelle aziende.Di solito viene utilizzato per i dispositivi multimodali per connettersi con altri produttori. Utilizzato di più durante il docking.
I perni di KTRJ sono di plastica.Sono posizionati tramite perni in acciaio.All'aumentare del numero di tempi di accoppiamento, le superfici di accoppiamento si usurano e la loro stabilità a lungo termine non è buona quanto quella dei connettori con pin in ceramica.
Conoscenza delle fibre
La fibra ottica è un conduttore che trasmette onde luminose.La fibra ottica può essere divisa in fibra monomodale e fibra multimodale dalla modalità di trasmissione ottica.
Nella fibra monomodale esiste solo una modalità fondamentale di trasmissione ottica, ovvero la luce viene trasmessa solo lungo il nucleo interno della fibra.Poiché la dispersione della modalità è completamente evitata e la banda di trasmissione della fibra monomodale è ampia, è adatta per la comunicazione in fibra ad alta velocità e a lunga distanza.
Esistono più modalità di trasmissione ottica in una fibra multimodale.A causa della dispersione o delle aberrazioni, questa fibra ha prestazioni di trasmissione scarse, una banda di frequenza stretta, una velocità di trasmissione ridotta e una breve distanza.
Parametri caratteristici della fibra ottica
La struttura della fibra ottica è ricavata da bacchette prefabbricate in fibra di quarzo.Il diametro esterno della fibra multimodale e della fibra monomodale utilizzata per la comunicazione è 125 μm.
Il corpo sottile è diviso in due aree: nucleo e strato di rivestimento.Il diametro del nucleo della fibra monomodale è 8 ~ 10μm e il diametro del nucleo della fibra multimodale ha due specifiche standard.I diametri del nucleo sono 62,5μm (standard americano) e 50μm (standard europeo).
Le specifiche della fibra di interfaccia sono descritte come segue: fibra multimodale 62,5μm/125μm, dove 62,5μm si riferisce al diametro del nucleo della fibra e 125μm si riferisce al diametro esterno della fibra.
La fibra monomodale utilizza una lunghezza d'onda di 1310 nm o 1550 nm.
Le fibre multimodali utilizzano principalmente la luce da 850 nm.
Il colore può essere distinto dalla fibra monomodale e dalla fibra multimodale.Il corpo esterno della fibra monomodale è giallo e il corpo esterno della fibra multimodale è rosso-arancione.
Porta ottica Gigabit
Le porte ottiche Gigabit possono funzionare sia in modalità forzata che autonegoziata.Nella specifica 802.3, la porta ottica Gigabit supporta solo una velocità di 1000M e supporta due modalità full-duplex (Full) e half-duplex (Half) duplex.
La differenza fondamentale tra la negoziazione automatica e la forzatura è che i flussi di codice inviati quando i due stabiliscono un collegamento fisico sono diversi.La modalità di negoziazione automatica invia il codice / C /, che è il flusso del codice di configurazione, mentre la modalità di forzatura invia / I / codice, che è il flusso del codice inattivo.
Processo di negoziazione automatica della porta ottica Gigabit
Innanzitutto, entrambe le estremità sono impostate sulla modalità di negoziazione automatica
Le due parti si scambiano flussi / C / codici.Se vengono ricevuti 3 codici / C / consecutivi e i flussi di codice ricevuti corrispondono alla modalità di lavoro locale, verranno restituiti all'altra parte con un codice / C / con una risposta Ack.Dopo aver ricevuto il messaggio Ack, il peer ritiene che i due possano comunicare tra loro e imposta la porta nello stato UP.
In secondo luogo, impostare un'estremità sulla negoziazione automatica e un'estremità su obbligatoria
L'estremità autonegoziante invia / C / stream e l'estremità forzata invia / I / stream.L'estremità forzata non può fornire all'estremità locale le informazioni di negoziazione dell'estremità locale, né può restituire una risposta Ack all'estremità remota, quindi l'estremità di autonegoziazione è DOWN.Tuttavia, l'estremità forzata stessa può identificare il codice /C/ e considera che l'estremità peer è una porta che corrisponde a se stessa, quindi la porta finale locale è impostata direttamente sullo stato UP.
In terzo luogo, entrambe le estremità sono impostate in modalità forzata
Entrambe le parti si scambiano /I/streaming.Dopo aver ricevuto il flusso /I/, un'estremità considera il peer come una porta che corrisponde a se stessa e imposta direttamente la porta locale sullo stato UP.
Come funziona la fibra?
Le fibre ottiche per le comunicazioni sono costituite da filamenti di vetro simili a capelli ricoperti da uno strato protettivo di plastica.Il filamento di vetro è composto essenzialmente da due parti: un diametro del nucleo compreso tra 9 e 62,5 μm e un materiale di vetro a basso indice di rifrazione con un diametro di 125 μm.Sebbene esistano altri tipi di fibra ottica a seconda dei materiali utilizzati e delle diverse dimensioni, qui vengono menzionati quelli più comuni.La luce viene trasmessa nello strato centrale della fibra in una modalità di "riflessione interna totale", ovvero, dopo che la luce entra in un'estremità della fibra, viene riflessa avanti e indietro tra le interfacce del nucleo e del rivestimento e quindi trasmessa allo strato centrale della fibra. altra estremità della fibra.Una fibra ottica con un diametro del nucleo di 62,5 μm e un diametro esterno del rivestimento di 125 μm è chiamata luce 62,5 / 125 μm.
Qual è la differenza tra fibra multimodale e fibra monomodale?
Multimodale:
Le fibre che possono propagare da centinaia a migliaia di modi sono chiamate fibre multimodali (MM).In base alla distribuzione radiale dell'indice di rifrazione nel nucleo e nel rivestimento, può essere suddiviso in fibra multimodale a gradini e fibra multimodale graduata.Quasi tutte le dimensioni delle fibre multimodali sono 50/125 μm o 62,5/125 μm e la larghezza di banda (la quantità di informazioni trasmesse dalla fibra) è solitamente compresa tra 200 MHz e 2 GHz.I ricetrasmettitori ottici multimodali possono trasmettere fino a 5 chilometri attraverso la fibra multimodale.Utilizzare diodi emettitori di luce o laser come sorgente luminosa.
Modalità singola:
Le fibre che possono propagare solo una modalità sono chiamate fibre monomodali.Il profilo dell'indice di rifrazione delle fibre monomodali standard (SM) è simile a quello delle fibre di tipo step, tranne per il fatto che il diametro del nucleo è molto più piccolo di quello delle fibre multimodali.
La dimensione della fibra monomodale è 9-10/125 μm e presenta le caratteristiche di larghezza di banda infinita e perdite inferiori rispetto alla fibra multimodale.I ricetrasmettitori ottici monomodali vengono utilizzati principalmente per la trasmissione a lunga distanza, raggiungendo talvolta da 150 a 200 chilometri.Utilizzare LD o LED con linea spettrale stretta come sorgente luminosa.
Differenza e connessione:
Le apparecchiature monomodali possono solitamente funzionare su fibra monomodale o fibra multimodale, mentre le apparecchiature multimodali sono limitate a funzionare su fibra multimodale.
Qual è la perdita di trasmissione quando si utilizzano cavi ottici?
Ciò dipende dalla lunghezza d'onda della luce trasmessa e dal tipo di fibra utilizzata.
Lunghezza d'onda 850 nm per fibra multimodale: 3,0 dB/km
Lunghezza d'onda 1310 nm per fibra multimodale: 1,0 dB/km
Lunghezza d'onda 1310 nm per fibra monomodale: 0,4 dB/km
Lunghezza d'onda 1550 nm per fibra monomodale: 0,2 dB/km
Cos'è il GBIC?
GBIC è l'abbreviazione di Giga Bitrate Interface Converter, che è un dispositivo di interfaccia che converte segnali elettrici gigabit in segnali ottici.GBIC è progettato per l'hot plug.GBIC è un prodotto intercambiabile conforme agli standard internazionali.Gli switch Gigabit progettati con interfaccia GBIC occupano un'ampia quota di mercato grazie al loro interscambio flessibile.
Cos'è l'SFP?
SFP è l'abbreviazione di SMALL FORM PLUGGABLE, che può essere semplicemente intesa come una versione aggiornata di GBIC.La dimensione del modulo SFP è ridotta della metà rispetto al modulo GBIC e il numero di porte può essere più che raddoppiato sullo stesso pannello.Le altre funzioni del modulo SFP sono sostanzialmente le stesse del GBIC.Alcuni produttori di switch chiamano il modulo SFP mini-GBIC (MINI-GBIC).
I futuri moduli ottici dovranno supportare l'hot plug, ovvero il modulo potrà essere collegato o disconnesso dal dispositivo senza interrompere l'alimentazione.Poiché il modulo ottico è collegabile a caldo, i gestori della rete possono aggiornare ed espandere il sistema senza chiudere la rete.L'utente non fa alcuna differenza.La funzionalità hot swap semplifica inoltre la manutenzione complessiva e consente agli utenti finali di gestire meglio i propri moduli ricetrasmettitori.Allo stesso tempo, grazie alle prestazioni di hot-swap, questo modulo consente ai gestori di rete di pianificare globalmente i costi dei ricetrasmettitori, le distanze dei collegamenti e tutte le topologie di rete in base ai requisiti di aggiornamento della rete, senza dover sostituire completamente le schede di sistema.
I moduli ottici che supportano questo hot-swap sono attualmente disponibili in GBIC e SFP.Poiché SFP e SFF hanno all'incirca le stesse dimensioni, possono essere collegati direttamente al circuito stampato, risparmiando spazio e tempo sulla confezione, e hanno un'ampia gamma di applicazioni.Pertanto, vale la pena guardare al suo sviluppo futuro e potrebbe persino minacciare il mercato dei SFF.
Il modulo ottico a pacchetto piccolo SFF (Small Form Factor) utilizza un'ottica di precisione avanzata e una tecnologia di integrazione dei circuiti, le dimensioni sono solo la metà di quelle del normale modulo ricetrasmettitore in fibra ottica duplex SC (1X9), che può raddoppiare il numero di porte ottiche nello stesso spazio.Aumenta la densità delle porte di linea e riduci i costi di sistema per porta.E poiché il modulo a pacchetto piccolo SFF utilizza un'interfaccia KT-RJ simile alla rete in rame, la dimensione è la stessa dell'interfaccia in rame della comune rete di computer, che favorisce la transizione delle apparecchiature di rete esistenti basate su rame alla fibra a velocità più elevata reti ottiche.Per soddisfare il drammatico aumento dei requisiti di larghezza di banda della rete.
Tipo di interfaccia del dispositivo di connessione di rete
Interfaccia BNC
L'interfaccia BNC si riferisce all'interfaccia del cavo coassiale.L'interfaccia BNC viene utilizzata per il collegamento del cavo coassiale da 75 ohm.Fornisce due canali di ricezione (RX) e trasmissione (TX).Viene utilizzato per il collegamento di segnali sbilanciati.
Interfaccia in fibra
Un'interfaccia in fibra è un'interfaccia fisica utilizzata per collegare i cavi in fibra ottica.Di solito ne esistono diversi tipi come SC, ST, LC, FC.Per la connessione 10Base-F, il connettore è solitamente di tipo ST e l'altra estremità FC è collegata al pannello patch in fibra ottica.FC è l'abbreviazione di FerruleConnector.Il metodo di rinforzo esterno è un manicotto metallico e il metodo di fissaggio è un bottone a vite.L'interfaccia ST viene solitamente utilizzata per 10Base-F, l'interfaccia SC viene solitamente utilizzata per 100Base-FX e GBIC, LC viene solitamente utilizzata per SFP.
Interfaccia RJ-45
L'interfaccia RJ-45 è l'interfaccia più comunemente utilizzata per Ethernet.RJ-45 è un nome comunemente usato, che si riferisce alla standardizzazione IEC (60) 603-7, utilizzando 8 posizioni (8 pin) definite dallo standard internazionale dei connettori.Jack o spina modulare.
Interfaccia RS-232
L'interfaccia RS-232-C (nota anche come EIA RS-232-C) è l'interfaccia di comunicazione seriale più comunemente utilizzata.È uno standard per la comunicazione seriale sviluppato congiuntamente dall'American Electronics Industry Association (EIA) nel 1970 in collaborazione con i sistemi Bell, i produttori di modem e i produttori di terminali di computer.Il suo nome completo è "standard tecnologico dell'interfaccia di scambio dati binario seriale tra apparecchiature terminali dati (DTE) e apparecchiature di comunicazione dati (DCE)".Lo standard prevede che venga utilizzato un connettore DB25 a 25 pin per specificare il contenuto del segnale di ciascun pin del connettore, nonché il livello dei vari segnali.
Interfaccia RJ-11
L'interfaccia RJ-11 è quella che comunemente chiamiamo interfaccia della linea telefonica.RJ-11 è un nome generico per un connettore sviluppato da Western Electric.La sua struttura è definita come un dispositivo di connessione a 6 pin.Originariamente chiamato WExW, dove x significa “attivo”, ago di contatto o di infilatura.Ad esempio, WE6W ha tutti e 6 i contatti, numerati da 1 a 6, l'interfaccia WE4W utilizza solo 4 pin, i due contatti più esterni (1 e 6) non vengono utilizzati, WE2W utilizza solo i due pin centrali (ovvero per l'interfaccia della linea telefonica) .
CWDM e DWDM
Con la rapida crescita dei servizi dati IP su Internet, è aumentata la domanda di larghezza di banda della linea di trasmissione.Sebbene la tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) sia il metodo più efficace per risolvere il problema dell'espansione della larghezza di banda della linea, la tecnologia CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) presenta vantaggi rispetto a DWDM in termini di costo del sistema e manutenibilità.
Sia CWDM che DWDM appartengono alla tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda e possono accoppiare diverse lunghezze d'onda della luce in una fibra single-core e trasmetterle insieme.
L'ultimo standard ITU di CWDM è G.695, che specifica 18 canali di lunghezza d'onda con un intervallo di 20 nm da 1271 nm a 1611 nm.Considerando l'effetto del picco d'acqua delle normali fibre ottiche G.652, vengono generalmente utilizzati 16 canali.A causa dell'ampia spaziatura tra i canali, i dispositivi di multiplexing e demultiplexing e i laser sono più economici dei dispositivi DWDM.
L'intervallo del canale di DWDM ha intervalli diversi come 0,4 nm, 0,8 nm, 1,6 nm, ecc. L'intervallo è piccolo e sono necessari dispositivi di controllo della lunghezza d'onda aggiuntivi.Pertanto, le apparecchiature basate sulla tecnologia DWDM sono più costose delle apparecchiature basate sulla tecnologia CWDM.
Un fotodiodo PIN è uno strato di materiale di tipo N leggermente drogato posto tra un semiconduttore di tipo P e uno di tipo N con un'elevata concentrazione di drogaggio, chiamato strato I (intrinseco).Poiché è leggermente drogato, la concentrazione di elettroni è molto bassa e dopo la diffusione si forma un ampio strato di svuotamento, che può migliorare la velocità di risposta e l'efficienza di conversione.
I fotodiodi da valanga APD non hanno solo la conversione ottica/elettrica ma anche l'amplificazione interna.L'amplificazione è ottenuta dall'effetto di moltiplicazione a valanga all'interno del tubo.APD è un fotodiodo con guadagno.Quando la sensibilità del ricevitore ottico è elevata, l'APD è utile per estendere la distanza di trasmissione del sistema.