Os switches ópticos comumente usados em switches Ethernet incluem SFP, GBIC, XFP e XENPAK.
Seus nomes completos em inglês:
SFP: Transceptor conectável de fator de forma pequeno, transceptor conectável de fator de forma pequeno
GBIC: Conversor de Interface GigaBit, Conversor de Interface Gigabit Ethernet
XFP: Transceptor plugável de fator de forma pequeno de 10 Gigabits Interface Ethernet de 10 Gigabits
Transceptor conectável de pacote pequeno
XENPAK: EtherNetTransceiverPAcKage de 10 Gigabit Pacote de conjunto de transceptor de interface Ethernet de 10 Gigabit.
O conector de fibra óptica
O conector de fibra óptica é composto por uma fibra óptica e um plugue em ambas as extremidades da fibra óptica, e o plugue é composto por um pino e uma estrutura de travamento periférica.De acordo com diferentes mecanismos de travamento, os conectores de fibra óptica podem ser divididos em tipo FC, tipo SC, tipo LC, tipo ST e tipo KTRJ.
O conector FC adota mecanismo de travamento de rosca, é um conector móvel de fibra óptica que foi inventado anteriormente e mais usado.
SC é uma junta retangular desenvolvida pela NTT.Ele pode ser conectado e desconectado diretamente sem conexão a parafuso.Comparado com o conector FC, possui um pequeno espaço operacional e é fácil de usar.Produtos Ethernet de baixo custo são muito comuns.
LC é um conector SC tipo Mini desenvolvido pela LUCENT.Possui tamanho menor e tem sido amplamente utilizado no sistema.É uma direção para o desenvolvimento de conectores ativos de fibra óptica no futuro.Produtos Ethernet de baixo custo são muito comuns.
O conector ST é desenvolvido pela AT&T e utiliza um mecanismo de travamento tipo baioneta.Os parâmetros principais são equivalentes aos conectores FC e SC, mas não são comumente utilizados em empresas.Geralmente é usado para dispositivos multimodo para conexão com outros fabricantes. Usado mais durante o acoplamento.
Os pinos do KTRJ são de plástico.Eles são posicionados por pinos de aço.À medida que o número de tempos de acoplamento aumenta, as superfícies de acoplamento se desgastam e sua estabilidade a longo prazo não é tão boa quanto a dos conectores de pinos cerâmicos.
Conhecimento de fibra
A fibra óptica é um condutor que transmite ondas de luz.A fibra óptica pode ser dividida em fibra monomodo e fibra multimodo a partir do modo de transmissão óptica.
Na fibra monomodo, existe apenas um modo fundamental de transmissão óptica, ou seja, a luz é transmitida apenas ao longo do núcleo interno da fibra.Como a dispersão do modo é completamente evitada e a banda de transmissão da fibra monomodo é ampla, ela é adequada para comunicação de fibra de alta velocidade e longa distância.
Existem vários modos de transmissão óptica em uma fibra multimodo.Devido à dispersão ou aberrações, esta fibra tem baixo desempenho de transmissão, uma banda de frequência estreita, uma pequena taxa de transmissão e uma curta distância.
Parâmetros característicos da fibra óptica
A estrutura da fibra óptica é desenhada por hastes pré-fabricadas de fibra de quartzo.O diâmetro externo da fibra multimodo e da fibra monomodo usada para comunicação é de 125 μm.
O corpo fino é dividido em duas áreas: núcleo e camada de revestimento.O diâmetro do núcleo da fibra monomodo é de 8 ~ 10μm, e o diâmetro do núcleo da fibra multimodo tem duas especificações padrão.Os diâmetros do núcleo são 62,5μm (padrão americano) e 50μm (padrão europeu).
As especificações da fibra de interface são descritas a seguir: fibra multimodo de 62,5μm / 125μm, onde 62,5μm refere-se ao diâmetro do núcleo da fibra e 125μm refere-se ao diâmetro externo da fibra.
A fibra monomodo usa um comprimento de onda de 1310 nm ou 1550 nm.
As fibras multimodo usam principalmente luz de 850 nm.
A cor pode ser distinguida da fibra monomodo e da fibra multimodo.O corpo externo da fibra monomodo é amarelo e o corpo externo da fibra multimodo é vermelho-alaranjado.
Porta óptica gigabit
As portas ópticas Gigabit podem funcionar nos modos forçado e autonegociado.Na especificação 802.3, a porta óptica Gigabit suporta apenas uma taxa de 1000M e suporta dois modos full-duplex (Full) e half-duplex (Half) duplex.
A diferença mais fundamental entre negociação automática e forçamento é que os fluxos de código enviados quando os dois estabelecem um link físico são diferentes.O modo de negociação automática envia o código /C/, que é o fluxo de código de configuração, enquanto o modo de forçamento envia o código /I/, que é o fluxo de código ocioso.
Processo de negociação automática de porta óptica Gigabit
Primeiro, ambas as extremidades são definidas para o modo de negociação automática
As duas partes enviam fluxos de código /C/ entre si.Se 3 códigos /C/ consecutivos forem recebidos e os fluxos de código recebidos corresponderem ao modo de trabalho local, eles retornarão para a outra parte com um código /C/ com uma resposta Ack.Após receber a mensagem Ack, o peer considera que os dois podem se comunicar e coloca a porta no estado UP.
Em segundo lugar, defina uma extremidade para negociação automática e outra para negociação obrigatória
A extremidade autonegociada envia /C/stream e a extremidade forçada envia /I/stream.A extremidade forçada não pode fornecer à extremidade local as informações de negociação da extremidade local, nem pode retornar uma resposta Ack à extremidade remota, portanto, a extremidade da autonegociação está DOWN.No entanto, a própria extremidade forçada pode identificar o código /C/ e considera que a extremidade do peer é uma porta que corresponde a si mesma, portanto, a porta final local é definida diretamente para o estado UP.
Terceiro, ambas as extremidades estão definidas para o modo forçado
Ambas as partes enviam / I / stream uma para a outra.Depois de receber o fluxo /I/, uma extremidade considera o peer como uma porta que corresponde a si mesma e define diretamente a porta local para o estado UP.
Como funciona a fibra?
As fibras ópticas para comunicações consistem em filamentos de vidro semelhantes a cabelos cobertos por uma camada protetora de plástico.O filamento de vidro é essencialmente composto por duas partes: um diâmetro de núcleo de 9 a 62,5 μm e um material de vidro de baixo índice de refração com diâmetro de 125 μm.Embora existam alguns outros tipos de fibra óptica de acordo com os materiais utilizados e os diferentes tamanhos, os mais comuns são mencionados aqui.A luz é transmitida na camada central da fibra em um modo de “reflexão interna total”, ou seja, depois que a luz entra em uma extremidade da fibra, ela é refletida para frente e para trás entre as interfaces do núcleo e do revestimento, e então transmitida para o outra extremidade da fibra.Uma fibra óptica com diâmetro de núcleo de 62,5 μm e diâmetro externo de revestimento de 125 μm é chamada de luz de 62,5/125 μm.
Qual é a diferença entre fibra multimodo e monomodo?
Multimodo:
As fibras que podem se propagar de centenas a milhares de modos são chamadas de fibras multimodo (MM).De acordo com a distribuição radial do índice de refração no núcleo e no revestimento, ele pode ser dividido em fibra multimodo escalonada e fibra multimodo graduada.Quase todos os tamanhos de fibra multimodo são 50/125 μm ou 62,5/125 μm, e a largura de banda (a quantidade de informação transmitida pela fibra) é geralmente de 200 MHz a 2 GHz.Os transceptores ópticos multimodo podem transmitir até 5 quilômetros através de fibra multimodo.Use diodo emissor de luz ou laser como fonte de luz.
Modo único:
As fibras que podem propagar apenas um modo são chamadas de fibras monomodo.O perfil do índice de refração das fibras monomodo padrão (SM) é semelhante ao das fibras do tipo escalonado, exceto que o diâmetro do núcleo é muito menor que o das fibras multimodo.
O tamanho da fibra monomodo é 9-10/125 μm e possui características de largura de banda infinita e menor perda do que a fibra multimodo.Os transceptores ópticos monomodo são usados principalmente para transmissão de longa distância, às vezes atingindo 150 a 200 quilômetros.Use LD ou LED com linha espectral estreita como fonte de luz.
Diferença e conexão:
Equipamentos monomodo geralmente podem operar em fibra monomodo ou fibra multimodo, enquanto equipamentos multimodo são limitados a operar em fibra multimodo.
Qual é a perda de transmissão ao usar cabos ópticos?
Isso depende do comprimento de onda da luz transmitida e do tipo de fibra utilizada.
Comprimento de onda de 850 nm para fibra multimodo: 3,0 dB/km
Comprimento de onda de 1310 nm para fibra multimodo: 1,0 dB/km
Comprimento de onda de 1310 nm para fibra monomodo: 0,4 dB/km
Comprimento de onda de 1550 nm para fibra monomodo: 0,2 dB/km
O que é GBIC?
GBIC é a abreviatura de Giga Bitrate Interface Converter, que é um dispositivo de interface que converte sinais elétricos gigabit em sinais ópticos.GBIC foi projetado para conexão a quente.GBIC é um produto intercambiável que atende aos padrões internacionais.Os switches Gigabit projetados com interface GBIC ocupam uma grande participação no mercado devido ao seu intercâmbio flexível.
O que é SFP?
SFP é a abreviatura de SMALL FORM PLUGGABLE, que pode ser entendido simplesmente como uma versão atualizada do GBIC.O tamanho do módulo SFP é reduzido pela metade em comparação com o módulo GBIC, e o número de portas pode ser mais que duplicado no mesmo painel.As demais funções do módulo SFP são basicamente as mesmas do GBIC.Alguns fabricantes de switches chamam o módulo SFP de mini-GBIC (MINI-GBIC).
Os futuros módulos ópticos devem suportar hot plugging, ou seja, o módulo pode ser conectado ou desconectado do dispositivo sem cortar a fonte de alimentação.Como o módulo óptico é hot plug, os gerentes de rede podem atualizar e expandir o sistema sem fechar a rede.O usuário não faz diferença.A capacidade de troca a quente também simplifica a manutenção geral e permite que os usuários finais gerenciem melhor seus módulos transceptores.Ao mesmo tempo, devido ao desempenho de hot-swap, este módulo permite que os gerentes de rede façam planos gerais para custos de transceptores, distâncias de link e todas as topologias de rede com base nos requisitos de atualização de rede, sem precisar substituir completamente as placas de sistema.
Os módulos ópticos que suportam este hot-swap estão atualmente disponíveis em GBIC e SFP.Como SFP e SFF são aproximadamente do mesmo tamanho, eles podem ser conectados diretamente à placa de circuito, economizando espaço e tempo na embalagem, e possuem uma ampla gama de aplicações.Portanto, vale a pena esperar pelo seu desenvolvimento futuro e pode até ameaçar o mercado de SFF.
O módulo óptico de pacote pequeno SFF (Small Form Factor) usa óptica de precisão avançada e tecnologia de integração de circuito, o tamanho é apenas metade do módulo transceptor de fibra óptica duplex comum SC (1X9), que pode dobrar o número de portas ópticas no mesmo espaço.Aumente a densidade da porta de linha e reduza o custo do sistema por porta.E como o módulo de pacote pequeno SFF usa uma interface KT-RJ semelhante à rede de cobre, o tamanho é o mesmo da interface de cobre da rede de computadores comum, o que favorece a transição dos equipamentos de rede existentes baseados em cobre para fibra de alta velocidade redes ópticas.Para atender ao aumento dramático nos requisitos de largura de banda da rede.
Tipo de interface do dispositivo de conexão de rede
Interface BNC
Interface BNC refere-se à interface do cabo coaxial.A interface BNC é usada para conexão de cabo coaxial de 75 ohms.Ele fornece dois canais de recepção (RX) e transmissão (TX).É utilizado para conexão de sinais não balanceados.
Interface de fibra
Uma interface de fibra é uma interface física usada para conectar cabos de fibra óptica.Geralmente existem vários tipos, como SC, ST, LC, FC.Para a conexão 10Base-F, o conector geralmente é do tipo ST e a outra extremidade FC é conectada ao patch panel de fibra óptica.FC é a abreviatura de FerruleConnector.O método de reforço externo é uma manga metálica e o método de fixação é um botão de parafuso.A interface ST é geralmente usada para 10Base-F, a interface SC é geralmente usada para 100Base-FX e GBIC, LC é geralmente usada para SFP.
Interface RJ-45
A interface RJ-45 é a interface mais comumente usada para Ethernet.RJ-45 é um nome comumente usado, que se refere à padronização pela IEC (60) 603-7, utilizando 8 posições (8 pinos) definidas pelo padrão internacional de conectores.Conector ou plugue modular.
Interface RS-232
A interface RS-232-C (também conhecida como EIA RS-232-C) é a interface de comunicação serial mais comumente usada.É um padrão para comunicação serial desenvolvido em conjunto pela American Electronics Industry Association (EIA) em 1970 em conjunto com sistemas Bell, fabricantes de modem e fabricantes de terminais de computador.Seu nome completo é “padrão de tecnologia de interface de troca de dados binários seriais entre equipamento terminal de dados (DTE) e equipamento de comunicação de dados (DCE)”.O padrão estipula que um conector DB25 de 25 pinos seja usado para especificar o conteúdo do sinal de cada pino do conector, bem como o nível de vários sinais.
Interface RJ-11
A interface RJ-11 é o que normalmente chamamos de interface de linha telefônica.RJ-11 é um nome genérico para um conector desenvolvido pela Western Electric.Seu contorno é definido como um dispositivo de conexão de 6 pinos.Originalmente chamada de WExW, onde x significa agulha “ativa”, de contato ou de enfiamento de linha.Por exemplo, WE6W tem todos os 6 contatos, numerados de 1 a 6, a interface WE4W usa apenas 4 pinos, os dois contatos mais externos (1 e 6) não são usados, WE2W usa apenas os dois pinos do meio (ou seja, para interface de linha telefônica) .
CWDM e DWDM
Com o rápido crescimento dos serviços de dados IP na Internet, a demanda por largura de banda nas linhas de transmissão aumentou.Embora a tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) seja o método mais eficaz para resolver o problema de expansão da largura de banda da linha, a tecnologia CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) tem vantagens sobre o DWDM em termos de custo e facilidade de manutenção do sistema.
Tanto o CWDM quanto o DWDM pertencem à tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda e podem acoplar diferentes comprimentos de onda de luz em uma fibra de núcleo único e transmiti-los juntos.
O padrão ITU mais recente do CWDM é o G.695, que especifica 18 canais de comprimento de onda com um intervalo de 20 nm de 1271 nm a 1611 nm.Considerando o efeito de pico de água das fibras ópticas G.652 comuns, geralmente são usados 16 canais.Devido ao grande espaçamento entre canais, os dispositivos de multiplexação e demultiplexação e os lasers são mais baratos que os dispositivos DWDM.
O intervalo de canal do DWDM tem intervalos diferentes, como 0,4 nm, 0,8 nm, 1,6 nm, etc. O intervalo é pequeno e são necessários dispositivos adicionais de controle de comprimento de onda.Portanto, o equipamento baseado na tecnologia DWDM é mais caro que o equipamento baseado na tecnologia CWDM.
Um fotodiodo PIN é uma camada de material do tipo N levemente dopado entre um semicondutor do tipo P e do tipo N com uma alta concentração de dopagem, que é chamada de camada I (intrínseca).Por ser levemente dopado, a concentração de elétrons é muito baixa e uma ampla camada de depleção é formada após a difusão, o que pode melhorar sua velocidade de resposta e eficiência de conversão.
Os fotodiodos de avalanche APD não possuem apenas conversão óptica/elétrica, mas também amplificação interna.A amplificação é realizada pelo efeito de multiplicação de avalanche dentro do tubo.APD é um fotodiodo com ganho.Quando a sensibilidade do receptor óptico é alta, o APD é útil para estender a distância de transmissão do sistema.