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光纖收發器

我有新說法

  光纖收發器,是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的以太網傳輸媒體轉換單元,在很多地方也被稱之為光電轉換器(Fiber Converter)。產品一般應用在以太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網絡環境中,且通常定位于寬帶城域網的接入層應用;如:監控安全工程的高清視頻圖像傳輸;同時在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網和更外層的網絡上也發揮了巨大作用。


1作用

  光纖收發器一般應用在以太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網絡環境中,同時在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網和更外層的網絡上也發揮了巨大的作用。有了光纖收發器,也為需要將系統從銅線升級到光纖,為缺少資金、人力或時間的用戶提供了一種廉價的方案。光纖收發器的作用是,將我們要發送的電信號轉換成光信號,并發送出去,同時,能將接收到的光信號轉換成電信號,輸入到我們的接收端。

2分類

  國外和國內生產光纖收發器的廠商很多,產品線也極為豐富,主要有深圳三旺通信、光路科技、瑞斯康達、烽火、博威、德勝、Netlink、迅捷、騰達等。為了保證與其他廠家的網卡、中繼器、集線器和交換機等網絡設備的完全兼容,光纖收發器產品必須嚴格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太網標準,除此之外,在EMC防電磁輻射方面應符合FCC Part15。時下由于國內各大運營商正在大力建設小區網、校園網和企業網,因此光纖收發器產品的用量也在不斷提高,以更好地滿足接入網的建設需要。

  性質分類

  單模光纖收發器:傳輸距離20公里至120公里;

  多模光纖收發器:傳輸距離2公里到5公里;

  如5公里光纖收發器的發射功率一般在-20~-14db之間,接收靈敏度為-30db,使用1310nm的波長;而120公里光纖收發器的發射功率多在-5~0dB之間,接收靈敏度為-38dB,使用1550nm的波長。

  所需分類

  單纖光纖收發器:接收發送的數據在一根光纖上傳輸;

  雙纖光纖收發器:接收發送的數據在一對光纖上傳輸;

  顧名思義,單纖設備可以節省一半的光纖,即在一根光纖上實現數據的接收和發送,在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產品采用了波分復用的技術,使用的波長多為1310nm和1550nm。但由于單纖收發器產品沒有統一國際標準,因此不同廠商產品在互聯互通時可能會存在不兼容的情況。另外由于使用了波分復用,單纖收發器產品普遍存在信號衰耗大的特點。

  工作層次/速率

  100M以太網光纖收發器:工作在物理層;

  10/100M自適應以太網光纖收發器:工作在數據鏈路層;

  按工作層次/速率來分,可以分為單10M、100M的光纖收發器、10/100M自適應的光纖收發器和1000M光纖收發器以及10/100/1000自適應收發器。其中單10M和100M的收發器產品工作在物理層,在這一層工作的收發器產品是按位來轉發數據。該轉發方式具有轉發速度快、通透率高、時延低等方面的優勢,適合應用于速率固定的鏈路上,同時由于此類設備在正常通信前沒有一個自協商的過程,因此在兼容性和穩定性方面做得更好。

  結構分類

  桌面式(獨立式)光纖收發器:獨立式用戶端設備;

  機架式(模塊化)光纖收發器:安裝于十六槽機箱,采用集中供電方式;

  按結構來分,可以分為桌面式(獨立式)光纖收發器和機架式光纖收發器。桌面式光纖收發器適合于單個用戶使用,如滿足樓道中單臺交換機的上聯。機架式(模塊化)光纖收發器適用于多用戶的匯聚,目前國內的機架多為16槽產品,即一個機架中最多可加插16個模塊式光纖收發器。

  管理類型分類

  非網管型以太網光纖收發器:即插即用,通過硬件撥碼開關設置電口工作模式;

  網管型以太網光纖收發器:支持電信級網絡管理;

  網管分類

  可以分為非網管型光纖收發器和網管型光纖收發器。大多數運營商都希望自己網絡中的所有設備均能做到可遠程網管的程度,光纖收發器產品與交換機、路由器一樣也逐步向這個方向發展。對于可網管的光纖收發器還可以細分為局端可網管和用戶端可網管。局端可網管的光纖收發器主要是機架式產品,大多采用主從式的管理結構,主網管模塊一方面需要輪詢自己機架上的網管信息,另一方面還需收集所有從子架上的信息,然后匯總并提交給網管服務器。如武漢烽火網絡所提供的OL200系列網管型光纖收發器產品支持1(主)+9(從)的網管結構,一次性最多可管理150個光纖收發器。

  用戶端網管主要可以分為三種方式:第一種是在局端和客戶端設備之間運行特定的協議,協議負責向局端發送客戶端的狀態信息,通過局端設備的CPU來處理這些狀態信息,并提交給網管服務器;第二種是局端的光纖收發器可以檢測到光口上的光功率,因此當光路上出現問題時可根據光功率來判斷是光纖上的問題還是用戶端設備的故障;第三種是在用戶端的光纖收發器上加裝主控CPU,這樣網管系統一方面可以監控到用戶端設備的工作狀態,另外還可以實現遠程配置和遠程重啟。在這三種用戶端網管方式中,前兩種嚴格來說只是對用戶端設備進行遠程監控,而第三種才是真正的遠程網管。但由于第三種方式在用戶端添加了CPU,從而也增加了用戶端設備的成本,因此在價格方面前兩種方式會更具優勢一些。隨著運營商對設備網管的需求愈來愈多,相信光纖收發器的網管將日趨實用和智能。

  電源分類

  內置電源光纖收發器:內置開關電源為電信級電源;外置電源光纖收發器:外置變壓器電源多使用在民用設備上。

  工作方式分類

  全雙工方式(full duplex)是指當數據的發送和接收分流,分別由兩根不同的傳輸線傳送時,通信雙方都能在同一時刻進行發送和接收操作,這樣的傳送方式就是全雙工制,如圖1所示。在全雙工方式下,通信系統的每一端都設置了發送器和接收器,因此,能控制數據同時在兩個方向上傳送。全雙工方式無需進行方向的切換,因此,沒有切換操作所產生的時間延遲。

  半雙工方式(half duplex)是指使用同一根傳輸線既作接收又作發送,雖然數據可以在兩個方向上傳送,但通信雙方不能同時收發數據,這樣的傳送方式就是半雙工制。采用半雙工方式時,通信系統每一端的發送器和接收器,通過收/發開關轉接到通信線上,進行方向的切換,因此,會產生時間延遲。

3特點

  光纖收發器通常具有以下基本特點:

  1. 提供超低時延的數據傳輸。

  2. 對網絡協議完全透明。

  3. 采用專用ASIC芯片實現數據線速轉發??删幊藺SIC將多項功能集中到一個芯片上,具有設計簡單、可靠性高、電源消耗少等優點,能使設備得到更高的性能和更低的成本。

  4.機架型設備可提供熱拔插功能,便于維護和無間斷升級。

  5. 可網管設備能提供網絡診斷、升級、狀態報告、異常情況報告及控制等功能,能提供完整的操作日志和報警日志。

  6. 設備多采用1+1的電源設計,支持超寬電源電壓,實現電源保護和自動切換。

  7. 支持超寬的工作溫度范圍。

  8. 支持齊全的傳輸距離(0~120公里)。

4優勢

  提到光纖收發器,人們常常不免會將光纖收發器與帶光口的交換機進行比較,下面主要談一下光纖收發器相對于光口交換機的優勢。

  首先,光纖收發器加普通交換機在價格上遠遠比光口交換機便宜,特別是有些光口交換機在加插光模塊后會損失一個甚至幾個電口,這樣可以使運營商在很大程度上減少前期投資。

  其次,由于交換機的光模塊大多沒有統一標準,因此光模塊一旦損壞就需要從原廠商用相同的模塊更換,這樣給后期的維護帶來很大的麻煩。但光纖收發器不同廠商的設備之間在互連互通上已沒有問題,因此一旦損壞也可以用其他廠商的產品替代,維護起來非常容易。

  還有,光纖收發器比光口交換機在傳輸距離上產品更加齊全。當然光口交換機在很多方面上也具有優勢,如可統一管理、統一供電等,這里就不再討論了。

5發展趨勢

  光纖收發器產品在不斷的發展和完善中,用戶對設備也提出了很多新的要求。

  首先,當今的光纖收發器產品還不夠智能。舉個例子,當光纖收發器的光路斷掉后,大多數產品另一端的電口仍然會保持開啟狀態,因此上層設備如路由器、交換機等依然還是會繼續向該電口發包,導致數據不可達。希望廣大設備提供商能在光纖收發器上實現自動切換,當光路DOWN掉后,電口自動向上報警,并阻止上層設備繼續向該端口發送數據,啟用冗余鏈路以保證業務不中斷。

  其次,光纖收發器本身應能更好地適應實際的網絡環境。在實際工程中,光纖收發器的使用場所多為樓道內或室外,供電情況十分復雜,這就需要各個廠商的設備最好能支持超寬的電源電壓,以適應不穩定的供電狀況。同時由于國內很多地區會出現超高溫和超低溫的天氣情況,雷擊和電磁干擾的影響也是實際存在的,所有這些對收發器這種室外設備的影響都非常大,這就要求設備提供商在關鍵元器件的采用、電路布板和焊接以及結構設計上都必須精心嚴格。

  此外,在網管控制方面,用戶大都希望所有網絡設備能通過統一的網管平臺來進行遠程的管理,即能夠將光纖收發器的MIB庫導入到整個網管信息數據庫中。因此在產品研發中需保證網管信息的標準化和兼容性。

  光纖收發器在數據傳輸上打破了以太網電纜的百米局限性,依靠高性能的交換芯片和大容量的緩存,在真正實現無阻塞傳輸交換性能的同時,還提供了平衡流量、隔離沖突和檢測差錯等功能,保證數據傳輸時的高安全性和穩定性。因此在很長一段時間內光纖收發器產品仍將是實際網絡組建中不可缺少的一部分,相信今后的光纖收發器會朝著高智能、高穩定性、可網管、低成本的方向繼續發展。

6選擇兼容性

  由于光纖收發器(Fiber Converter)為區域網絡連接器設備之一,所以必須考慮與周邊環境相互兼容性的配合,及本身產品的穩定性、可靠性,反之:價格再低,也無法得到客戶的青睞!

  1、本身是否支持全雙工及半雙工?

  市場上有些芯片只能使用全雙工環境,無法支持半雙工,如接到其他品牌的交換機(SWITCH)或集線器(HUB),而它又使用半雙工模式,則一定會造成嚴重的沖突及丟包。

  2.是否與其它光纖收發器做過連接測試?

  市面上的光纖收發器收發器越來越多,不同品牌的收發器相互的兼容性事前沒做過測試則會產生丟包、傳輸時間過長、忽快忽慢等現象。

  3、是否有防范丟包的安全裝置?

  有些廠商在制造光纖收發器收發器時,為了降低成本,往往采用寄存器(Register)數據傳輸模式,這種方式最大的缺點就是傳輸時不穩定、丟包,而最好的就是采用緩沖線路設計,可安全避免數據丟包。

  4、溫度適應能力?

  光纖收發器本身使用時會產生高熱,溫度過高時(不能大于85°C),光纖收發器是否工作正常?是非常值得客戶考慮的因素!

  5、是否有符合IEEE802.3u標準?

  光纖收發器如符合IEEE802.3標準,即delay time控制在46bit,如超過46bit時,則表示光纖收發器所傳輸的距離會縮短??!

7連接方式

  環形骨干網

  環形骨干網是利用SPANNING TREE特性構建城域范圍內的骨干,這種結構可以變形為網狀結構,適合于城域網上高密度的中心小區,形成容錯的核心骨干網絡。環形骨干網對IEEE.1Q及ISL網絡特性的支持,可以保證兼容于絕大多數主流的骨干網絡,如跨交換機的VLAN、TRUNK等功能。環形骨干網可為金融、政府、教育等行業組建寬帶虛擬專網。

  鏈形骨干網

  鏈形骨干網利用鏈形的聯接可以節省大量的骨干光線數量,適合于在城市的邊緣及所屬郊縣地區構造高帶寬低價位的骨干網絡,該模式同時可用于高速公路、輸油、輸電線路等環境。鏈形骨干網對IEEE802.1Q及ISL網絡特性的支持,可以保證兼容于絕大多數的骨干網絡,可為金融、政府、教育等行業組建寬帶虛擬專網。鏈形骨干網是可以提供圖像、語音、數據及實時監控綜合傳輸的多媒體網絡。

  用戶接入系統

  用戶接入系統利用10Mbps/100Mbps自適應及10Mbps/100Mbps自動轉換功能,可以聯接任意的用戶端設備,無需準備多種光纖收發器,可為網絡提供平滑的升級方案。同時利用半雙工/全雙工自適應及半雙工/全雙工自動轉換功能,可以在用戶端配置廉價的半雙工HUB,幾十倍的降低用戶端的組網成本,提高網絡運營商的競爭力。

8常見問題

  1.Power燈不亮

  電源故障。

  2.LOS燈不亮必有以下故障

 ?。╝)從機房到用戶端的光纜已經斷了;

 ?。╞) SC尾纖與光纖收發器的插槽沒有插好或者已經斷開。

  3.Link燈不亮可能有如下情況

 ?。╝)檢查光纖線路是否斷路;

 ?。╞) 檢查光纖線路是否損耗過大,超過設備接收范圍;

 ?。╟) 檢查光纖接口是否連接正確,本地的TX 與 遠方的RX 連接,遠方的TX 與本地的RX連接;

 ?。╠)檢查光纖連接器是否完好插入設備接口,跳線類型是否與設備接口匹配,設備類型是否與光纖匹配,設備傳輸長度是否與距離匹配。

  4.電路Link燈不亮故障可能有如下情況

 ?。╝)檢查網線是否斷路;

 ?。╞) 檢查連接類型是否匹配:網卡與路由器等設備使用交叉線,交換機,集線器等設備使用直通線;

 ?。╟) 檢查設備傳輸速率是否匹配。

  5.網絡丟包嚴重可能故障如下

 ?。╝)收發器的電端口與網絡設備接口,或兩端設備接口的雙工模式不匹配。

 ?。╞)雙絞線與RJ-45頭有問題,進行檢測。

 ?。╟)光纖連接問題,跳線是否對準設備接口,尾纖與跳線及耦合器類型是否匹配等。

  6.光纖收發器連接后兩端不能通信

 ?。╝)光纖接反了,TX和RX所接光纖對調。

 ?。╞)RJ45接口與外接設備連接不正確(注意直通與絞接)。

  光纖接口(陶瓷插芯)不匹配,此故障主要體現在100M帶光電互控功能的收發器上,如APC插芯的尾纖接到PC插芯的收發器上將不能正常通信,但接非光電互控收發器沒有影響。

  7. 時通時斷現象

 ?。╝)可能為光路衰減太大,此時可用光功率計測量接收端的光功率,如果在接收靈敏度范圍附近,1-2dB范圍之內可基本判斷為光路故障。

 ?。╞)可能為與收發器連接的交換機故障,此時把交換機換成PC,即兩臺收發器直接與PC連接,兩端對PING,如未出現時通時斷現象可基本判斷為交換機故障。

 ?。╟)可能為收發器故障,此時可把收發器兩端接PC(不要通過交換機),兩端對PING沒問題后,從一端向另一端傳送一個較大文件(100M)以上,觀察它的速度, 如速度很慢(200M以下的文件傳送15分鐘以上),可基本判斷為收發器故障。

  8. 通信一段時間后死機,即不能通信,重啟后恢復正常

  此現象一般由交換機引起,交換機會對所有接收到的數據進行CRC錯誤檢測和長度校驗,檢查出有錯誤的包將丟棄,正確的包將轉發出去。但這個過程中有些有錯誤的包在CRC錯誤檢測和長度校驗中都檢測不出來,這樣的包在轉發過程中將不會被發送出去,也不會被丟棄,它們將會堆積在動態緩存(buffer)中,永遠無法發送出去,等到buffer中堆積滿了,就會造成交換機死機的現象。因為此時重起收發器或重起交換機都可以使通信恢復正常,所以用戶通常都會認為是收發器的問題。

  9. 收發器測試方法 如果發現收發器連接有問題 ,請按以下方法進行測試,以便找出故障原因

 ?。╝) 近端測試:

  兩端電腦對PING ,如可以PING通的話證明光纖收發器沒有問題。如近端測試都不能通信則可判斷為光纖收發器故障。

 ?。╞) 遠端測試:

  兩端電腦對PING ,如PING不通則必須檢查光路連接是否正常及光纖收發器的發射和接收功率是否在允許的范圍內。如能PING通則證明光路連接正常。即可判斷故障問題出在交換機上。

 ?。╟) 遠端測試判斷故障點:

  先把一端接交換機,兩端對PING,如無故障則可判斷為另一臺交換機的故障。

  光纖收發器技術發展

  光纖收發器水平已經非常完善了,返修率相當的低,廠家一般可以承諾三年包換,終身保修。

9應用范圍

  本質上光纖收發器只是完成不同介質間的數據轉換,可以實現0-120Km內兩臺交換機或計算機之間的連接,但實際應用卻有著更多的擴展。

  1、 實現交換機之間的互聯。

  2、 實現交換機和計算機之間的互聯。

  3、 實現計算機之間的互聯。

  4、 傳輸中繼:當實際傳輸距離超過收發器的標稱傳輸距離,特 別是實際傳輸距離超過120Km的時候,在現場條件允許的情況下,采用2臺收發器背對背進行中繼或采用光-光轉換器進行中繼,是一種很經濟有效的解決方案。

  5、 單多模轉換:當網絡間出現需要單多模光纖連接時,可以用1臺單多模轉換器進行連接,解決了單多模光纖轉換的問題。

  6、 波分復用傳輸:當長距離光纜資源不足,為了提高光纜的使用率,降低造價,可將收發器和波分復用器配合使用,讓兩路信息在同一對光纖上傳輸。

10注意事項

  光纖收發器有多種不同的分類,而實際使用中大多注意的是按光纖接頭不同而區分的類別:SC接頭光纖收發器和FC/ST接頭光纖收發器。

  在使用光纖收發器連接不同的設備時,必須注意使用的端口不同。

  1、光纖收發器到100BASE-TX設備(交換機,集線器)的連接:

  確認雙絞線的長度最長不超過100米;

  連接雙絞線的一端到光纖收發器的RJ-45口(Uplink口),另一端到100BASE-TX設(交換機,集線器)的 RJ- 45口(普通口)。

  2、光纖收發器到100BASE-TX設備(網卡)的連接:

  確認雙絞線的長度最長不超過100米;

  連接雙絞線的一端到光纖收發器的RJ-45口(100BASE-TX口),另一端到網卡的RJ-45口。

  3、光纖收發器到100BASE-FX的連接:

  確認光纖長度沒有超出設備能提供的距離范圍;

  光纖的一端連光纖收發器的SC/FC/ST接頭,另一端連接100BASE-FX設備的SC/ST接頭。

  另外需要補充的是很多用戶在使用光纖收發器時認為:只要光纖的長度在單模光纖或多模光纖所能支持的最大距離內就可以正常使用。其實這是一種錯誤的認識,這種認識只有在連接的設備都是全雙工的設備時才是正確的,當有半雙工的設備時,光纖的傳輸距離就有一定的限制了。

參考資料

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