Трансиверы и области их применения
Трансиверы применяются для приема-передачи данных между станциями — компьютерами, ЭВМ, серверами, устройствами связи, — для транспортировки в сетевой среде, для соединения ее элементов. Широкое распространение получили в сфере телекоммуникации и технологиях, обслуживающих интернет, компьютерные сети. Такой приемопередатчик осуществляет транспортировку оптическими средами (линиями) или конвертацию сигналов для этого между ними и электрическими (металлические провода) их типами. Работа с оптоволокном (ОВ, ВОЛС, ВОЛ) обеспечивает чрезвычайно высокие скорости, расстояния, особо затребованные высокоскоростным интернетом, телекоммуникациями. Transceiver и ОВ позволяют уменьшить количество проводов и одновременно улучшить емкость каналов, скорость. Рассмотрим принципы работы сетевых приемопередатчиков, где и для чего они применяются, виды. В статье также приведем конкретный пример постройки сети с трансиверами.
Основные понятия о трансиверах
Более правильно ставить перед термином «трансивер» слово «сетевой» или «конвертер». В большинстве случаев он относится к сетевому типу оборудования. Transceiver — совокупность слов receiver и transmitter (термины для приемника и передатчика на англ.).
Трансивер (сетевой, конвертер) — это прибор для приема/передачи сигналов между различными (физически) средами, оснащением связи, компьютерным оборудованием.
Такие приемопередатчики являют собой устройство, соединяющие интерфейс хоста (главной вычислительной машины) с локальными сетями, например, стандарта Ethernet. Аппарат передает сигнал в кабель, позволяет станциям передавать и принимать из общего сетевого окружения передачи, делать конвертацию от витой пары к оптоволоконному кабелю и наоборот. Также адаптер способен обнаруживать противоречия на линии, мониторить ее.
Transceiver чрезвычайно удобный: это компактный модуль (часто немногим больше флешки), который вставляется в посадочные места на коммутаторе, сетевом оборудовании. Может быть и отдельной коробочкой со своим блоком питания (часто такие медиаконвертеры). Монтаж элементарный: достаточно вставить в гнездо, соединить разъемы и штекеры. Можно также вставить в плату обычного сетевого адаптера в RJ-45. Устройства съемные.
Например, трансивер Gls-lh-sm способен передавать по ВОЛС на 500 м и до десятка км без потерь качества сигнала, без усилителей. Расстояния для иных моделей могут быть еще большими. Это самые лучшие и эффективные на сегодняшний день инструменты для построения оптоволоконных сетей.
Итак, трансивер, что делает:
- конвертирует сигнал из среды сетевого элемента (ЭВМ), например, из внутренней электрической, во внешнюю транспортную с ОВ или наоборот. Такие модели, выступающие связывающим звеном между оптической и медной линией, именуются средопреобразователями или медиаконвертерами;
- выступает сетевым устройством, связывающим элементы сети.
Алгоритм работы подобен радиостанциям и в этом состоит одна из главных особенностей — устройство может одновременно передавать и получать данные.
Организовать интернет-связь, подключение к сети ПК можно витой парой, но есть и другой более эффективный, более технологичный способ — оптоволокно. Именно для этого используют не обычные сетевые адаптеры под RJ-45 и медный кабель, а с трансиверами под ВОЛС. Приборы позволяют преобразовывать некие параллельные данные, транспортирующиеся по шине компьютера, в поток уже последовательного типа, которым можно предавать их по кабелю, объединяющего ПК в сеть.
Как работает устройство
Надо отличать оптические (проводные) и беспроводные радиочастотные трансиверы, последние применяются для телефонной связи, радиостанций (интересный факт, в FM они не используются, так как прием/передача тут — две разные задачи), в рациях, смартфонах, мобильниках, для беспроводных устройств. Мы остановимся на проводных оптических приборах.
Устройства могут устанавливаться в стандартные электрические порты или в SFP или SFP+ гнезда и иные, встроенные в коммутатор.
Устройство в своем составе имеет лазер (передатчик) и фотомодуль (приемо узел), что позволяет одновременно принимать и передавать световые сигналы по ОВ.
Где применяются примеры
Есть чрезвычайное множество схем сетей с оптоволокном и такими сетевыми адаптерами. Принцип простой: ОВ от провайдера заходит в коммутатор с указанным приемопередатчиком, а тот раздает интернет на компьютеры, подключаемые к нему. Ниже один из вариантов:
Основные сферы применения:
- обеспечение высокоскоростного интернета через оптические волокна. В дата-центрах, у провайдеров, в серверных и пр.;
- для связи любого вида (телекоммуникации и прочее);
- построение сетей:
- видеонаблюдения;
- компьютерных (локальных или других).
Трансивер может работать с линиями полностью из ОВ или переводить сигнал с них на металлические магистрали и наоборот. Почти всегда он связан с этой разновидностью среды (оптоволоконной).
Среда передачи
Среда передачи во многом влияет на форм-фактор, скорость, технологию связи. Есть два типа таковой:
- оптоволоконная с одномодовыми и многомодовыми волокнами;
- электрическая: витая пара, а также твинкоаксиальный провод (встречается очень редко);
По оптоволокну (ОВ) передают не электросигналы, а свет. Это кабель с очень тонким ядром (сердцевиной) толщиной немногим большей волоса из специального гибкого стекла, которое проводит свет. Жила покрыта лаковой оболочкой, сверху которой тканевая и пластиковая изоляция. То есть провод тут один, все остальное — защитные оболочки.
На схеме выше видно как идет свет внутри жилы: он полностью отражается от ее границ — это полное внутреннее отражение, обеспечивающее преодоление больших расстояний.
- нельзя резко перегибать, бытует мнение, что оно ломается, это не совсем так, волокно гибкое и переломить его весьма сложно, не в этом дело. Перегибы возможные значительные и не нанесут вреда, но если они резкие, то просто сигнал по нему не пройдет (перегибаешь — сигнал пропадает, разгибаешь — появляется). Это надо учесть при прокладке линии;
- дорогое само ОВ и оборудование для его обслуживания.
- не чувствительное к перепадам напряжения, наводкам;
- несравнимо большая скорость (60 Тбит/с и выше) и емкость (пропускная способность), если сопоставить с иными средами, например, витой парой (всего лишь 10 Гбит/с). Один провод, толщиной в волос может обслуживать несколько каналов;
- охватывает чрезвычайно большие расстояния без усилителей и пр;
- малый вес;
- срок службы 30–50 лет, витая пара — около 5 лет;
- может работать в воде.
Оптика не передает электричество, что можно рассматривать и как плюс, и как минус. Также по ней сигнал либо есть, либо его нет, так как это цифровая передача.
- многомодовые. Большой диаметр ядра (50 и 62.5 мкм), для нескольких световых мод. Проводят сигналы до 2 км. Используются для локальных подсоединений, где промежуток до 300 м. Это трансиверы AOC (Active Optical Cable), технологии уплотнения SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing);
- одномодовые. Малый диаметр сердцевины (9 мкм), для только одной моды. Более популярные. Особенно для современных телекоммуникаций. Работает с расстояниями до 160 км, позволяет создавать высокопротяженные системы уплотнения DWDM.
Перейдем к следующему типу среды, к металлическим кабелям, проводящим электросигналы.
- витая пара. Наиболее знакомая даже обывателям. Это медный или обмедненный кабель для интернета обычно с 8 или 4 жилами со своей изоляцией (внутри главной внешней оболочки 4 или 2 перевитые вокруг друг друга пары). В 2016 году вышел тип кабеля 10GE Copper под трансиверы SFP+ 10GE Copper;
- твинкоаксиальный (twin-axial). Это «коаксиалка» с 2 параллельными проводниками в общем экране. Встречается очень редко. Используется с transceiver типа Direct Attach Copper.
WDM и CWDM
При выборе трансиверов обращают внимание на следующие технологии.
WDM — модули работают в паре с одной стороны передача на длине волн 1310 нм, с другой 1550, что позволяет вместо двух жил применить один провод. Приемник остается широкополосным.
CWDM. Развитие предыдущей технологии. Возможны 8 дуплексных каналов по одному волокну.
Transceiver медиаконвертер
Пока самыми популярными являются классические медные (витая пара и прочее) линии связи adsl, shdsl, ethernet. Но оптические кабели постепенно становятся все больше и заметно распространенными. Монтаж волоконно-оптических линий (ВОЛ, ВОЛС) с развитием технологий удешевляется. Еще недавно интернет ими прокладывали преимущественно для юридических лиц, предприятий, а в последнее время много таких систем заказывают физические субъекты, обычные граждане желающие получить высокую скорость связи.
Иногда у интернет провайдеров, чтобы развернуть сразу обширную сеть нет средств или это на некотором этапе развития их сервиса нецелесообразно. Проблема решается подключением абонентов через transceiver медиаконвертеры. В народе — «медик». Основная задача приспособить сигнал с оптоволокна для передачи на витую пару и наоборот. Аппарат переводит электрический импульс (именно такой на металлических жилах) в оптический (таковой на ВОЛ). Если кратко, то это электронно-оптический преобразователь.
Популярный внешний вид — небольшая коробочка, напоминающая устаревшие уже модемы, в высоту около 2 см, в длину и ширину 10 см.
На корпусе есть такие элементы:
- разъем питания, то есть для работы (преобразования) сигналов потребуется слаботочное питания, в данном случае применяется отдельный небольшой блок питания;
- минимум 1 медный порт, но может быть и больше, если обслуживается несколько станций. Данный порт предназначен для подсоединения к компьютеру или роутеру;
- 1 (или больше) оптический порт для подключения с сетью оператора через ВОЛС.
Такой трансивер-медиаконвертер не является роутером и даже коммутатором. Это так называемый прозрачный мост, переходник, просто пропускающий через себя трафик в точке перехода связи с электросреды в опто. Обычно приборчик без IP, веб-интерфейсов (встречаются модели с ним, но редко).
Виды медиаконвертеров
- по скоростным характеристикам: 100 мегабитные (D-Link DMC-920R/T), 1 гигабитные (D-Link DMC-1910R/T). Особенность: работают на одной скорости, опции ее регулировки нет как аппаратно, так и программно;
- по разъемам. Есть встроенные трансиверы со стандартом SC, LC или с портом под SFP. Разъем в последнем варианте зависит от применяемого модуля;
- тип волокна:
- одномодовые
- многомодовые
- особый вид — для перехода между двумя указанными выше;
- неуправляемые, до недавнего времени все были такими;
- управляемые, со своим веб-интерфейсом, позволяют применить («навесить») тег vlan id стандарта 802.1q;
- платы «голые» с разъемами под крепление во внутреннем пространстве оборудования;
- заключены в коробочку с отдельным блоком питания.
На станциях связи (у интернет-провайдеров) для удобства применения медиаконвертеров монтируются специальные корзины с разъемами под такие микросхемы с уже подведенным питанием, что позволяет обойтись без блоков розеток.
Для предоставления услуг интернета описанный тип аппаратов по-прежнему результативный, но морально устаревает, постепенно становится менее популярным, поскольку чаще абонентам ставят специальные коммутаторы, принимающие несколько услуг, а также можно приобрести роутер с оптопортом и трансивером внутри, что намного удобнее.
Но трансиверы-медиаконверторы по-прежнему популярные и порой незаменимые для постройки оптоволоконной сети видеонаблюдения (пример такой рассмотрим ниже подробно) и для подобных целей.
Модули SFP или оптические трансиверы
Расшифровка аббревиатуры: Small Form-factor Pluggable. Техническое название — «оптический трансивер». Это то же приемопередаточное устройство с рассмотренным выше принципом, но со своими особенностями.
В данном сегменте форма изделия, можно сказать, одна:
- корпус напоминает прямоугольную флешку около 5 мм в толщину, 1 см в ширину, 5 см в длину;
- с одного конца оптический порт (одно-, двухволоконный);
- с другой стороны — разъем. Им гаджет вставляется в порт на коммутаторе или маршрутизаторе со стандартом под него (SFP или другой).
Задачи те же, что и у рассмотренных выше «медиков» — преобразование сигнала электро в опто и обратно при использовании ВОЛС или для работы с линиями полностью с ОВ. Это тот же медиаконвертер, только намного компактнее, дополнительного блока питания не требуется (оно есть на модуле с гнездами). Но рассматриваемый вариант технически продвинутее.
- SFP модули выпускаются под расширенный спектр оптических линий по протяженности, параметрам типам волокон;
- некоторые фирменные изделия авторитетных брендов (Cisco, Juniper) могут отображать качества, характеристики сигнала, позволяют мониторить ВОЛС. Но такие возможности встречаются не всегда, а также обычно отсутствуют у более дешевых брендов (Opticin, Giganet, Newnets, китайские безымянные изделия).
Разновидности SFP модулей:
- по скорости транспортировки данных:
- 100 Мб/с и 1 Гб/с (1000base lx, lc, t);
- расширенные стандарты SFP+ (СФП плюс) и XFP со скоростью 10 Гб/с;
- подтип SFP, передающий данные на 100 Гб/с, но для массового сегмента это редкость;
- одноволоконные: на сегодняшний день это только модули с разъемами SC:;
- двухволоконные: с разъемами LC:;
- есть и иное разделение: Simplex LC для работы с 1 волокном; Duplex LC для работы с парой;
- одно-, использующие для приема (Tx) и передачи (Rx) 1 волокно. С технологией спектрального уплотнения WDM, для этого есть встроенный мультиплексор. Наклейка с маркировкой имеет соответствующую пометку;
- двух-, прием идет по одному волокну, передача — по-другому;
- 1-модовые SM;
- многомодовые MM;
Есть разные патч-корды под конкретные типы разъемов:
Построение оптоволоконных сетей с трансиверами
Рассмотрим условия, в которых применяются transceiver. Выберем 2 сферы: для интернета, сети ПК и для системы безопасности с видеокамерами (аналоговыми, не IP).
Интернет и сеть ПК
Если говорить об оптоволоконном интернете, то для среднестатистического пользователя тут все понятно: провайдер, предоставляющий услуги, тянет оптоволокно со специальным разъемом к роутеру, коммутатору, на котором установлен трансивер. А оттуда уже интернет раздается по Wi-Fi или по витой паре или тому же оптоволокну. То есть механика процесса немного схожая как, если бы использовалась витая пара. Но внутренние нюансы значительные: клиент получает чрезвычайно качественный и быстрый сигнал.
Если строится именно локальная сеть (без выхода в интернет) с оптоволокном и такими приемопередатчиками, то таковое протягивается от каждого компьютера к общему маршрутизатору (свитчу). ПК должны иметь встроенные трансиверы, не обычные сетевые адаптеры для витой пары. Преимущество в том, что такую систему (ВОЛС) можно построить на больших расстояниях и скорость ее будет выше, чем на металлических проводах, на одну жилу можно «повесить» несколько каналов.
Видеонаблюдение
Принцип снятия сигнала с нескольких видеокамер максимально схож как для постройки сети с компьютерами, так как в данном случае эти приборы, если упростить, в составе системы такой же элемент как ПК.
Преимущества перед иными типами связи:
- по одному волокну можно подключить чрезвычайно больше количество устройств. В нашем примере — 8. То есть не будет толстого жгута кабелей. Вместо фарша из кабелей (если камера аналоговая, то к ней идет два) будет одна стеклянная тонкая нитка в изоляции;
- на стекловолокно не действуют удары молний, то есть, например, если обычный металлический кабель (по нему идет слаботочное питание на камеры) подвергнется этому явлению, то может сгореть видеорегистратор, иное оборудования, с ВОЛС такое полностью исключается.
Куплен комплект трансиверов-медиаконвертеров
Один блок на прием, второй на передачу, между собой будут соединяться оптоволокном. К каждому идет слаботочный блок питания на 5 В и 1 А:
Корпусы самих устройств идентичные, отличаются только буквами: на одном R — ресивер (передает), на втором — T (принимает)
- с одной стороны: гнезда питания (есть 2, зеленый дублирует обычный);
- для оптокабеля (круглый с резьбой, закрытый красной крышечкой);
- статусные индикаторы;
- с другой — 8 DNC разъемов, на 8 камер (есть модели под разное количество).
Для соединения между собой блоков куплен оптический патч-корд. Надо проследить, чтобы штекеры подошли к трансиверу, так как есть несколько стандартов: SC, FC, LC и пр. На нашем тип указан на листке в упаковке. Длина — 10 м, так как делается пока тестовое соединение
Для соединения ОВ не применяют обычных способов — есть особые механические коннекторы или специальный сварщик, но он чрезвычайно дорогой, поэтому применим первые. Изоляцию с такого кабеля можно снять любыми кусачками, подручными инструментами, но потребуется еще и зачистка, а для нее нужен специальный стриппер (стоит около 5 тыс. руб., но на китайских площадках есть экземпляры и за 800 руб.). Главное, зачем он нужен — для снятия лака с внутренней жилы, диаметр которой 0.25 мм.
В доме есть маленькая серверная, где расположен видеорегистратор. Отсоединяем от него кабели камер и присоединяем трансивер — блок с буквой T, он будет отправлять картинку с камер на ресивер (с буквой R).
Это тестовая сборка, для наглядности в ограниченном пространстве, поэтому ответная коробочка (R) размещена в доме на столе:
Для соединения ресивера с видеорегистратором применяются короткие патч-корды с BNC штекерами. Результат ниже. У нас transceiver не поддерживает некоторые стандарты, поэтому картинка черно-белая. Есть модели, обеспечивающие цветное видео, но у продавца надо особо уточнить, какие стандарты работают (PAL, SECAM, NTEC, Plug&Play и прочее). В нашем случае из-за неправильно подобранных стандартов пользователю пришлось добиваться цветной картинки, изменяя положение перемычек на самих камерах, но само качество немного ухудшилось.
Подбор трансиверов
Параметры для оценки мы описали выше в разделах о видах этих устройств. Одной из самых важных характеристик является расстояния, на которые рассчитано изделие. Чтобы не ошибиться, оно замеряется спецприборами. Но также можно оценить и на глаз (чаще так и делают), но потребуется точность минимум до 1 км.
Опишем правила выбора для оптических трансиверов:
- если производится замена, то подбирается модель с аналогичными характеристиками. Тут важно разобраться с маркировкой (опишем ниже);
- модернизация системы. Выбор усложняется — надо определиться с целью и сравнить, что есть в распоряжении. Для начала анализируют имеющуюся линию, а конкретнее, затухание, в идеале на длинах волн 1310 и 1550 нм. Узнав эти значения, спектр оборудования сузится. Далее, если речь идет об увеличении емкости системы уплотнения CWDM или DWDM, надо узнать о наличии свободных длин волн на мультиплексоре и трансиверы с какими оптобюджетами там работают;
- глобальная модернизация, например, переход от 1 Гбит/с к 100 Гбит/с или постройка новой линии. Надо обратиться к компаниям, предлагающий сервис по расчету и продажу телекоммуникационного оснащения. Тут даже специалисты совершают ошибки.
Маркировка
Данные можно узнать из диагностических характеристик изделия, это такие пункты:
Пример самых важных параметров из спецификации, указанной магазином, и сбоку диагностическая информация:
Совместимость
Будет ли работать выбранный изделие с уже имеющимися.
Подбор — чрезвычайно обширная тема, по каждому аспекту можно написать небольшую брошюру. Мы лишь сориентируем читателя, на какие характеристики обратить внимание, для подробных исследований надо изучать специсточники, учебники. Тут есть много нюансов, например 2-волоконный SFP 4.25 Гбит/с FiberChannel модуль не совместим с 2-волоконным GBIC 1.25 Гбит/с модулем из-за расхождений в скорости передачи и пр.
По волнам есть таблицы:
Проверка совместимости с коммутатором производится с изучением его спецификации. Тут важно тщательно различать названия типов ресиверов, например, часто путают порты SFP с SFP+ (они визуально идентичные). А также, даже если есть порт SFP+, то сетевое оборудование может не поддерживать SFP+ZR.
Надо также изучить спецификацию, именно программную часть, операционку коммутатора, где будут указано, что поддерживается.
Подбор медиаконвертеров для простых задач
Если же речь идет лишь о медиаконвертере, то есть когда просто требуется перевести сигнал из меди на оптоволокно, например, для более простой цели, как в описанном нами случае — для видеонаблюдения, то дела обстоят значительно проще. Подбирают под имеющиеся разъемы/штекеры, протяженность линии, под количество жил и поддерживаемые стандарты.
Итог, важные интересные факты
Постройка сети, обеспечение интернета с трансиверами и оптоволокном в последнее время упрощается, так как выпускаются специальные роутеры, маршрутизаторы, коммутаторы с ними под оптоволокно. Есть также transceiver переходники, один из них на изобр. ниже:
На завершение приведем интересные нюансы:
- все оборудование, работающее с оптоволокном чувствительное к пыли, вплоть до потери сигнала из-за нее. Чистить надо ни в коем случае не воздухом, а спецсалфеткой;
- для витой пары на 10 Gb нет SFP трансиверов — пока по меди больше гига передавать не получается;
- «медики» со встроенным оптопортом встречаются реже, поскольку стали применяться спец технологии CWDM с OADM. Чаще начинаются ставить роутеры с оптопортами;
- если проводится оптоволокно по столбам, например, в село пользователю для улучшения качества интернета, то надо брать оптокабель с тросом. Если со стороны провайдера будет SFP, то со своей стороны особой разницы нет, что поставить — коммутатор или медиаконвертер. Если же дадут только медный порт, то придется ставить 2 медика. Если пользователь купит все за свой счет и отдаст на баланс провайдера, то последний может навесить на линию телефоны и прочие кабели, использовать ОВ по своему усмотрению. В этом нет особого вреда, если качество сигнала не пострадает. Можно не передавать ОВ на баланс провайдера, но пользователю придется его обслуживать, а при обрывах это может быть дорого;
- надо также различать простые медиаконвертеры и ONT, ONU («аннушки») — абонентские терминалы, ставят на стороне пользователя. Медик по своим интеллектуальным функциям как простой свитч — то есть полностью «тупой». ONU — это уже более продвинутое, со своим «разумом» устройство, поддерживающее vlan, и с настройкой конфигураций разных сервисов. «Аннушки» ставят преимущественно уже с новым оборудованием, простые «медики» — для поддержки старых систем.
Выше — выборка из специализированного ресурса об ONU, которая также отображает тот факт, что оптические технологии развиваются чрезвычайно быстрыми темпами. Мы же в статье рассмотрели основы по одному из ее основных элементов — именуемым трансивером, выполняющим роль сетевого адаптера и медиаконвертера.
Оптические трансиверы: перспективы рынка и основные критерии выбора
Оптический трансивер (от англ. TRANSmitter – передатчик и reCEIVER – приeмник) или компактный сменный оптический модуль – это приeмо-передающее устройство, которое используется в волоконно-оптических линиях связи для обмена данными между сетевым оборудованием: коммутаторами, маршрутизаторами, мультиплексорами и другим телекоммуникационным оборудованием. При передаче данных трансиверы выполняют электрооптическое преобразование сигнала, а при приеме – оптоэлектронное.
Широкое применение сменных оптических трансиверов объясняется рядом существенных преимуществ:
- Возможность гибкого масштабирования сети
- Возможность комбинирования разного типа решений (типы спектрального уплотнения, разные скорости, разные типы оптического кабеля) в рамках одного узла
- Высокая ремонтопригодность и легкость замены приемо-передающей системы
Стремительное развитие телекоммуникационных сетей привело к увеличению скоростей передачи данных в волоконно-оптических системах. На рисунке 1 представлена диаграмма, описывающая динамику развития рынка оптических трансиверов за последние 5 лет.
Рисунок 1. Структура рынка оптических трансиверов
К концу 2020 года появились первые проприетарные коммерческие системы передачи данных со скоростью 400G и 800G на одной длине волны. Мировые лидеры производства оптических компонентов и коммутаторов разрабатывают сразу 3 спецификации трансиверов, работающих на скоростях, превышающих 400G. Эти спецификации стандартизируют высокоскоростные трансиверы, позволяя запустить их серийное производство и обеспечить совместимость оборудования разных производителей друг с другом.
Наиболее зависимыми от пропускной способности каналов являются дата-центры. Как показывает практика, первоначально именно там «проверяются» новые высокоскоростные решения. В дальнейшем, по мере распространения технологии и снижения ее себестоимости, эти решения перенимают остальные участники телекоммуникационного рынка, такие как магистральные провайдеры, частные корпоративные сети, интернет провайдеры и др.
На рисунке 2, представленном в отчете Yole Development в конце 2020 года, отображены тенденции развития рынка коммутаторов и трансиверов для дата-центров.
Рисунок 2. Тенденции развития рынка коммутаторов и трансиверов
Как показано на рисунке, примерно каждые 3 года пропускная способность каналов и производительность маршрутизаторов удваивается и появляется серьезный конкурент сменным трансиверам – кремнивая фотоника (Si-photonics). По сути, это приемо-передающий модуль, выполненный непосредственно на плате устройства, а не в виде сменного модуля. Технологию еще называют «совместно упакованная оптика» (co-packaged optics). Решение позволяет значительно снизить стоимость и увеличить энергоэффективность каналообразующего оборудования. По прогнозным оценкам аналитиков ожидается, что к 2025 году именно такое решение будет основным для передачи данных внутри дата-центров и центров обмена данными.
При выборе оптического трансивера необходимо учитывать ряд важных факторов:
- Интерфейсы, поддерживаемые существующим сетевым оборудованием
- Необходимая скорость передачи и протокол канала
- Возможность использования технологии спектрального уплотнения
- Протяженность линии связи
- Тип оптического кабеля и коннекторов
- Температурный режим
- Наличие функции DDM
Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных факторов.
1. Форм-факторы оптических трансиверов
Форм-фактор оптического трансивера определяет его габариты, скорость передачи и энергопотребление. Более новые форм-факторы могут быть обратно совместимы с более ранними (рисунок 3). Некоторые форм-факторы совпадают по габаритам, но, в случае если сетевое оборудование не поддерживает определенный стандарт, то неподдерживаемый трансивер работать не будет. Узнать какие форм-факторы поддерживает коммутатор можно в технической документации устройства или непосредственно в консоли управления оборудования.
Рисунок 3. Совместимость трансиверов разных форм-факторов
Важно отметить, что трансивер должен быть совместим с Вашим сетевым оборудованием. Для ряда коммутаторов требуется, чтобы микрокод трансивера был обновлен именно под конкретного производителя. Эта процедура называется «прошивка модулей» и выполняется с использованием специального устройства – программатора и файла-прошивки.
В случае, если необходимый интерфейс не поддерживается Вашим активным оборудованием, например, требуется принять 40G на канал в 10G коммутатор, то используются устройства, называемые транспондерами, которые могут преобразовать канал 40G в 4 канала по 10G. Подробнее с оборудованием можно ознакомиться разделе «Транспондеры». Также следует отметить, что часть задач можно решить с использованием специальных кабельных сборок – DAC/AOC (ссылка на DAC/AOC).
2. Скорости и протоколы
При выборе оптического трансивера нужно учитывать необходимый Вам протокол передачи данных. В подавляющем большинстве случаев это Ethernet, но для некоторых задач необходимо будет использовать и другие протоколы, например, для построения систем хранения данных в основном используется Fibre Channel.
В таблице ниже приведен перечень наиболее распространенных протоколов и их линейные скорости.
Рисунок 4 поможет Вам сориентироваться и верно подобрать форм-фактор оптического трансивера исходя из требуемой скорости передачи данных.
Рисунок 4. Соответствие форм-фактора и скорости передачи трансивера
3. Использование технологии спектрального уплотнения
Выбор технологии спектрального уплотнения определяется имеющейся волоконной емкостью и топологией построения сети. По сути, технология спектрального уплотнения позволяет передавать несколько каналов на разных несущих длинах волн в одном оптическом одномодовом волокне.
Все оптические трансиверы можно условно разделить на три вида:
- Без спектрального уплотнения, когда в одном волокне передается только одна несущая длина волны. Такие модули требуют два волокна для работы в режиме приемо-передачи – одно на прием, а другое на передачу.
- BiDi (двунаправленные) или WDM – данные передаются в одном волокне на двух разных длинах волн. В трансиверах используются так называемые оптические сборки BOSA (bidirectional optical sub-assembly). Данные модули работают парами, то есть трансивер на одной стороне работает только с парным трансивером на другой стороне. У модулей будут разные рабочие длины волн на прием и передачу. /LWDM/MWDM/DWDM – технологии спектрального уплотнения, позволяющие использовать больше двух несущих длин волн в одном волокне. Такие оптические трансиверы, отличаются друг от друга диапазоном используемых длин волн и количеством каналов.
CWDM – 18 длин волн или 9 дуплексных каналов, 1270 – 1610 нм с шагом 20 нм
MWDM – 12 длин волн или 6 дуплексных каналов, 1270 – 1370 нм с шагом 20±3,5 нм
LWDM – 12 длин волн или 6 дуплексных каналов, 1270 – 1320 нм с шагом
DWDM – 40 длин волн или 20 дуплексных каналов для сетки частот 100 ГГЦ, 1528 – 1565 нм с шагом 0,8 нм / 96 длин волн или 48 дуплексных каналов для сетки частот 50 ГГЦ, 1527 – 1567 нм с шагом 0,4 нм
Возможно создание и гибридных систем, например, организация системы передачи данных, в которой обе технологии – CWDM и DWDM – используются одновременно.
Следует отметить, что большое значение при выборе типа спектрального уплотнения имеет дальность передачи данных. Так, при передаче на большие расстояния (более 80 км) оптический сигнал необходимо усиливать специальными устройствами – EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), которые увеличивают мощность передаваемого оптического сигнала в диапазоне 1529 – 1564 нм, что возможно только для DWDM-систем.
В некоторых современных высокоскоростных трансиверах, например QSFP+ и QSFP28, для работы используется одновременно 4 несущие длины волны (в диапазоне CWDM или LWDM), что в свою очередь ограничивает возможность их применения в составе систем спектрального уплотнения. На помощь приходят передовые решения в области систем активного спектрального уплотнения, которые позволяют преобразовать сигнал в другой интерфейс, а также объединять меньшие по емкости каналы в один канал 100G/200G. Для передачи сигнала в линию используются когерентные трансиверы (технология, использующая модуляцию амплитуды и фазы световых колебаний, а также передачу через две поляризации), которые в рабочем диапазоне DWDM позволяют передавать сигнал на дистанцию, превышающую 10 000 км (с использованием промежуточных узлов регенерации сигнала).
Для работы в составе хPON-сетей используются специализированные SFP-модули.
4. Протяженность линии связи
Ключевым критерием выбора трансивера является оптический бюджет. При передаче данных на дальние расстояния (более 80 км) основными «ограничителями» являются затухание сигнала и нелинейные искажения сигнала, вызванные хроматической дисперсией в оптическом волокне (уширение импульсов).
Первая проблема решается путем использования трансиверов с более мощными передатчиками (тип лазера) и чувствительными приемниками (тип фотодиода), а также установкой оптических усилителей или 3R-регенераторов.
Для решения второй проблемы, связанной с нелинейным искажением сигнала, необходимо использовать компенсаторы дисперсии или волокно с пониженным показателем дисперсии (G.655), или технологию когерентной передачи, которая не подвержена дисперсии.
Помимо оптического бюджета у каждого трансивера есть параметр, называемый «максимально возможная мощность на входе фотоприемника». При превышении порогового значения мощности оптического сигнала возникает вероятность появления ошибок или выхода из строя фотодиода, и, как следствие, всего трансивера. В данном случае необходимо использовать оптические аттенюаторы.
Для коротких трасс (до 500 м для скоростей более 10G и до 2 км для скоростей до 1G) возможно использование многогодового волокна и трансиверов, работающих на длине волны 850 нм. Данное решение позволяет снизить затраты на организацию канала, поскольку стоимость таких трансиверов меньше, чем стоимость трансиверов для одномодовых волокон.
Для коммутаций в рамках одной стойки или одного зала возможно использование кабельных сборок – DAC (до 7 м) или AOC (до 300 м). Заранее «предсобранная» пара трансиверов, соединенных между собой медным (twinax – DAC) или оптическим (AOC) кабелем, является наиболее бюджетным решением.
5. Тип оптического кабеля и коннектор
Как упоминалось выше, оптический кабель можно классифицировать, выделив два вида – одномодовый и многомодовый. Несмотря на то, что разъемы для одномодовых и многомодовых кабелей одинаковые, использовать непредназначенные для данного типа волокна трансиверы крайне нежелательно, так как это может сказаться на стабильности и качестве работы канала.
Что касается соединения, то трансиверы отличаются друг от друга типом разъема (наиболее распространенные – SC, LC, CS и MPO). Для каждого трансивера требуется свой тип коннектора оптического патчкорда.
6. Температурный режим
Оптические трансиверы могут быть выполнены в стандартном (standart) или промышленном (industrial) исполнении. Диапазон рабочих температур для стандартного исполнения составляет от 0 до -70 °C, для индустриального от -40 до -85 °C.
7. Поддержка DDM
DDM (Digital Diagnostics Monitoring, у некоторых производителей может называться DOM или DDMI) – это аппаратная функция оптического трансивера, которая позволяет с помощью удаленного доступа к сетевому оборудованию получать данные о параметрах установленных модулей: напряжение, температура, ток смещения, мощность лазера, уровень принимаемого сигнала и пр.
Данная функция полезна при эксплуатации и диагностике повреждений. Подключение показаний DDM к системам мониторинга позволяет своевременно предупреждать возникновение аварийной ситуации на линии, а также точно определить участок сети, на котором возникла неисправность.
Обращайтесь к нам при строительстве или модернизации оптической сети любого масштаба. Наши инженеры помогут Вам выбрать оборудование, полностью соответствующее специфике проекта и особенностям топологии сети.
Обзор оптических трансиверов. Какие и для чего.
Часто у системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Почитав информацию об оптоволоконных сетях, становится понятно, что для преобразования электрического сигнала сетевого устройства в оптический сигнал, нужен оптический трансивер. В этой статье мы приведём основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, основные моменты, связанные с их использованием. Картинка представленная ниже, демонстрирует внешний вид различных оптических модулей.
Различные трансиверы
Что и зачем
Современное сетевое оборудование рассчитано для передачи данных через оптическое волокно и имеет оптические порты. В эти порты устанавливаются оптические модули, в которые уже можно подключить волокно. В каждом модуле расположены: оптический передатчик (лазер) и приемник (фотоприемник). При классической передаче данных с их использованием предполагается использовать два оптических волокна — одно для приема, другое для передачи. Рисунок ниже, демонстрирует коммутатор с оптическими портами и установленные в них оптические модули .
Коммутатор с оптическими портами и инсталлированными в них оптическими модулями
Виды оптических модулей
У тех кто еще не встречался с оптическими модулями возникают вопросы, какой же оптический приемопередатчик нужен в конкретной ситуации. Рынок предлагает огромное количество модулей с разными характеристиками. Попробуем прояснить какие модули необходимы для той или иной ситуации, при построении оптоволоконной сети. Оптические модули различаются:
- формфактором (GBIC, SFP. );
- типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM. );
- мощностью (в децибелах);
- разъемами (FC, LC, SC).
Различные формфакторы
В первую очередь модули различаются своим внешним видом — формфактором. Рассмотрим основные:
GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Применялся при передачи через многомодовые волокна. В настоящее время практически не применяется по причине своих габаритов.
GBIC трансиверы
Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Практически самый распространенный в настоящее время формат модулей благодаря своим размерам. Эти модули, благодаря своим небольшим габаритам, позволили значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Например, стало возможно размещать 52 порта на одном коммутаторе. Возможная скорость передачи данных 100 и 1000 Mbits
SFP трансиверы
Enhanced Small Form-factor Pluggable. Размер сопоставим с модулями SFP. Одинаковый размер позволил создавать оборудование поддерживающее оптические модули SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10Gbase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Однако такие модули могут работать только на расстоянии не более 80 км, иначе наблюдается сильный перегрев. На картинке снизу модуль SFP+
SFP+ трансиверы
10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как модули SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits, но размер немного шире. Увеличенный размер позволил этим модулям работать на большее расстояние по сравнению со стандартным SFP.
XFP трансиверы
XENPAK
Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Они способны работать на скорости 10 Gbits, но в нынешнее время практически не применяются и встречаются только в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4.
XENPAK трансиверы
Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль Twingig, в который уже можно установить два модуля SFP. Такой способ применяется в случае если оборудование не обладает портами 1GE. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-TO-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.
X2 трансиверы
Такие форм-факторы как QSFP, QSFP+, CFP не были затронуты в этой статье по причине их невысокой распространенности на данный момент.
Различные стандарты
Как известно, комитетом 802.3 принято множество разных стандартов Ethernet.
В основном сейчас распространены следующие типы:
- 100BASE-LX — 100 мегабит по волокну на 10км
- 100BASE-T — 100 мегабит по меди на 100 м
- 1000BASE-LX — 1000 мегабит по волокну на 10 км
- 1000BASE-T — 1000 мегабит по меди на 100 м
- 1000BASE-ZX — 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
- 10GBASE-LR — 10GE по одномодовому волокну на 10 км
- 10GBASE-ER — 10GE по одномодовому волокну на 40 км
Существуют модули и под другие стандарты, в том числе и 40GE и 100GE. Обычно, производитель указывает на модели модуля информацию по какому стандарту он будет работать. Но важно еще посмотреть, поддерживает ли оборудование тот порт который указан в характеристиках оптического модуля. Например, 100BASE-LX не заведется в порту коммутатора, поддерживающего только 1000BASE-LX.
С использованием спектрального уплотнения
Модули про которые было рассказано выше, передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны. Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.
Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.
WDM модули
Зачастую предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая. Причина — вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.
Дальнейшее продолжение технологии WDM. Возможно добиться 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, дающая возможность делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для таких целей используют специальные CWDM-модули, обычно различающиеся по цветам дужек и передающие сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Одним из преимуществ таких модулей является большое расстояние для передачи данных (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.
Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению разные производители по разному окрашивают модули.
CWDM модули
Разъемы
Это место на модуле для подключения вашего патчкорда. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа разъемов — SC и LC. Выглядят как квадраты и бывают большими и поменьше. Из этого следует, что на практике вы не сможете вставить патчкорд с разъемом SC в модуль с разъемом LC. В этом случае нужно будет менять патчкорд либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.
Патчкорды для разъёмов трансиверов
Некоторые особенности
Все оптические модули потребляют электроэнергию и выделяют тепло. Это нужно учитывать в случае если все порты коммутатора будут забиты модулями. В этом случае нужно будет подумать о дополнительном охлаждении.
Так же не стоит недооценивать технику безопасности при работе с оптическими лазерами, в особенности стоит обращать внимание на дальнобойные мощные модули 10GE, которые могут выжечь сетчатку глаза. Такие случае редки, но имеют место быть.
У современных модулей, существует такая функция как DDM (Digital Diagnostics Monitoring), что позволяет осуществлять контроль состояния модулей через интерфейс оборудования. Самые важные параметры — температура и принимающая мощность.
Ряд вендоров создают свои трансиверы таким образом, что они не будут работать на оборудовании стороннего производителя. Вставив модуль одного производителя, например Cisco, в коммутатор другой компании, модуль просто не стал бы работать. Однако в последнее время производители стали меньше уделять времени на несовместимость оборудования. К тому же, появилась возможность разблокировать модули специальными командами, для их совместимости.
Про мощность сигнала. Мощность может быть не только слабой. Если сигнал приходит слишком сильный, можно сжечь фотоприемник. Обычно это относится к дальнобойными мощным модулям с дистанцией > 80 км. Для уменьшения мощности используют специальные аттенюаторы.
Наглядный обзор оптических передатчиков
Часто у знакомых системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Немного почитав, становится понятно, что нужен оптический трансивер. В этой обзорной статье я напишу основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, расскажу основные моменты, связанные с их использованием, и приложу много наглядных изображений с ними. Осторожно, под катом много трафика, делал кучу своих собственных фотографий.
Что и зачем
Сегодня практически любое сетевое оборудование для передачи данных в сетях Ethernet, предоставляющее возможность подключения через оптическое волокно, имеет оптические порты. В них устанавливаются оптические модули, в которые уже может подключаться волокно. В каждый модуль встроен оптический передатчик (лазер) и приемник (фотоприемник). При классической передаче данных с их использованием предполагается использовать два оптических волокна — одно для приема, другое для передачи. На изображении снизу представлен коммутатор с оптическими портами и установленными модулями.
Вот об этих маленьких электронных штуковинах дальше и пойдет речь.
Виды оптических модулей
Периодически возникают вопросы, какой же оптический приемопередатчик нужен в конкретной ситуации. Если перед глазами оказывается прайслист какой-либо, то просто разбегаются глаза от обилия всевозможных наименований. Попробую прояснить, что же значат различные буквы и цифры в названии модулей и что же из них вам может понадобиться. Оптические модули различаются формфактором (GBIC, SFP, X2. ), типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM. ), мощностью (в дицебелах), разъемами (FC, LC, SC).
Различные формфакторы
В первую очередь модули различаются своими формфакторами. Немного расскажу про различные варианты.
GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Очень часто применялся при передачи через многомодовые волокна. Сейчас же практически не используется в силу своих размеров. У меня осталась одна старая циска 3500, еще без поддержки CEF, в которой можно воспользоваться данными модулями. На изображении снизу два GBIC-модуля 1000Base-LX и 1000Base-T:
Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Наверно самый распространенный на сегодняшний день формат, гораздо удобнее в силу меньших размеров. Такой формфактор позволил значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Благодаря таким размерам стало возможно реализовать до 52 оптических портов на одной железке в один юнит. Используется для передачи данных на скоростях 100Mbits, 1000Mbits. На изображении снизу коммутатор с оптическими портами и пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T.
Enhanced Small Form-factor Pluggable. Имеют идеентичный SFP размер. Схожий размер позволил сделать оборудование с портами, поддерживающими обычные SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Малые размеры придали некоторые особенности — для дальнобойных модулей бывают случаи слишком сильного нагрева. Поэтому для передачи более чем на 80 км таких модулей пока нет. На картинке снизу два модуля SFP+ — CWDM и обычный 10GEBase-LR:
10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как и SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Но в отличии от предыдущих, немного шире. Увеличенный размер позволил использовать их для прострела на большие расстояние по стравнению с SFP+. Снизу дополнительная плата для Huawei с установленными XFP и пара таких модулей.
XENPAK
Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас уже изредка можно найти им применение, изредка можно встретить в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4. К сожалению, у меня нашелся лишь один XENPAK-модуль 10GEBase-LR и старая Cisco-вская плата WS-X6704-10GE под них.
Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-to-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.
К сожалению, на руках у меня нашелся только адаптер, но чтобы понять, как выглядят эти модули и какого они размера этого вполне хватит. На рисунке снизу адаптер X2-SFP+ со вставленным SFP+ модулем.
Но если кому интересно, вот здесь можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.
Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.
Различные стандарты
- 100Base-LX — 100 мегабит по волокну на 10км
- 100Base-T — 100 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-LX — 1000 мегабит по волокну на 10 км
- 1000Base-T — 1000 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-ZX — 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
- 10GBase-LR — 10GE по одномодовому волокну на 10 км
- 10GBase-ER — 10GE по одномодовому волокну на 40 км
С использованием спектрального уплотнения
Описанные выше оптические модули передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны (грубо конечно). Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.
Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.
В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина — вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.
Дальнейшее продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, позволяющей делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.
Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.
Здесь появляется понятие оптический бюджет. Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…
Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.
Разъемы
Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов — SC и LC. Грубо и жаргонно — большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.
Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики: дуплекс/симплекс (количество волокон), полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые), разъем (SC, LC, FC), многомодовость и длина. Конечно, важна еще и толщина сердцевины волокна, но сейчас на многомодовые обычные шнуры используют стандартную толщину. Снизу я представил изображение с различными видами концов патчкордов.
В основном вы будете встречать следующее обозначение шнуров — ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0. Это расшифровывается следующим образом: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра. Соответственно, например, ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0 — одномодовый дуплексный шнур с разъемами LC-LC и гравировкой APC длиной 15 метров.
Неоторые особенности
Оптические модули — активное оборудование, они потребяют электроэнергию и выделяют тепло. Это следует учитывать при подключении оборудования к электросети. Также коммутатор, заполненный мощными модулями под завязку может потребовать дополнительного охлаждения.
Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.
Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) — в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас — текущие принимаемая мощность и температура.
Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны команды, открывающие возможность использовать сторонние устройства, да и Cisco стала не так трепетно относиться к этому вопросу. Впрочем, при желании любые модули можно перепрошить, в продаже имеются специальные программаторы.
Порт на оборудовании (в большинстве случаев) загорается, если на модуль приходит сигнал достаточной мощности. Если соединить два двухволоконных модуля одинарным патчкордом (просто прием с передачей), с одной стороны порт загорится, но работать при этом ничего не будет.
Да, мощность может быть не только слабой. Если сигнал приходит слишком сильный, можно сжечь фотоприемник. Обычно это относится к дальнобойными мощным модулям с дистанцией > 80 км. Для уменьшения мощности используют специальные аттенюаторы. Хотя если делаем в лабораторных условиях, можно просто намотать пару витков патчкорда на какую-нибудь ручку или карандаш.
