579

更新時間: 2013-08-29

廣告

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乙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)。產品一般應用在乙太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網路環境中,且通常定位於寬頻城域網的接入層應用;同時在幫助把光纖最後一公里線路連接到城域網和更外層的網路上也發揮了巨大的作用。

廣告

定義
信息化建設的突飛猛進,人們對於數據、語音、圖像等多媒體通信的需求日益旺盛,乙太網寬頻接入方式因此被提到了越來越重要的位置。但是傳統的5類線電纜只能將乙太網電信號傳輸100米,在傳輸距離和覆蓋範圍方
光纖收發器

  光纖收發器

面已不能適應實際網路環境的需要。與此同時,光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長等優點得到了廣泛的應用,光纖收發器正是利用了光纖這一高速傳播介質很好的解決了乙太網在傳輸方面的問題。在一些規模較大的企業,網路建設時直接使用光纖為傳輸介質建立骨幹網,而內部區域網的傳輸介質一般為銅線,如何實現區域網同光纖主幹網相連呢?這就需要在不同埠、不同線形、不同光纖間進行轉換並保證鏈接質量。光纖收發器的出現,將雙絞線電信號和光信號進行相互轉換,確保了數據包在兩個網路間順暢傳輸,同時它將網路的傳輸距離極限從銅線的100米擴展到100公里(單模光纖)。企業在進行信息化基礎建設時,通常更多地關注路由器、交換機乃至網卡等用於節點數據交換的網路設備,卻往往忽略介質轉換這種非網路核心必不可少的設備。特別是在一些要求信息化程度高、數據流量較大的政府機構和企業,網路建設時需要直接上連到以光纖為傳輸介質的骨幹網,而企業內部區域網的傳輸介質一般為銅線,確保數據包在不同網路間順暢傳輸的介質轉換設備成為必需品。
光纖收發器

  光纖收發器

廣告

光纖收發器一般應用在乙太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網路環境中,同時在幫助把光纖最後一公里線路連接到城域網和更外層的網路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。除此之外,在EMC防電磁輻射方面應符合FCC Part15。時下由於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。
光纖收發器
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,併發送出去,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基本特點

3產品特點

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. 對網路協議完全透明。
3. 採用專用ASIC晶元實現數據線速轉發。可編程ASIC將多項功能集中到一個晶元上,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,便於維護和無間斷升級。
5. 可網管設備能提供網路診斷、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誌和報警日誌。
6. 設備多採用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範圍。
8. 支持齊全的傳輸距離(0~120公里)。
目前提到光纖收發器,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於光口交換機的優勢。
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後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,由於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,這樣給後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,這裡就不再討論了。

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,目前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,並阻止上層設備繼續向該埠發送數據,啟用冗餘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路環境。在實際工程中,光纖收發器的使用場所多為樓道內或室外,供電情況十分複雜,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。同時由於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採用、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路設備能通過統一的網管平台來進行遠程的管理,即能夠將光纖收發器的MIB庫導入到整個網管信息資料庫中。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乙太網電纜的百米局限性,依靠高性能的交換晶元和大容量的緩存,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、隔離衝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路組建中不可缺少的一部分,相信今後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如何選擇

由於光纖收發器(Fiber Converter)為區域網路連接器設備之一,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?
市場上有些晶元目前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衝突及丟包。
2.是否與其它光纖收發器做過連接測試?
目前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、是否有防範丟包的安全裝置?
有些廠商在製造光纖收發器收發器時,為了降低成本,往往採用寄存器(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,而最好的就是採用緩衝線路設計,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(不能大於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基本連接方式

在乙太網光纖收發器設計中,元器件的選擇舉足輕重,它決定了產品的性能、壽命和成本。光電介質
轉換晶元(OEMC)是整個收發器的核心。選擇介質轉換晶元是乙太網光纖收發器設計的第一步,也是非常重
要的一步。它的選擇直接影響和決定了其它元器件的選擇。
光電介質轉換晶元的主要性能指標有:
1. 網管功能
網路管理是網路可靠性的保證,是提高網路效益的方式,網路管理的運行、管理、維護等功能可以大
大增加網路的可用時間,提高網路的利用率、網路性能、服務質量、安全性和經濟效益。但研製有網管功
能的乙太網光纖收發器所需的人力、物力遠遠超過無網管的同類產品,主要表現在:
(1) 硬體投資。乙太網光纖收發器網管功能的實現需要在收發器電路板上配置網管信息處理單元來處理網
管信息,該單元利用介質轉換晶元的管理介面獲取管理信息。管理信息與網路上的普通數據共用數據通道
。帶網管功能的乙太網光纖收發器,元器件種類及數量多於無網管的同類產品,相應地,布線複雜,開發
周期長。烽火網路公司長期致力於光纖收發器產品的開發,為了優化產品的設計,使產品更加穩定,增強
產品功能,自主開發了光纖收發器介質轉換晶元,使產品的集成度更高,有效地減少了因多種晶元之間協
同工作所造成的不穩定因素。新開發的晶元具有光纖線路質量在線測試、故障定位、ACL等很多實用性很
強的功能,既能有效的保護用戶投資,又能將極大地減少用戶的維護成本。
(2) 軟體投資。有網管功能乙太網光纖收發器的研發工作除了硬體布線外,軟體編程更為重要。網管
軟體的開發工作量較大,包括圖形化用戶介面部分、網管模塊嵌入式系統部分、收發器電路板上網管信息
處理單元部分。其中網管模塊嵌入式系統尤為複雜,研發門檻較高,需要使用嵌入式操作系統,如
VxWorks,linux等。需要完成SNMP代理,telnet、web等複雜軟體工作。
(3) 調試工作。有網管功能乙太網光纖收發器的調試工作包括兩部分:軟體調試和硬體調試。在調試
過程中,電路板布線、元器件性能、元器件焊接、PCB板質量、環境條件以及軟體編程中的任一因素都會
影響乙太網光纖收發器的性能。調試人員必須具備綜合素質,全面考慮收發器出現故障的各種因素。
(4) 人員的投入。普通乙太網光纖收發器的設計只需一個硬體工程師便可完成。有網管功能的乙太網
光纖收發器的設計工作除了需要硬體工程師完成電路板布線外,還需要眾多軟體工程師完成網路管理的編
程,而且要求軟硬體設計者密切配合。
2.兼容性
OEMC應支持IEEE802、CISCO ISL等常用網路通信標準,以保證乙太網光纖收發器有良好的兼容性。
3. 環境要求
a. 輸入輸出電壓。OEMC的工作電壓多為5伏或3.3伏,但乙太網光纖收發器上另一個重要的器件——
光收發一體模塊的工作電壓絕大多數為5伏。若兩者工作電壓不一致,則會增加PCB板布線的複雜程度。
b. 工作溫度。在選擇OEMC的工作溫度時,開發人員需從最不利的條件出發並留有餘地,比如夏天最
高氣溫達40℃,而乙太網光纖收發器機箱內部因為各種元器件尤其是OEMC發熱。因此,乙太網光纖收發器
工作溫度的上限指標一般不應低於50℃。
光纖收發器的分類
隨著光纖收發器產品的多樣化發展,其分類方法也各異,但各種分類方法之間又有著一定的關聯。
按速率來分
可以分為單10M、100M、1000M的光纖收發器、10/100M自適應、10/100/1000M自適應的光纖收發器。
其中多數單10M、100M和1000M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、時延低等方面的優勢,適合應用於速率固定的鏈路上。而10/100M、10/100/1000M光纖收發器是工作在數據鏈路層,使用存儲轉發的機制,這樣轉發機制對接收到的每一個數據包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址和數據凈荷,並在完成CRC循環冗餘校驗以後才將該數據包轉發出去。
存儲轉發的好處一來可以防止一些錯誤的幀在網路中傳播,佔用寶貴的網路資源,同時還可以很好地防止由於網路擁塞造成的數據包丟失,當數據鏈路飽和時存儲轉發可以將無法轉發的數據先放在收發器的緩存中,等待網路空閑時再進行轉發。這樣既減少了數據衝突的可能又保證了數據傳輸的可靠性,因此10/100M、10/100/1000M的光纖收發器適合於工作在速率不固定的鏈路上。
按工作方式來分
如上所述,可以分為工作在物理層的光纖收發器和工作在數據鏈路層的光纖收發器。
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於單個用戶使用(及內置電源收發器和外置電源收發器),如滿足樓道中單台交換機的上聯。機架式光纖收發器適用於多用戶的匯聚,如小區的中心機房必須滿足小區內所有交換機的上聯,使用機架便於實現對所有模塊型光纖收發器的統一管理和統一供電,邦聯通信的光纖收發器機架為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。
按光纖來分
可以分為多模光纖收發器和單模光纖收發器。由於使用的光纖不同,收發器所能傳輸的距離也不一樣
,多模收發器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間,而單模收發器覆蓋的範圍可以從20公里至120公里。
需要指出的是因傳輸距離的不同,光纖收發器本身的發射功率、接收靈敏度和使用波長也會不一樣。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-3~0dB之間,接收靈敏度小於-36dB,使用1550nm的波長。
光纖數量來分
可以分為單纖光纖收發器和雙纖光纖收發器。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。這類產品採用了波分復用的技術,使用的
波長多為1310nm和1550nm。隨著單纖光纖收發器使用的不斷增多,產品已經成熟穩定。
按電源來分
可以分為內置電源和外置電源兩種。其中內置開關電源為電信級電源,而外置變壓器電源多使用在民
用設備上。前者的優勢在於能支持超寬的電源電壓,更好地實現穩壓、濾波和設備電源保護,減少機械式
接觸造成的外置故障點;後者的優勢在於設備體積小巧和價格便宜。
另外從設備供電電壓類型來分,有交流220V、110V、60V;直流-48V、24V等。
網管來分
可以分為網管型光纖收發器和非網管型光纖收發器。隨著網路向著可運營可管理的方向發展,大多數
運營商都希望自己網路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。對於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,多採用主從式的管理結構,即一個主網管模塊可串聯N個從網管模塊,
每個從網管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發器的狀態信息,向主網管模塊提交。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,然後匯總並提交給網管服務
器。
光纖收發器有6個LED指示燈,它們顯示了收發器的工作狀態,根據LED所示,就能判斷出收發器是否工作正常和可能有什麼問題,從而能幫助找出故障。它們的作用分別如下所述:
PWR:燈亮表示DC5V電源工作正常
FX 100:燈亮表示光纖傳輸速率為100Mbps
FX Link/Act:燈長亮表示光纖鏈路連接正確;燈閃亮表示光纖中有數據在傳輸
FDX:燈亮表示光纖以全雙工方式傳輸數據
TX 100:燈亮表示雙絞線傳輸速率為100Mbps;燈不亮表示雙絞線傳輸速率為10Mbps
TX Link/Act:燈長亮表示雙絞線鏈路連接確;燈閃亮表示雙絞線中有數據在傳輸

廣告