ידע נפוץ במערכות חשמליות חלשות כגון סיבים אופטיים, מודולים אופטיים, ממשקים אופטיים ומגשרים אופטיים

אוֹפּטִימתגיםבשימוש נפוץ ב-Ethernetמתגיםכוללים SFP, GBIC, XFP ו-XENPAK.

השמות המלאים שלהם באנגלית:

SFP: Small Form-factorPluggabletransceiver, משדר קטן עם גורם צורה לחיבור

GBIC: GigaBit InterfaceConverter, Gigabit Ethernet Interface Converter

XFP: 10-Gigabit smallForm-factor-מקלט משדר 10 Gigabit Ethernet ממשק

מקלט-משדר הניתן לחיבור מארז קטן

XENPAK: חבילת ערכת מקלטי משדר של ממשק Ethernet 10 Gigabit EtherNetTransceiverPacKage 10 Gigabit Ethernet.

מחבר הסיבים האופטיים

מחבר הסיב האופטי מורכב מסיב אופטי ותקע בשני קצותיו של הסיב האופטי, והתקע מורכב מסיכה ומבנה נעילה היקפי. על פי מנגנוני נעילה שונים, ניתן לחלק מחברי סיבים אופטיים לסוג FC, סוג SC, סוג LC, סוג ST וסוג KTRJ.

מחבר FC מאמץ מנגנון נעילת חוט, זהו מחבר סיב אופטי הניתן להזזה שהומצא קודם לכן והשתמש בו ביותר.

SC הוא מפרק מלבני שפותח על ידי NTT. ניתן לחבר ולנתק ישירות ללא חיבור בורג. בהשוואה למחבר FC, יש לו שטח הפעלה קטן והוא קל לשימוש. מוצרי Ethernet נמוכים נפוצים מאוד.

LC הוא מחבר SC מסוג מיני שפותח על ידי LUCENT. יש לו גודל קטן יותר והוא נמצא בשימוש נרחב במערכת. זהו כיוון לפיתוח של מחברים פעילים בסיבים אופטיים בעתיד. מוצרי Ethernet נמוכים נפוצים מאוד.

מחבר ST פותח על ידי AT & T ועושה שימוש במנגנון נעילה מסוג כידון. הפרמטרים העיקריים מקבילים למחברי FC ו-SC, אבל זה לא נפוץ בחברות. זה משמש בדרך כלל עבור התקני multimode כדי להתחבר עם יצרנים אחרים בשימוש יותר בעת עגינה.

הפינים של KTRJ הם מפלסטיק. הם ממוקמים על ידי פיני פלדה. ככל שמספר זמני ההזדווגות יגדל, משטחי ההזדווגות יישחקו, והיציבות שלהם לטווח ארוך אינה טובה כמו זו של מחברי פינים קרמיים.

ידע בסיבים

סיב אופטי הוא מוליך המעביר גלי אור. ניתן לחלק סיב אופטי לסיבים חד-מצביים וסיבים מרובי-מצבים ממצב השידור האופטי.

בסיבים עם מצב יחיד, יש רק מצב בסיסי אחד של שידור אופטי, כלומר אור מועבר רק לאורך הליבה הפנימית של הסיב. מכיוון שפיזור המצב נמנע לחלוטין ורצועת השידור של הסיב במצב יחיד רחב, הוא מתאים לתקשורת סיבים במהירות גבוהה ולמרחקים ארוכים.

ישנם מספר מצבים של שידור אופטי בסיב רב-מצבי. עקב פיזור או סטיות, לסיב זה יש ביצועי שידור גרועים, פס תדרים צר, קצב שידור קטן ומרחק קצר.

פרמטרים מאפיינים סיבים אופטיים

מבנה הסיב האופטי נמשך על ידי מוטות סיבי קוורץ מוכנים. הקוטר החיצוני של הסיב הרב-מוד וסיב המצב היחיד המשמש לתקשורת הוא 125 מיקרומטר.

גוף דק מחולק לשני אזורים: ליבה ושכבת חיפוי. קוטר הליבה של סיבים עם מצב יחיד הוא 8 ~ 10 מיקרומטר, ולקוטר הליבה של סיבים מולטי-מודים יש שני מפרטים סטנדרטיים. קוטרי הליבה הם 62.5 מיקרומטר (תקן אמריקאי) ו-50 מיקרומטר (תקן אירופאי).

מפרטי סיב הממשק מתוארים כדלקמן: 62.5μm / 125μm סיב רב-מודים, כאשר 62.5μm מתייחס לקוטר הליבה של הסיב ו-125μm מתייחס לקוטר החיצוני של הסיב.

סיבים במצב יחיד משתמש באורך גל של 1310 ננומטר או 1550 ננומטר.

סיבים מולטימודים משתמשים בעיקר באור של 850 ננומטר.

ניתן להבחין בין צבע לבין סיבים חד מצבים וסיבים מרובי מצבים. הגוף החיצוני של הסיבים במצב יחיד הוא צהוב, והגוף החיצוני של הסיבים הרב-מצבים הוא כתום-אדום.

יציאה אופטית של Gigabit

יציאות אופטיות של Gigabit יכולות לעבוד הן במצב מאולץ והן במצב משא ומתן עצמי. במפרט 802.3, היציאה האופטית של Gigabit תומכת רק בקצב של 1000M ותומכת בשני מצבי דופלקס מלא (מלא) וחצי דופלקס (חצי).

ההבדל הבסיסי ביותר בין משא ומתן אוטומטי לכפייה הוא שזרמי הקוד הנשלחים כאשר השניים יוצרים קישור פיזי שונים. מצב המשא ומתן האוטומטי שולח את הקוד / C /, שהוא זרם קוד התצורה, בעוד שמצב הכפייה שולח / I / קוד, שהוא זרם הקוד הסרק.

תהליך משא ומתן אוטומטי של יציאות אופטי Gigabit

ראשית, שני הקצוות מוגדרים למצב משא ומתן אוטומטי

שני הצדדים שולחים / C / קוד זורם זה לזה. אם יתקבלו 3 קודים / C / רצופים וזרמי הקוד שהתקבלו תואמים את מצב העבודה המקומי, הם יחזרו לצד השני עם קוד / C / עם תגובת Ack. לאחר קבלת הודעת ה-Ack, עמית סבור שהשניים יכולים לתקשר זה עם זה ומגדיר את היציאה למצב UP.

שנית, הגדר קצה אחד למשא ומתן אוטומטי וקצה אחד לחובה

סוף המשא ומתן העצמי שולח / C / stream, והקצה הכופה שולח / I / stream. הקצה הכופה אינו יכול לספק לקצה המקומי את מידע המשא ומתן של הקצה המקומי, והוא גם לא יכול להחזיר תגובת Ack לקצה המרוחק, כך שקצה המשא ומתן העצמי הוא DOWN. עם זאת, הקצה הכופה עצמו יכול לזהות את הקוד / C /, ומחשיב שקצה העמית הוא יציאה התואמת את עצמה, כך שיציאת הקצה המקומית מוגדרת ישירות למצב UP.

שלישית, שני הקצוות מוגדרים למצב כוח

שני הצדדים שולחים / אני / זורם זה לזה. לאחר קבלת הזרם / I /, קצה אחד מחשיב את העמית כיציאה התואמת את עצמה, ומגדיר ישירות את היציאה המקומית למצב UP.

איך פועלים סיבים?

סיבים אופטיים לתקשורת מורכבים מחוטי זכוכית דמויי שיער המכוסים בשכבת פלסטיק מגן. חוט הזכוכית מורכב בעיקרו משני חלקים: קוטר ליבה של 9 עד 62.5 מיקרומטר, וחומר זכוכית בעל אינדקס שבירה נמוך בקוטר של 125 מיקרון. למרות שקיימים עוד כמה סוגים של סיבים אופטיים בהתאם לחומרים המשמשים ולגדלים השונים, מוזכרים כאן הנפוצים ביותר. האור מועבר בשכבת הליבה של הסיב במצב "השתקפות פנימית מוחלטת", כלומר לאחר שהאור נכנס לקצה אחד של הסיב, הוא מוחזר הלוך ושוב בין ממשקי הליבה והחיפוי, ולאחר מכן מועבר אל הקצה השני של הסיב. סיב אופטי בקוטר ליבה של 62.5 מיקרומטר וקוטר חיצוני חיפוי של 125 מיקרומטר נקרא 62.5 / 125 מיקרומטר אור.

מה ההבדל בין סיב מולטי-מוד לסיב מצב יחיד?

ריבוי מצבים:

סיבים שיכולים להפיץ מאות עד אלפי מצבים נקראים סיבים מולטי-מודים (MM). על פי ההתפלגות הרדיאלית של מקדם השבירה בליבה ובחיפוי, ניתן לחלקו לסיבים מולטי-מודים מדרגה וסיבים מולטי-מודים מדורגים. כמעט כל גדלי הסיבים המולטי-מודים הם 50/125 מיקרומטר או 62.5 / 125 מיקרומטר, ורוחב הפס (כמות המידע המועבר על ידי הסיב) הוא בדרך כלל 200 מגה-הרץ עד 2 ג'יגה-הרץ. מקלטי משדר אופטיים מולטי-מודים יכולים לשדר עד 5 קילומטרים דרך סיבים מולטי-מודים. השתמש בדיודה פולטת אור או בלייזר כמקור אור.

מצב יחיד:

סיבים שיכולים להפיץ רק מצב אחד נקראים סיבים חד-מודים. פרופיל מקדם השבירה של סיבים סטנדרטיים חד-מודים (SM) דומה לזה של סיבים מסוג צעד, אלא שקוטר הליבה קטן בהרבה מזה של סיבים מולטי-מודים.

גודל הסיב במצב יחיד הוא 9-10 / 125 מיקרומטר, ויש לו את המאפיינים של רוחב פס אינסופי ואובדן נמוך יותר מאשר הסיב הרב-מצבי. מקלטי משדר אופטיים עם מצב יחיד משמשים בעיקר לשידור למרחקים ארוכים, לפעמים מגיעים ל-150 עד 200 קילומטרים. השתמש ב-LD או LED עם קו ספקטרלי צר כמקור אור.

הבדל וחיבור:

ציוד עם מצב יחיד יכול בדרך כלל לפעול על סיבים חד מצבים או סיבים מרובי מצבים, בעוד שציוד רב מצב מוגבל לפעול על סיב רב מצב.

מהו אובדן השידור בעת שימוש בכבלים אופטיים?

זה תלוי באורך הגל של האור המועבר ובסוג הסיבים המשמשים.

אורך גל 850nm עבור סיבים מולטי-מודים: 3.0 dB/km

אורך גל 1310nm עבור סיבים מולטי-מודים: 1.0 dB/km

אורך גל של 1310nm עבור סיבים במצב יחיד: 0.4 dB/km

אורך גל של 1550 ננומטר עבור סיבים במצב יחיד: 0.2 dB/km

מה זה GBIC?

GBIC הוא הקיצור של Giga Bitrate Interface Converter, שהוא התקן ממשק הממיר אותות חשמליים של גיגה-ביט לאותות אופטיים. GBIC מיועד לחיבור חם. GBIC הוא מוצר להחלפה העומד בסטנדרטים הבינלאומיים. Gigabitמתגיםמעוצבים עם ממשק GBIC תופסים נתח שוק גדול בשוק בשל ההחלפה הגמישה שלהם.

מה זה SFP?

SFP הוא הקיצור של SMALL FORM PLUGGABLE, שניתן להבין אותו כגרסה משודרגת של GBIC. הגודל של מודול SFP מצטמצם בחצי בהשוואה למודול GBIC, וניתן להכפיל את מספר היציאות באותו פאנל. שאר הפונקציות של מודול SFP זהות בעצם לאלו של ה-GBIC. כַּמָהמֶתֶגהיצרנים קוראים למודול SFP מיני-GBIC (MINI-GBIC).

מודולים אופטיים עתידיים חייבים לתמוך בחיבור חם, כלומר, ניתן לחבר או לנתק את המודול מהמכשיר מבלי לנתק את אספקת החשמל. מכיוון שהמודול האופטי ניתן לחיבור חם, מנהלי רשת יכולים לשדרג ולהרחיב את המערכת מבלי לסגור את הרשת. המשתמש לא עושה שום הבדל. יכולת החלפה חמה גם מפשטת את התחזוקה הכוללת ומאפשרת למשתמשי קצה לנהל טוב יותר את מודולי מקלטי המשדר שלהם. יחד עם זאת, בשל ביצועי ההחלפה החמה הזו, מודול זה מאפשר למנהלי רשת לתכנן תוכניות כוללות עבור עלויות מקלטי משדר, מרחקי קישור וכל טופולוגיות הרשת בהתבסס על דרישות שדרוג הרשת, ללא צורך בהחלפה מלאה של לוחות מערכת.

המודולים האופטיים התומכים בהחלפה חמה זו זמינים כעת ב-GBIC וב-SFP. מכיוון ש-SFP ו-SFF הם בערך באותו גודל, ניתן לחבר אותם ישירות ללוח המעגלים, לחסוך מקום וזמן על האריזה, ויש להם מגוון רחב של יישומים. לכן, כדאי לצפות להתפתחות העתידית שלו, ואולי אף לאיים על שוק ה-SFF.

מודול אופטי בחבילה קטנה של SFF (Small Form Factor) משתמש באופטיקה מתקדמת וטכנולוגיית שילוב מעגלים, הגודל הוא רק חצי מזה של מודול משדר סיבים אופטיים דופלקסים רגילים SC (1X9), שיכול להכפיל את מספר היציאות האופטיות באותו חלל. הגדל את צפיפות יציאת הקו והפחת את עלות המערכת ליציאה. ומכיוון שמודול החבילה הקטנה SFF משתמש בממשק KT-RJ הדומה לרשת הנחושת, הגודל זהה לממשק הנחושת הנפוץ של רשת המחשבים, אשר תורם למעבר של ציוד רשת קיים מבוסס נחושת לסיבים מהירים יותר. רשתות אופטיות. כדי לעמוד בגידול הדרמטי בדרישות רוחב הפס של הרשת.

סוג ממשק התקן חיבור רשת

ממשק BNC

ממשק BNC מתייחס לממשק הכבל הקואקסיאלי. ממשק BNC משמש לחיבור כבל קואקסיאלי של 75 אוהם. הוא מספק שני ערוצים של קבלה (RX) ושידור (TX). הוא משמש לחיבור של אותות לא מאוזנים.

ממשק סיבים

ממשק סיבים הוא ממשק פיזי המשמש לחיבור כבלי סיבים אופטיים. בדרך כלל ישנם מספר סוגים כגון SC, ST, LC, FC. עבור חיבור 10Base-F, המחבר הוא בדרך כלל מסוג ST, והקצה השני FC מחובר לפאנל תיקון הסיבים האופטיים. FC הוא הקיצור של FerruleConnector. שיטת החיזוק החיצוני היא שרוול מתכת ושיטת ההידוק היא כפתור בורג. ממשק ST משמש בדרך כלל עבור 10Base-F, ממשק SC משמש בדרך כלל עבור 100Base-FX ו- GBIC, LC משמש בדרך כלל עבור SFP.

ממשק RJ-45

ממשק RJ-45 הוא הממשק הנפוץ ביותר עבור Ethernet. RJ-45 הוא שם נפוץ, המתייחס לתקינה של IEC (60) 603-7, תוך שימוש ב-8 מצבים (8 פינים) המוגדרים בתקן המחברים הבינלאומי. שקע או תקע מודולרי.

ממשק RS-232

ממשק RS-232-C (ידוע גם בשם EIA RS-232-C) הוא ממשק התקשורת הטורית הנפוץ ביותר. זהו תקן לתקשורת טורית שפותח במשותף על ידי איגוד תעשיית האלקטרוניקה האמריקאית (EIA) בשנת 1970 בשיתוף עם מערכות בל, יצרני מודמים ויצרני מסופי מחשב. שמו המלא הוא "תקן טכנולוגיית ממשק חילופי נתונים בינאריים טוריים בין ציוד מסוף נתונים (DTE) וציוד תקשורת נתונים (DCE)". התקן קובע שמחבר DB25 25 פינים משמש לציון תכולת האות של כל פין של המחבר, וכן את רמת האותות השונים.

ממשק RJ-11

ממשק RJ-11 הוא מה שאנו מכנים בדרך כלל ממשק קו טלפון. RJ-11 הוא שם כללי למחבר שפותח על ידי Western Electric. המתאר שלו מוגדר כהתקן חיבור בן 6 פינים. נקרא במקור WExW, כאשר x פירושו "פעיל", מגע או מחט השחלה. לדוגמה, ל-WE6W יש את כל 6 אנשי הקשר, ממוספרים 1 עד 6, ממשק WE4W משתמש ב-4 פינים בלבד, שני המגעים החיצוניים ביותר (1 ו-6) אינם בשימוש, WE2W משתמש רק בשני הפינים האמצעיים (כלומר, עבור ממשק קו טלפון) .

CWDM ו-DWDM

עם הצמיחה המהירה של שירותי נתוני IP באינטרנט, הביקוש לרוחב פס קו התמסורת גדל. למרות שטכנולוגיית DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) היא השיטה היעילה ביותר לפתור את בעיית הרחבת רוחב הפס של הקו, לטכנולוגיית CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) יש יתרונות על פני DWDM מבחינת עלות המערכת ותחזוקה.

גם CWDM וגם DWDM שייכים לטכנולוגיית ריבוי חלוקת אורך גל, והם יכולים לקשר אורכי גל שונים של אור לסיב ליבה אחת ולהעביר אותם יחד.

תקן ה-ITU האחרון של CWDM הוא G.695, המציין 18 ערוצים באורך גל עם מרווח של 20 ננומטר מ-1271 ננומטר עד 1611 ננומטר. בהתחשב בהשפעת שיא המים של סיבים אופטיים רגילים G.652, נעשה שימוש בדרך כלל ב-16 ערוצים. בגלל מרווח הערוצים הגדול, התקני ריבוי ו-demultiplexing ולייזרים זולים יותר ממכשירי DWDM.

למרווח הערוצים של DWDM יש מרווחים שונים כגון 0.4nm, 0.8nm, 1.6nm וכו'. המרווח קטן ויש צורך בהתקני בקרת אורכי גל נוספים. לכן הציוד המבוסס על טכנולוגיית DWDM יקר יותר מהציוד המבוסס על טכנולוגיית CWDM.

פוטודיודת PIN היא שכבה של חומר מסוג N מסומם קלות בין מוליכים למחצה מסוג P ל-N עם ריכוז סימום גבוה, הנקראת שכבת I (Intrinsic). מכיוון שהוא מסומם קלות, ריכוז האלקטרונים נמוך מאוד, ונוצרת שכבת דלדול רחבה לאחר הדיפוזיה, שיכולה לשפר את מהירות התגובה ויעילות ההמרה שלה.

לפוטודיודות מפולת APD יש לא רק המרה אופטית/חשמלית אלא גם הגברה פנימית. ההגברה מתבצעת על ידי אפקט הכפל של המפולת בתוך הצינור. APD היא פוטודיודה עם רווח. כאשר הרגישות של המקלט האופטי גבוהה, APD מועיל להרחבת מרחק השידור של המערכת.