Для чего нужен трансивер

Как выбрать оптический трансивер? Типы оптических модулей

• 29.06.2023
• Опубликовано Modultech
• Вкл 18.05.2020
• 0 комментарии

Трансивер (от англ. Transceiver, акроним от слов transmitter – передатчик и receiver – приемник) – это съемный приемо-передатчик, предназначенный для использования в активном сетевом оборудовании таком, как маршрутизаторы, коммутаторы, транспондеры, медиаконвертеры. Оптический трансивер конвертирует передаваемые сигналы из внутренней среды сетевого оборудования в транспортную оптическую или электрическую среды передачи.

Виды трансиверов

Классифицировать трансиверы можно по нескольким характеристикам:

1. Среда передачи
2. Форм-фактор трансивера
3. Скорость передачи
4. Технология передачи

Основным параметром, от которого во многом зависит форм-фактор модуля, его скорость и технология передачи является – среда передачи. Существует две среды передачи: оптоволоконная, к которой относятся одномодовые и многомодовые оптические волокна и электрическая, к которой можно отнести витую пару и твинкоаксиальный кабель.

Оптоволоконная среда передачи

Оптическое волокно — среда для передачи световых сигналов. Представляет собой тонкий стеклянный провод (жила). Волокно которого состоит из внутренней сердцевины (ядра), по которой распространяется свет, и окружающей ее оболочки. Любые дополнительные покрытия (оболочки) являются защитными и служат для защиты волокна от физических воздействий.

На рисунке видно, что свет, проходящий через сердцевину к оболочке, полностью отражается от границы двух этих сред. Данное явление называется полное внутреннее отражение. Именно за счет этого явления свет может преодолевать большие расстояния по ОВ.

Волокна делятся по типу на два вида:

• Многомодовое — это волокно с большим диаметром сердцевины, по которому может распространяться несколько световых мод. В современных многомодовых волокнах диаметр сердцевины может быть 50 мкм и 62,5 мкм. Диаметр оболочки может составлять 125 или 250 мкм.
• Одномодовое — волокно с малым диаметром сердцевины, по которому может распространяться только одна световая мода. В современных одномодовых волокнах диаметр сердцевины составляет 9 мкм. Диаметр оболочки может составлять 125 мкм или 250 мкм.

В рамках многомодовых волокон свет может распространяться на расстояние до двух километров. Данный вид оптических волокон используется для локальных подключений, где расстояние между конечными точками не превышает 300 метров. На основе многомодового волокна построены трансиверы типа AOC, а также системы уплотнения SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing).

Одномодовое волокно более популярно в современных телекоммуникациях, так как позволяет передавать данные на расстояния до 160 километров, а также строить протяженные системы уплотнения DWDM.

Электрическая среда передачи

Электрическая среда передачи – это совокупность телекоммуникационных кабелей, в которых для передачи информации используется металлический проводник/проводники, по которым подается электрический ток.

По типу телекоммуникационные кабели делятся на два вида:

• Витая пара — кабель на медной основе, объединяющий в оболочке одну или более пар проводников. Каждая пара представляет собой два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода. В рамках телекома, витой парой зачастую называют двух парные (четыре жилы) и четырех парные (восемь жил) кабеля.
• Твинаксиальный (от англ. twin-axial) кабель – это коаксиальный кабель с двумя параллельными проводниками, заключенные в общий экран.

Необходимо заметить, что твинаксиальный кабель практически не встречается вне трансиверов типа Direct Attach Copper. Кабели из витой пары встречаются очень часто, как в быту – соединения личного компьютера с домашним роутером, так и в отрасли в целом, так как это самый популярный способ организации локальных низкоскоростных соединений. Примерно в 2016 году широкое распространение получил 10GE Copper – это связано с выходом на рынок трансиверов SFP+ 10GE Copper.

О форм-факторах и скоростях передачи в рамках рубрики «Обзоры оборудования» выходило несколько статей, чтобы не растягивать вступление предлагаем ознакомиться с ними по ссылке, также более подробное описание технологий xWDM Вы можете прочитать по ссылке.

Изучить принципы работы и особенности трансиверов Direct Attach Copper можно по ссылке, а трансиверов Active Optical Cable в данной статье, ссылка.

Как выбрать трансивер?

Необходимость в приобретении оптических трансиверов может возникнуть по нескольким причинам:

• Замена вышедшего из строя модуля;
• Модернизация существующей линии связи;
• Проектирование новой линии связи.

Если речь идет о замене вышедшего из строя трансивера, то необходимую модель подобрать несложно, нужно правильно «прочитать» маркировку сломанного устройства и на основании этого подобрать такую же модель или аналог. Более подробно про маркировку ниже.

При модернизации существующей линии связи выбор необходимых модулей становится значительно сложнее. Для начала необходимо определиться с задачей, что есть в распоряжении и чего хочется добиться в итоге модернизации.

Самое простое и самое важное с чего стоит начать, это параметры имеющейся трассы, а именно затухания по трассе, в идеале на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Зная эти значения, можно сузить спектр подходящего оборудования и выбрать конкретную технологию передачи данных.

Если речь идет о расширении емкости системы уплотнения CWDM или DWDM, то необходимо знать есть ли «свободные» длины волн в мультиплексоре и трансиверы, с каким оптическим бюджетом работают на этой линии.

В том случае, если модернизация носит глобальный характер, например, переход от 1 Гбит/с к 100 Гбит/с, рекомендуем Вам обратиться в компании, занимающиеся расчётом и продажей телекоммуникационного оборудования. Эта рекомендация связана с тем, что без специальных знаний спроектировать такое расширения сети сложно, и при недостаточной компетентности можно совершить серьезные ошибки, которые могут привести к некорректной работе организованных каналов передачи.

Проектирование новой линии связи в принципе не отличается от модернизации уже существующей. В данном случае, также необходимо изначально обрисовать для себя итоговой результат и уже после этого начинать выбор необходимого оборудования. Совет по передаче расчёта новой трассы специализированным инженерам в данном варианте также актуален.

Маркировка трансиверов

Каждый трансивер имеет заводскую маркировочную этикетку, на которой в обязательном порядке содержится информация о марке, модели (артикуле устройства) и серийный номер. Дополнительно на этикетке производитель может разместить информацию: о скорости передачи, длине волны передатчика, типе транспортной среды (тип волокна, например), наличии дополнительного функционала, такого как DDM.

При необходимости идентифицировать имеющийся «на руках» приемопередающий модуль, проще всего занести информацию о марке и модели с этикетки трансивера в поисковую интернет систему и получить полное техническое описание устройства.

В случае, если информация на маркировочной наклейке развернутая и включает в себя описание характеристик трансивера, а доступ в интернет отсутствует, можно постараться идентифицировать трансивер по имеющейся на этикетке информации.

Также достаточно развернутую информацию о модуле можно узнать из диагностических данных получаемых коммутатором из прошивки трансивера. В зависимости от марки и модели активного сетевого оборудования объем предоставляемой информации может меняться, но в микрокоде оптического трансивера содержится следующая информация:

1. Форм-фактор;
2. Тип оптического коннектора;
3. Протокол передачи;
4. Скорость передачи;
5. Дальность передачи;
6. Марка производителя;
7. Модель трансивера;
8. Длина волны передатчика.

Совместимость трансиверов

Часто перед Пользователями встает вопрос: «А будет ли работать новый трансивер уже с имеющимся?». Чтобы утвердительно ответить на этот вопрос, необходимо соблюсти следующие условия:

1. Одинаковая скорость передачи;
2. Одинаковая или парная длина волны передачи;
3. Соответствие среды передачи;
4. Поддержка коммутатором.

Совместимость по скорости передачи

Как известно, форм-фактор трансивера не влияет на совместимость с техническим аналогом. Например, двухволоконный SFP 1.25 Гбит/с трансивер полностью совместим со своим более старым аналогом двухволоконным GBIC 1.25 Гбит/с трансивером или трансивер WDM SFP+ 10 Гбит/с 1270/1330 нм совместим с парным трансивером WDM XFP 10 Гбит/с 1330/1270 нм. Но если в первом примере изменить скорость SFP трансивера, то пара модулей не заработает (то есть двухволоконный SFP 4.25 Гбит/с FiberChannel модуль не совместим с двухволоконным GBIC 1.25 Гбит/с модулем). Это происходит из-за несогласованности скоростей передачи, протоколы передачи в данном случае являются второстепенными. Например, можно взять пару двухволоконных SFP модулей для Ethernet сетей, но скорость передачи одной будет 1,25 Гбит/с (GigabitEthernet), а второй 100 Мбит/с (FastEthernet), такая пара не заработает без дополнительных настроек коммутаторов.

Таким образом, можно резюмировать, что при выборе трансивера необходимо соблюдать одни и те же скорость передачи и протокол передачи, при этом форм-фактор трансиверов не влияет на их совместимость друг с другом.

Согласованность длин волн

Этот параметр наиболее важен при выборе WDM трансиверов, так как трансиверы работают в парах со строго обозначенными длинами волн приема и передачи, но и для двухволоконных модулей этот параметр так же лучше соблюдать. Разберем для начала длины волны WDM трансиверов. Ниже приведена таблица с длинами волн, скоростью передачи и дальностью передачи. Видно, что для некоторых трансиверов для одной и той же скорости и дальности передачи существуют две разные пары модулей по длине волны, которые несовместимы друг с другом.

У двухволоконных модулей строгой парности нет, но несоблюдение единой длины волны может вызвать перекосы в оптическом бюджете канала, так как длины волн 1310 нм и 1550 нм имеют разные показатели погонного затухания в оптических волокнах.

Данный пункт в основном касается двухволоконных модулей, так как именно этот тип трансиверов может быть заточен для передачи информации по многомодовому и одномодовому волокну. Остальные виды оптических трансиверов рассчитаны на передачу только по одномодовому волокну.

По многомодовому волокну могут передаваться сигналы из первого (850 нм) и второго (1310) окон прозрачности, а по одномодовому сигналы из второго (1310 нм) и третьего (1550 нм), то есть общие длины волн для MMF и SMF это 1310 нм. Это значит, что при выборе двухволоконного модуля необходимо учитывать не только длину волны передатчика, но и волокно, под которое разработан трансивер.

Поддержка трансивера активным сетевым оборудованием

После проверки параметров трансиверов необходимо удостовериться, что имеющийся у Вас коммутатор совместим и поддерживает выбранный трансивер. Одна из самых банальных ошибок – это перепутать порт SFP с портом SFP+, т.к. они визуально не отличаются, узнать тип портов можно или по спецификации на оборудование, или при помощи диагностической команды, которая покажет все имеющиеся порты и их тип.

Но есть более сложная вещь – список поддерживаемых трансиверов. Это значит, что даже обладая, к примеру, портами SFP+ коммутатор может не поддерживать работу SFP+ ZR. Этот список можно получить, опросив коммутатор соответствующей диагностической командой.

Или изучить техническую спецификацию коммутатора, но в данном случае необходимо помнить, что в зависимости от версии операционной системы список поддерживаемых трансиверов может изменяться, таким образом, лучше еще проверить документацию на операционную систему коммутатора.

Отдельно необходимо выделить трансиверы SFP/SFP+ Copper и DAC, так как с этими модулями речь зачастую идет о hardware совместимости. И информацию о поддержке этих трансиверов можно получить только из технической документации на сетевое устройство, так как важна поддержка определенного интерфейса, на базе которого построен трансивер.

Это не касается оптических трансиверов в связи с тем, что они в большей своей части строятся на одном интерфейсе, и проблемы с поддержкой и совместимостью в их случае можно отнести к software ограничениям, которые при необходимости можно решить сменой прошивки трансивер, подробнее про этот процесс по ссылке.

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:

1. Интерфейсы, поддерживаемые существующим сетевым оборудованием
2. Необходимая скорость передачи и протокол канала
3. Возможность использования технологии спектрального уплотнения
4. Протяженность линии связи
5. Тип оптического кабеля и коннекторов
6. Температурный режим
7. 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.

Трансивер: как он работает и на что обратить внимание при покупке?

С развитием телекоммуникационных сетей на рынке появляется все больше типов сетевого оборудования: есть и устройство, которое передает и принимает сигналы между двумя физически разными средами системы связи, что позволяет значительно увеличить длину линии из-за использования оптического волокна — это сетевой трансивер. Он преобразует электрические сигналы в оптические для передачи по волоконно-оптической линии.

Современные оптические трансиверы — это компактные модули, рассчитанные на различные параметры линий передачи. Они устанавливаются в стандартные электрические порты оборудования — например, трансивер можно установить в SFP или SFP+ порты, встроенные в коммутатор.

Важно отметить, что интерфейсы обратно-совместимы от более старшей версии к более младшей. Это означает, что как правило вы сможете использовать SFP трансивер в SFP+ порту оборудования. Но в любом случае не помешает предварительно изучить таблицу совместимости.

Трансиверы позволяют работать в полнодуплексном режиме как с одним волокном, так и с парой, они отличаются количеством разъемов: Simplex LC для работы с одним волокном и Duplex LC для работы с парой волокон. Полудуплексные же решения на текущий момент полностью сняты с производства ввиду своей неактуальности на фоне удешевления стоимости внутренних узлов трансивера.

Существует два типа трансиверов: одномодовые и многомодовые. Они предназначены для работы с одноименными типами волокон и отличаются длиной волны, на которой передается максимальная мощность излучения: 1310 нм или 1550 нм – для одномодовых волокон, 850 нм или 1310 нм – для многомодовых.

Сами же волокна отличаются диаметром “световодного” канала (сердечника). Диаметр сердечника одномодового волокна 9 микрон, а у многомодового 50 или 62,5. Диаметры внешних оболочек равны и составляют 125 микрон.

Одномодовые сети более критичны к качеству волокон, соединений и оборудования, но позволяют организовывать передачу данных на расстояния свыше 80км.

Многомодовые сети из-за сниженных требований дешевле в построении и эксплуатации, но длина линии не превышает 2км.

Так же допускается использование многомодового оптоволокна с одномодовыми трансиверами.

Одномодовые трансиверы

Это трансиверы для работы с одномодовыми волокнами, они работают на длине волны 1310 нм/1550 нм.

Формат SFP

Такие трансиверы вставляются в SFP-порты в коммутаторе или другом сетевом оборудовании с такими портами. Рассмотренные ниже модели отличаются режимом работы, средой и длиной волны.

Полнодуплексный режим и длина волны приема/передачи — 1310 нм/1310 нм. Перечисленные модели содержат разъем Duplex LC:

— D-Link DEM-210 передает данные в среде 100Base-FX на дистанции до 15 км;

— D-Link 310GT передает данные в среде 1000Base-LX на дистанции до 10 км.

Полнодуплексный режим и длина волны приема/передачи — 1310 нм/1550 нм. Среда 1000Base-BX. Указанные ниже модели работают парами: “принимающий” и “передающий” трансиверы. В паре их можно легко различить по условным обозначениям производителя, например, индексам T (transmit)/R (receive) или U (uplink)/D (downlink). Разъемы у каждого из них — Simplex LC:

— D-Link 330T и D-Link 330R передают данные на дистанции до 10 км.

Формат SFP+

SFP+ является расширенной версией SFP и поддерживает скорости передачи данных от 4 Гб/с до 10 Гб/с.

Такие трансиверы устанавливаются в SFP+ порты в коммутаторе или другом сетевом оборудовании.

D-Link 432XT — полнодуплексная модель с разъемом Duplex LC для одномодового оптического кабеля, использует длину волны 1310 нм и обеспечивает передачу данных на дальние расстояния до 10 км.

Модели поддерживают полнодуплексный режим в парной конфигурации и обеспечивают передачу данных в среде 10GBase-ER на дистанции 40 км. D-Link 436XT-BXU вместе с D-Link 436XT-BXD с длиной волны приема/передачи 1330 нм/1270 нм.

Многомодовые трансиверы

Это трансиверы для работы с многомодовыми волокнами, работающие на длине волны 850 нм или 1310 нм. Модели содержат разъем Duplex LC и поддерживают полнодуплексный режим. Такие трансиверы отличаются форматом:

SFP — D-Link DEM-211 и D-Link DEM-312GT2 работают с длиной волны приема/передачи 1310 нм/1310 нм на дистанции до 2 км. Они передают данные в среде 100Base-FX и 100Base-SX+ соответственно;

SFP+ — D-Link DEM-431XT передают данные в среде 10GBase-SR с длиной волны приема/передачи 850 нм/850 нм на дистанции до 300 метров.

Трансиверы “витая пара”

Такие трансиверы представлены в формате SFP. Это две модели — D-Link DGS-712 и Huawei SFP-1000BASET передают данные в среде 1000Base-T на дистанции до 100 м. Обе модели содержат разъем RJ-45.

С развитием телекоммуникационных сетей на рынке появляется все больше типов сетевого оборудования: в нашем блоге вы можете также почитать об устройствах, которые отвечают за усиление беспроводного сигнала и за проводное подключение нескольких компьютеров.

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.