Что такое оптический коммутатор

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

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.

Источник

8.3 ОПТИЧЕСКИЕ КОММУТАТОРЫ

Оптическая коммутация принципиально отличается от механической коммутации потоков. При механической коммутации время срабатывания составляет десятки миллисекунд (в среднем от 20 до 50мс). При оптической коммутации время срабатывания определяется переходными процессами в электрической цепи управления оптического коммутатора и обычно на несколько порядков меньше.
Оптический коммутатор – это один из наиболее важных элементов полностью оптической сети, без которого невозможно строить масштабируемые архитектуры. Большинство основных конструкций оптических коммутаторов должно иметь, по крайней мере, два выхода. Основными параметрами коммутатора являются:

В настоящее время используются разнообразные типы оптических коммутаторов:

В основе работы оптического коммутатора используется линейный электрооптический эффект Поккельса, который заключается в изменении показателя преломления материала пропорционально напряжённости приложенного электрического поля.

Устройства мультиплексирования/демультиплексирования систем с уплотнением по длинам волн – волновые фильтры и оптические коммутаторы – имеют одну общую деталь: в основе их работы лежат в той или иной степени интерференционные эффекты. Основные принципы работы легче рассмотреть на простейшем четырёхполюснике – разветвителе-коммутаторе. Схема сплавного разветвителя Х-типа показана на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 – Схема разветвителя-коммутатора Х-типа

Излучение интенсивности I₁, введённое в один волновод, проникает в другой (I₀) за счёт связи двух волноводов. Погонный коэффициент связи k зависит от параметров волновода (разности показателей преломления сердцевины n₁ и оболочки n₂), длины волны λ и ширины зазора g между волноводами. Разветвитель характеризуется разностью постоянных распространения двух волноводов длиной L

где n₁, n₂ – эффективные показатели преломления сердцевины и оболочки.

Прикладывая электрическое напряжение U к электродам, расположенным по бокам или сверху, или снизу волноводов, можно регулировать фазовую расстройку за счёт линейного электрооптического эффекта (эффекта Поккельса).

Еще одна реализация разветвителя-коммутатора 2х2, состоящая из двух последовательных Х-разветвителей представлена на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 – Схема двухплечевого оптического разветвителя-коммутатора

Оптические сигналы после прохождения по разным плечам интерферируют во втором разветвителе. Путём изменения напряжения U на электродах, охватывающих одно из плеч, можно регулировать разность фаз между приходящими во второй разветвитель сигналами и тем самым влиять на характер интерференции.

Анализ показывает, что при определенных условиях интерференции, т.е. когда сигналы приходят в фазе, сигнал идёт по одному каналу, когда же в противофазе – по другому каналу.

Наряду с электрооптичесим эффектом, для осуществления коммутации также широко используется акустооптический эффект.
Имеется ряд технических реализаций пространственных коммутаторов 2х2 на основе полупроводниковых оптических усилителей.

На основе простых оптических разветвителей-коммутаторов 2х2 – элементов – строятся более сложные оптические коммутаторы nxn. Поскольку составные элементы 2х2 принимают на входные полюса сигналы одной и той же длины волны, то и весь коммутатор nxn изготавливается для работы с поступающими оптическими сигналами одной и той же заданной длиной волны. Другими важными характеристиками коммутатора, кроме рабочей длины волны, являются максимальные вносимые потери и перекрестные помехи на выходных полюсах.

Источник

Как выбрать сетевой коммутатор

Сейчас, во время всевозможных гаджетов и электронных девайсов, которые переполняют среду обитания обычного человека, актуальна проблема – как эти все интеллектуальные устройства увязать между собой. Почти в любой квартире есть телевизор, компьютер/ноутбук, принтер, сканер, звуковая система, и хочется как-то скоординировать их, а не перекидывать бесконечное количество информации флешками, и при этом не запутаться в бесконечных километрах проводов. Та же самая ситуация касается офисов – с немалым количеством компьютеров и МФУ, или других систем, где нужно увязать разных представителей электронного сообщества в одну систему. Вот тут и возникает идея построения локальной сети. А основа грамотно организованной и структурированной локальной сети – сетевой коммутатор.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Для построения локальных сетей используются и другие устройства – концентраторы (хабы) и маршрутизаторы (роутеры). Сразу, во избежание путаницы, стоит указать на различия между ними и коммутатором.

Концентратор (он же хаб) – является прародителем коммутатора. Время использования хабов фактически ушло в прошлое, из-за следующего неудобства: если информация приходила на один из портов хаба, он тут же ретранслировал ее на другие, «забивая» сеть лишним трафиком. Но изредка они еще встречаются, впрочем, среди современного сетевого оборудования выглядят, как самоходные кареты начала 20-го века среди электрокаров современности.

Маршрутизаторы – устройства, с которыми часто путают коммутаторы из-за похожего внешнего вида, но у них более обширный спектр возможностей работы, и ввиду с этим более высокая стоимость. Это своего рода сетевые микрокомпьютеры, с помощью которых можно полноценно настроить сеть, прописав все адреса устройств в ней и наложив логические алгоритмы работы – к примеру, защиту сети.

Коммутаторы и хабы чаще всего используются для организации локальных сетей, маршрутизаторы – для организации сети, связанной с выходом в интернет. Однако следует заметить, что сейчас постепенно размываются границы между коммутаторами и маршрутизаторами – выпускаются коммутаторы, которые требуют настройки и работают с прописываемыми адресами устройств локальной сети. Они могут выполнять функции маршрутизаторов, но это, как правило, дорогостоящие устройства не для домашнего использования.

Самый простой и дешевый вариант конфигурации домашней локальной сети средних размеров (с количеством объектов более 5), с подключением к интернету, будет содержать и коммутатор, и роутер:

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ

При покупке коммутатора нужно четко понимать – зачем он вам, как будете им использоваться, как будете его обслуживать. Чтобы выбрать устройство, оптимально отвечающее вашим целям, и не переплатить лишних денег, рассмотрим основные параметры коммутаторов:

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Область применения коммутаторов широка, самые распространенные сферы применения:

СТОИМОСТЬ

Ценовой разброс различных устройств велик – от 440 до 27999 рублей.

От 440 до 1000 рублей обойдутся простые устройства неуправляемого типа, с общим количеством портов до 5 штук, с наличием у некоторых устройств портов 1 Гбит/сек.

В сегменте от 1000 до 10000 рублей будут устройства как управляемого, так и не управляемого типов, с количеством портов до 24 портов, с возможностью РоЕ, с наличием SFP-порта.

За стоимость от 10000 до 27999 рублей вы сможете приобрести высокопроизводительное устройство, для высокоемких сетей.

Источник

Зачем нужны и какие бывают оптические коммутаторы + 7 критериев выбора

Что такое оптические коммутаторы, кому они нужны и чем отличаются от обычных, объясняет EServer. https://e-server.com.ua/ Эксперты рассказывают о принципах работы и видах таких свитчей, делятся ключевыми критериями выбора.

Что такое оптические коммутаторы и где они пригодятся

Это обычный коммутатор, который оснащен SFP портами для оптоволоконных линий. Такие свитчи используют в полностью оптических сетях. Эти устройства не только контролируют поток данных и управляют им, но и преобразовывают среду их передачи. Другими словами, они могут играть роль медиаконвертера.

Принцип работы оптического свитча

Чтобы понять, как работают такие модели, нужно рассмотреть схему их подключения.

Для вывода сигнала и организации его приема на другой стороне линии, используют определенные приемопередатчики. Их встраивают в SFP-модули. К разъемам этих модулей подключаются оптоволоконные патч-корды, другой же конец шнура подсоединяется к разъему кросса. В него входит магистральное волокно, которое и идет до другой точки коммутации.

Таким образом, оптические свитчи пригодятся для организации оптоволоконных сетей.

Виды оптических свитчей

Как и обычные, эти модели бывают:

Помимо этих видов девайсов, существует еще два подвида свитчей:

Ключевые параметры оптических коммутаторов

Чтобы выбрать подходящий свитч с SFP, нужно обращать внимание на такие характеристики:

Как видно, не так уж трудно выбрать подходящий оптический коммутатор. Для начала следует подобрать подходящий вид модели — неуправляемый, настраиваемый или управляемый. Затем решить, сколько нужно портов. Лучше выбирать с запасом. Потом — обратить внимание на другие характеристики, ведь от них зависит качество работы аппарата и комфорт его использования.

Источник

Оптический коммутатор

Употребляется в документе:

Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения

Смотреть что такое «Оптический коммутатор» в других словарях:

оптический коммутатор — Совокупность оптических коммутационных приборов, реализующая полнодоступную схему на «n» входов и «m» выходов, объединенная конструктивно и схемно. [ГОСТ 26599 85] Тематики волоконно оптические системы передачи … Справочник технического переводчика

Оптический коммутатор — 80. Оптический коммутатор Совокупность оптических коммутационных приборов, реализующая полнодоступную схему на «п» входов и «т»выходов, объединенная конструктивно и схемно Источник: ГОСТ 26599 85: Системы передачи волоконно оптические. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

оптический коммутатор (транспортной сети железнодорожной электросвязи [первичной сети связи железнодорожного транспорта]) — Совокупность оптических коммутационных приборов, реализующая полнодоступную схему на п входов и т выходов, объединенная конструктивно и схемно. [ГОСТ Р 53953 2010] Тематики железнодорожная электросвязь EN optical switch (of railway… … Справочник технического переводчика

оптический коммутатор (транспортной сети железнодорожной электросвязи — 128 оптический коммутатор (транспортной сети железнодорожной электросвязи [первичной сети связи железнодорожного транспорта]): Совокупность оптических коммутационных приборов, реализующая полнодоступную схему на п входов и т выходов, объединенная … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Оптический компьютер — Оптический компьютер компьютер, основанный на использовании оптических процессоров. В отличие от обычных компьютеров, основанных на электронных технологиях, в оптических компьютерах операции выполняются путём манипуляции потоками… … Википедия

ГОСТ Р 54417-2011: Компоненты волоконно-оптических систем передачи. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 54417 2011: Компоненты волоконно оптических систем передачи. Термины и определения оригинал документа: 26 активная волоконно оптическая линия задержки; активная ВОЛЗ: Активный компонент ВОСП, предназначенный для задержки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 26599-85: Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения — Терминология ГОСТ 26599 85: Системы передачи волоконно оптические. Термины и определения оригинал документа: 84. Акустооптический коммутационный прибор Оптический коммутационный прибор, в котором оптическая коммутация осуществляется за счет… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 53953-2010: Электросвязь железнодорожная. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53953 2010: Электросвязь железнодорожная. Термины и определения оригинал документа: 39 (железнодорожная) телеграфная сеть: Сеть железнодорожной электросвязи, представляющая собой совокупность коммутационных станций и узлов,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Кинотелевизионная техника — способы фиксации и передачи изображений, для осуществления которых применяют сочетание технических средств кино и телевидения. К. т. связывает между собой кинотехнику (См. Кинотехника), Телевидение, Видеозапись и является базой не только… … Большая советская энциклопедия

Телеграф — (Telegraph) Определение телеграфа, виды телеграфа Определение телеграфа, виды телеграфа, телеграф в наше время Содержание Содержание Определение Примитивные виды связи: огонь, дым и отражённый свет Оптический Первые шаги Гелиограф Телеграф Гука… … Энциклопедия инвестора

Источник