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1.提供超低延時的數(shù)據(jù)傳輸。
2.對網(wǎng)絡協(xié)議完全透明。
3.采用專用ASIC芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)線速轉發(fā)??删幊藺SIC將多項功能集中到一個芯片上,具有設計簡單、可靠性高、電源消耗少等優(yōu)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,便于維護和無間斷升級。
5.可網(wǎng)管設備能提供網(wǎng)絡診斷、升級、狀態(tài)報告、異常情況報告及控制等功能,能提供完整的操作日志和報警日志。
6.設備多采用1+1的電源設計,支持超寬電源電壓,實現(xiàn)電源保護和自動切換。
7.支持超寬的工作溫度范圍。
8.支持齊全的傳輸距離(0~120公里)
目前國外和國內(nèi)生產(chǎn)光纖收發(fā)器的廠商很多,產(chǎn)品線也極為豐富。為了保證與其他廠家的網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機等網(wǎng)絡設備的完全兼容,光纖收發(fā)器產(chǎn)品必須嚴格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太網(wǎng)標準,除此之外,在EMC防電磁輻射方面應符合FCC Part15。時下由于國內(nèi)各大運營商正在大力建設小區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng),因此光纖收發(fā)器產(chǎn)品的用量也在不斷提高,以更好地滿足接入網(wǎng)的建設需要。 隨著光纖收發(fā)器產(chǎn)品的多樣化發(fā)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(lián)。
按光纖性質分類:
單模光纖收發(fā)器:傳輸距離20公里至120公里
多模光纖收發(fā)器:傳輸距離2公里到5公里
按光纖來分,可以分為多模光纖收發(fā)器和單模光纖收發(fā)器。由于使用的光纖不同,收發(fā)器所能傳輸?shù)木嚯x也不一樣,多模收發(fā)器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間,而單模收發(fā)器覆蓋的范圍可以從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(fā)器本身的發(fā)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(fā)器的發(fā)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(fā)器的發(fā)射功率多在-5~0dB之間,接收靈敏度為-38dB,使用1550nm的波長。
按所需光纖分類:
單纖光纖收發(fā)器:接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一根光纖上傳輸
雙纖光纖收發(fā)器:接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一對光纖上傳輸
雙纖收發(fā)器網(wǎng)絡連接簡圖
顧名思義,單纖設備可以節(jié)省一半的光纖,即在一根光纖上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送,在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產(chǎn)品采用了波分復用的技術,使用的波長多為1310nm和1550nm。但由于單纖收發(fā)器產(chǎn)品沒有統(tǒng)一國際標準,因此不同廠商產(chǎn)品在互聯(lián)互通時可能會存在不兼容的情況。另外由于使用了波分復用,單纖收發(fā)器產(chǎn)品普遍存在信號衰耗大的特點。目前市面上的光纖收發(fā)器多為雙纖產(chǎn)品,此類產(chǎn)品較為成熟和穩(wěn)定,但需要更多的光纖。
按工作層次/速率分類:
100M以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:工作在物理層
10/100M自適應以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:工作在數(shù)據(jù)鏈路層
按工作層次/速率來分,可以分為單10M、100M的光纖收發(fā)器、10/100M自適應的光纖收發(fā)器和1000M光纖收發(fā)器。其中單10M和100M的收發(fā)器產(chǎn)品工作在物理層,在這一層工作的收發(fā)器產(chǎn)品是按位來轉發(fā)數(shù)據(jù)。該轉發(fā)方式具有轉發(fā)速度快、通透率高、時延低等方面的優(yōu)勢,適合應用于速率固定的鏈路上,同時由于此類設備在正常通信前沒有一個自協(xié)商的過程,因此在兼容性和穩(wěn)定性方面做得更好。
而10/100M光纖收發(fā)器是工作在數(shù)據(jù)鏈路層,在這一層光纖收發(fā)器使用存儲轉發(fā)的機制,這樣轉發(fā)機制對接收到的每一個數(shù)據(jù)包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址和數(shù)據(jù)凈荷,并在完成CRC循環(huán)冗余校驗以后才將該數(shù)據(jù)包轉發(fā)出去。存儲轉發(fā)的好處一來可以防止一些錯誤的幀在網(wǎng)絡中傳播,占用寶貴的網(wǎng)絡資源,同時還可以很好地防止由于網(wǎng)絡擁塞造成的數(shù)據(jù)包丟失,當數(shù)據(jù)鏈路飽和時存儲轉發(fā)可以將無法轉發(fā)的數(shù)據(jù)先放在收發(fā)器的緩存中,等待網(wǎng)絡空閑時再進行轉發(fā)。這樣既減少了數(shù)據(jù)沖突的可能又保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕虼?0/100M的光纖收發(fā)器適合于工作在速率不固定的鏈路上。1000M光纖收發(fā)器可以按實際需要工作在物理層或數(shù)據(jù)鏈路層,市場上這兩種1000M光纖收發(fā)器都有提供。
按結構分類:
桌面式(獨立式)光纖收發(fā)器:獨立式用戶端設備 機架式(模塊化)光纖收發(fā)器:安裝于十六槽機箱,采用集中供電方式
按結構來分,可以分為桌面式(獨立式)光纖收發(fā)器和機架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個用戶使用,如滿足樓道中單臺交換機的上聯(lián)。機架式(模塊化)光纖收發(fā)器適用于多用戶的匯聚,如小區(qū)的中心機房必須滿足小區(qū)內(nèi)所有交換機的上聯(lián),使用機架便于實現(xiàn)對所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電,目前國內(nèi)的機架多為16槽產(chǎn)品,即一個機架中最多可加插16個模塊式光纖收發(fā)器。
按管理類型分類:
非網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:即插即用,通過硬件撥碼開關設置電口工作模式
網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器:支持電信級網(wǎng)絡管理
按網(wǎng)管來分:
可以分為網(wǎng)管型光纖收發(fā)器和非網(wǎng)管型光纖收發(fā)器。隨著網(wǎng)絡向著可運營可管理的方向發(fā)展,大多數(shù)運營商都希望自己網(wǎng)絡中的所有設備均能做到可遠程網(wǎng)管的程度,光纖收發(fā)器產(chǎn)品與交換機、路由器一樣也逐步向這個方向發(fā)展。對于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細分為局端可網(wǎng)管和用戶端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機架式產(chǎn)品,多采用主從式的管理結構,即一個主網(wǎng)管模塊可串聯(lián)N個從網(wǎng)管模塊,每個從網(wǎng)管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發(fā)器的狀態(tài)信息,向主網(wǎng)管模塊提交。主網(wǎng)管模塊一方面需要輪詢自己機架上的網(wǎng)管信息,另一方面還需收集所有從子架上的信息,然后匯總并提交給網(wǎng)管服務器。如武漢烽火網(wǎng)絡所提供的OL200系列網(wǎng)管型光纖收發(fā)器產(chǎn)品支持1(主)+9(從)的網(wǎng)管結構,一次性最多可管理150個光纖收發(fā)器。
用戶端網(wǎng)管主要可以分為三種方式:第一種是在局端和客戶端設備之間運行特定的協(xié)議,協(xié)議負責向局端發(fā)送客戶端的狀態(tài)信息,通過局端設備的CPU來處理這些狀態(tài)信息,并提交給網(wǎng)管服務器;第二種是局端的光纖收發(fā)器可以檢測到光口上的光功率,因此當光路上出現(xiàn)問題時可根據(jù)光功率來判斷是光纖上的問題還是用戶端設備的故障;第三種是在用戶端的光纖收發(fā)器上加裝主控CPU,這樣網(wǎng)管系統(tǒng)一方面可以監(jiān)控到用戶端設備的工作狀態(tài),另外還可以實現(xiàn)遠程配置和遠程重啟。在這三種用戶端網(wǎng)管方式中,前兩種嚴格來說只是對用戶端設備進行遠程監(jiān)控,而第三種才是真正的遠程網(wǎng)管。但由于第三種方式在用戶端添加了CPU,從而也增加了用戶端設備的成本,因此在價格方面前兩種方式會更具優(yōu)勢一些。目前大多數(shù)廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)都是基于SNMP網(wǎng)絡協(xié)議上開發(fā)的,支持包括Web、Telnet、CLI等多種管理方式。管理內(nèi)容多包括配置光纖收發(fā)器的工作模式,監(jiān)視光纖收發(fā)器的模塊類型、工作狀態(tài)、機箱溫度、電源狀態(tài)、輸出電壓和輸出光功率等等。隨著運營商對設備網(wǎng)管的需求愈來愈多,相信光纖收發(fā)器的網(wǎng)管將日趨實用和智能。
按電源分類:
內(nèi)置電源光纖收發(fā)器:內(nèi)置開關電源為電信級電源
外置電源光纖收發(fā)器:外置變壓器電源多使用在民用設備上 按電源來分,可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)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(yōu)勢在于能支持超寬的電源電壓,更好地實現(xiàn)穩(wěn)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;后者的優(yōu)勢在于設備體積小巧和價格便宜。
按結構來分
可以分為桌面式(獨立式)光纖收發(fā)器和機架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個用戶使用,如滿足樓道中單臺交換機的上聯(lián)。機架式光纖收發(fā)器適用于多用戶的匯聚,如小區(qū)的中心機房必須滿足小區(qū)內(nèi)所有交換機的上聯(lián),使用機架便于實現(xiàn)對所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電,烽火網(wǎng)絡的光纖收發(fā)器機架為16槽產(chǎn)品,即一個機架中最多可加插16個模塊式光纖收發(fā)器。
按光纖來分
可以分為多模光纖收發(fā)器和單模光纖收發(fā)器。由于使用的光纖不同,收發(fā)器所能傳輸?shù)木嚯x也不一樣,多模收發(fā)器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間,而單模收發(fā)器覆蓋的范圍可以從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(fā)器本身的發(fā)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(fā)器的發(fā)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(fā)器的發(fā)射功率多在-3~0dB之間,接收靈敏度小于-36dB,使用1550nm的波長。
按光纖數(shù)量來分
可以分為單纖光纖收發(fā)器和雙纖光纖收發(fā)器。顧名思義,單纖設備可以節(jié)省一半的光纖,即在一根光纖上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送,在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產(chǎn)品采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(fā)器使用的不斷增多,產(chǎn)品已經(jīng)成熟穩(wěn)定。
按電源來分
可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)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(yōu)勢在于能支持超寬的電源電壓,更好地實現(xiàn)穩(wěn)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;后者的優(yōu)勢在于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。
按網(wǎng)管來分
可以分為網(wǎng)管型光纖收發(fā)器和非網(wǎng)管型光纖收發(fā)器。隨著網(wǎng)絡向著可運營可管理的方向發(fā)展,大多數(shù)運營商都希望自己網(wǎng)絡中的所有設備均能做到可遠程網(wǎng)管的程度,光纖收發(fā)器產(chǎn)品與交換機、路由器一樣也逐步向這個方向發(fā)展。對于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細分為局端可網(wǎng)管和用戶端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機架式產(chǎn)品,多采用主從式的管理結構,即一個主網(wǎng)管模塊可串聯(lián)N個從網(wǎng)管模塊,每個從網(wǎng)管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發(fā)器的狀態(tài)信息,向主網(wǎng)管模塊提交。主網(wǎng)管模塊一方面需要輪詢自己機架上的網(wǎng)管信息,另一方面還需收集所有從子架上的信息,然后匯總并提交給網(wǎng)管服務器。如烽火網(wǎng)絡公司所提供的OL200系列網(wǎng)管型光纖收發(fā)器產(chǎn)品支持1(主)+9(從)的網(wǎng)管結構,一次性最多可管理150(局端可管理收發(fā)器模塊)+150(用戶端可管理收發(fā)器)臺光纖收發(fā)器。
一塊以太網(wǎng)光纖收發(fā)器包括OSI(系統(tǒng)互聯(lián))模型的兩個層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態(tài)、時鐘基準、數(shù)據(jù)編碼和電路等,并向數(shù)據(jù)鏈路層設備提供標準接口。數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機構、數(shù)據(jù)差錯檢查、傳送控制等功能。
以太光纖收發(fā)器中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片一般簡稱之為MAC 控制器,物理層的芯片我們簡稱之為PHY。自適應收發(fā)器還有緩存芯片等結構。目前許多光纖收發(fā)器的芯片把MAC 和PHY 的功能做到了一顆芯片中,甚至把以上幾種芯片都集成在一起。但是MAC 和PHY 的機制還是單獨存在的,只是外觀的表現(xiàn)形式是一顆單芯片。當然也有很多光纖收發(fā)器的MAC 和PHY 是分開做的,
2.MAC相關介紹
首先我們來說說以太光纖收發(fā)器的MAC 芯片的功能。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層其實包含MAC(介質訪問控制)子層和LLC(邏輯鏈路控制)子層。一塊以太光纖收發(fā)器MAC 芯片的作用不但要實現(xiàn)MAC 子層,還要實現(xiàn)LLC 子層的功能。
MAC 收到IP 數(shù)據(jù)包(或者其他網(wǎng)絡層協(xié)議的數(shù)據(jù)包)后,將之拆分并重新打包成最大1518Byte,最小64Byte 的幀。這個幀里面包括了目標MAC 地址、自己的源MAC 地址和數(shù)據(jù)包里面的協(xié)議類型(比如IP 數(shù)據(jù)包的類型用80表示)。最后還有一個DWORD(4Byte)的CRC 碼。
2、PHY 的輸出部分
一顆CMOS 制程的芯片工作的時候產(chǎn)生的信號電平總是大于0V 的(這取決于芯片的制程和設計需求),但是這樣的信號送到100米甚至更長的地方會有很大的直流分量的損失。而且如果外部網(wǎng)線直接和芯片相連的話,電磁感應(打雷)和靜電,很容易造成芯片的損壞。
3.網(wǎng)絡傳輸?shù)牧鞒?/font>
PHY 在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候,收到MAC 過來的數(shù)據(jù)(對PHY 來說,沒有幀的概念,對它來說,都是數(shù)據(jù)而不管什么地址,數(shù)據(jù)還是CRC),每4bit 就增加1bit 的檢錯碼,然后把并行數(shù)據(jù)轉化為串行流數(shù)據(jù),再按照物理層的編碼規(guī)則(10Based-T 的NRZ 編碼或100based-T 的曼徹斯特編碼)把數(shù)據(jù)編碼,再變?yōu)槟M信號把數(shù)據(jù)送出去。
以太網(wǎng)光纖收發(fā)器有多種不同的分類,而實際使用中大多注意的是按光纖接頭不同而區(qū)分的類別:SC接頭以太網(wǎng)光纖收發(fā)器和FC/ST接頭以太網(wǎng)光纖收發(fā)器。
在使用以太網(wǎng)光纖收發(fā)器連接不同的設備時,必須注意使用的端口不同。
1、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器到100BASE-TX設備(交換機,集線器)的連接:
確認雙絞線的長度最長不超過100米;
連接雙絞線的一端到以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的RJ-45口(Uplink口),另一端到100BASE-TX設(交換機,集線器)的 RJ- 45口(普通口)。
2、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器到100BASE-TX設備(網(wǎng)卡)的連接:
確認雙絞線的長度最長不超過100米;
連接雙絞線的一端到以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的RJ-45口(100BASE-TX口),另一端到網(wǎng)卡的RJ-45口。
3、以太網(wǎng)光纖收發(fā)器到100BASE-FX的連接:
確認光纖長度沒有超出設備能提供的距離范圍;
光纖的一端連以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的SC/FC/ST接頭,另一端連接100BASE-FX設備的SC/ST接頭。
另外需要補充的是很多用戶在使用以太網(wǎng)光纖收發(fā)器時認為:只要光纖的長度在單模光纖或多模光纖所能支持的最大距離內(nèi)就可以正常使用。其實這是一種錯誤的認識,這種認識只有在連接的設備都是全雙工的設備時才是正確的,當有半雙工的設備時,光纖的傳輸距離就有一定的限制了。