光纤收发器的基本常识介绍

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光纤收发器是网络数据传输中必不可缺少的一种设备,那么,什么是光纤收发器呢,光纤收发器都有什么组成的呢,光纤收发器是怎么分类的呢,光纤收发器有哪些特点呢,光纤收发器在数据传播过程中起到什么作用呢?接下来我们就跟随小编一起来详细了解下吧!

一、光纤收发器简介:

光纤收发器,是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元,在很多地方也被称之为光电转换器(Fiber Converter)。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中,且通常定位于宽带城域网的接入层应用;如:监控安全工程的高清视频图像传输;同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。


二、光纤收发器的组成:

光纤收发器包括三个基本功能模块:光电介质转换芯片、光信号接口(光收发一体模块)和电信号接口(RJ45),如果配备网管功能则还包括网管信息处理单元。光纤收发器,是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元,在很多地方也被称之为光电转换器(Fiber Converter)。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中,且通常定位于宽带城域网的接入层应用;同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

在一些规模较大的企业,网络建设时直接使用光纤为传输介质建立骨干网,而内部局域网的传输介质一般为铜线,如何实现局域网同光纤主干网相连呢?这就需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证连接质量。光纤收发器的出现,将双绞线电信号和光信号进行相互转换,确保了数据包在两个网络间顺畅传输,同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100多公里(单模光纤)。

三、光纤收发器的作用:

光纤收发器一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中,同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。有了光纤收发器,也为需要将系统从铜线升级到光纤,为缺少资金、人力或时间的用户提供了一种廉价的方案。光纤收发器的作用是,将我们要发送的电信号转换成光信号,并发送出去,同时,能将接收到的光信号转换成电信号,输入到我们的接收端。

四、光纤收发器的基本特点:

1. 对网络协议完全透明。

2. 提供超低时延的数据传输。

3. 支持超宽的工作温度范围。

4. 采用专用ASIC芯片实现数据线速转发。可编程ASIC将多项功能集中到一个芯片上,具有设计简单、可靠性高、电源消耗少等优点,能使设备得到更高的性能和更低的成本。

5. 可网管设备能提供网络诊断、升级、状态报告、异常情况报告及控制等功能,能提供完整的操作日志和报警日志。

6. 机架型设备可提供热拔插功能,便于维护和无间断升级 。

7.支持齐全的传输距离(0~120公里)。

8. 设备多采用1+1的电源设计,支持超宽电源电压,实现电源保护和自动切换。

五、光纤收发器的分类:

光纤收发器的种类繁多,按不同的分类方式其种类也相应发生变化。

按光纤的性质可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。由于使用的光纤不同,收发器所能传输的距离也不一样,多模收发器一般的传输距离在2公里到5公里之间,而单模收发器覆盖的范围可以从20公里至120公里;

按所需光纤可分为单纤光纤收发器:接收发送的数据在一根光纤上传输 ;双纤光纤收发器:接收发送的数据在一对光纤上传输 。

按工作层次/速率来分,可以分为单10M、100M的光纤收发器、10/100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器。按结构来分,可以分为桌面式(独立式)光纤收发器和机架式光纤收发器。桌面式光纤收发器适合于单个用户使用,如满足楼道中单台交换机的上联。机架式(模块化)光纤收发器适用于多用户的汇聚,如小区的中心机房必须满足小区内所有交换机的上联。

按网管可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。

按管理类型可分为,非网管型以太网光纤收发器:即插即用,通过硬件拨码开关设置电口工作模式 。网管型以太网光纤收发器:支持电信级网络管理

按电源类型可分内置电源光纤收发器:内置开关电源为电信级电源;外置电源光纤收发器:外置变压器电源多使用在民用设备上。前者的优势在于能支持超宽的电源电压,更好地实现稳压、滤波和设备电源保护,减少机械式接触造成的外置故障点;后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜。

按工作方式来分,全双工方式(full duplex)是指当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作,这样的传送方式就是全双工制,全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟;半双工方式(half duplex)是指使用同一根传输线既作接收又作发送,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据,这样的传送方式就是半双工制。采用半双工方式时,通信系统每一端的发送器和接收器,通过收/发开关转接到通信线上,进行方向的切换,因此,会产生时间延迟。

六、光纤收发器的优势:

提到光纤收发器,人们常常不免会将光纤收发器与带光口的交换机进行比较,下面主要谈一下光纤收发器相对于光口交换机的优势。

首先,光纤收发器加普通交换机在价格上远远比光口交换机便宜,特别是有些光口交换机在加插光模块后会损失一个甚至几个电口,这样可以使运营商在很大程度上减少前期投资。

其次,由于交换机的光模块大多没有统一标准,因此光模块一旦损坏就需要从原厂商用相同的模块更换,这样给后期的维护带来很大的麻烦。但光纤收发器不同厂商的设备之间在互连互通上已没有问题,因此一旦损坏也可以用其他厂商的产品替代,维护起来非常容易。

七、光纤收发器的作用

可能上面什么是光纤收发器是什么?大家听的不是很懂,那么可以从它的用途来了解它。

由于我们常使用的网线(双绞线)的最大传输距离有很大的局限性,一般双绞线的最大传输距离为100米。因此,当我们在布置较大的网络的时候,不得不使用中继设备。光纤就是一种很好的选择,光纤的传输距离很远,一般来说单模光纤的传输距离在10千米以上,而多模光纤的传输距离最高也能达到2千米。在使用光纤的时候,我们会经常使用到光纤收发器:

要想知道光纤收发器怎么用,就要先知道光纤收发器有什么作用。简单的来说,光纤收发器的作用就是光信号和电信号之间的相互转换。从光口输入光信号,从电口(常见的RJ45水晶头接口)输出电信号,反之亦然。其过程大概为:把电信号转换为光信号,通过光纤传送出去,在另一端再把光信号转化为电信号,再接入路由器、交换机等等设备。


因此,光纤收发器一般都是成对使用的。比如,运营商(电信、移动、联通)的机房里面的光纤收发器(可能是其他的设备)和你家的光纤收发器。如果你想用光纤收发器组建自己的局域网,那必须要成对使用。一般光纤收发器和一般的交换机一样,通了电,插上就能用,不需要做什么配置。光纤插光口,RJ45水晶头插电口。不过要注意光纤的收发,一根收一根发,不行就相互换一下。

举个例子:

例如:

如果有部分接入层交换机与核心交换机之间的距离较远,可以在接入层交换机与核心层交换机之间再加一个过渡的交换机做接力。


这样就可以延长距离了。

我们知道网线的传输距离为100米,那么距离再远怎么办?

例如七、八百米,甚至更远,那就不使用交换机做接力,

可以使用一对光纤收发器,一个在核心层交换机旁用网线相连,另一个在接入层交换机旁与网线相两。两个光纤收发器之间用光纤相连。


不过需要注意,单模光纤和多模光纤问题。如果是单模光纤,收发器也必须是单模的,只需要用一根光纤,距离几公里范围内完全不用考虑长短问题,因为单模光纤传输的距离比较远。

如果是多模光纤,收发器必须是多模光纤,一对光纤,距离少的五、六百米,多的2公里。

那么可能涉及一个问题,到底用单模还是多模呢?这里面补充下区别

其实没有好坏之分,只有用途不同,多模光纤多用于短距离建筑配线间之间,核心设备到核心设备之间的通信,其优点是通信带宽大,多支持万兆,缺点是相比单模光纤传输距离短。

八、光纤收发器的使用方法

一般光纤收发器和一般的交换机一样,通了电,插上就能用,不需要做什么配置。光纤插光口,RJ45水晶头插电口。不过要注意光纤的收发,一根收一根发,不行就相互换一下。



九、光纤收发器的使用说明

1、各类型光纤收发器的面板结构图(以下为例)如下图。

光纤收发器应用示意图简单如下图。光纤都是一对的。从光收发电口出来就可以接上你的局域网。

面板上面意思如下:

1000——亮时代表1000M速率

100——亮时代表100M速率

FX——亮时代表已接上尾纤,闪烁代表正在传输数据

FX LINK/ACT——亮时代表已接上网线,闪烁代表正在传输数据

PWR——亮时代表已接入电源线

TX LINK/ACT——亮时代表全双工速率 ,灭时代表半双工


2、指示灯:

PWR:电源指示灯

FX:光口链接/状态指示灯

FX LINK/ACT:光口链接/状态指示灯

FDX:光口工作模式指示灯

TX-100:电口信号指示灯

TX LINK/ACT:电链接/状态指示灯

若光纤收发器正常工作:PWR电源指示灯必须常亮,FX-LINK/ACT光纤链路指示灯、TX-LINK/ACT网络链路指示灯需常亮或闪烁,若LINK/ACT指示灯不亮,需检查相应链路是否连线正常;至于FDX工作模式指示灯、FX-100光纤速率指示灯、TX-100网络速率指示灯是否常亮对光纤收发器没有实质影响。

十、光纤收发器的连接

光纤收发器有多种不同的分类,而实际使用中大多注意的是按光纤接头不同而区分的类别:SC接头光纤收发器和FC/ST接头光纤收发器。在使用光纤收发器连接不同的设备时,必须注意使用的端口不同,这里面以10100BASE-TX设备为例:

1、光纤收发器到100BASE-TX设备(交换机,集线器)的连接:

确认双绞线的长度最长不超过100米,连接双绞线的一端到光纤收发器的RJ-45口(Uplink口),另一端到100BASE-TX设(交换机,集线器)的 RJ- 45口(普通口)。

2、光纤收发器到100BASE-TX设备(网卡)的连接:

确认双绞线的长度最长不超过100米,连接双绞线的一端到光纤收发器的RJ-45口(100BASE-TX口),另一端到网卡的RJ-45口。

3、光纤收发器到100BASE-FX的连接:

确认光纤长度没有超出设备能提供的距离范围,光纤的一端连光纤收发器的SC/FC/ST接头,另一端连接100BASE-FX设备的SC/ST接头。另外需要补充的是很多用户在使用光纤收发器时认为:只要光纤的长度在单模光纤或多模光纤所能支持的最大距离内就可以正常使用。其实这是一种错误的认识,这种认识只有在连接的设备都是全双工的设备时才是正确的,当有半双工的设备时,光纤的传输距离就有一定的限制了。


十一、光纤收发器的故障判断方法

光纤收发器种类繁多,但故障判断方法基本是一样的,总结起来光收发器所会出现的故障如下:

1、 Power灯不亮:

电源故障

2、 光路Link灯不亮 故障可能有如下情况:

  • A、 检查光纤线路是否断路。

  • B、 检查光纤线路是否损耗过大,超过设备接收范围。

  • C、 检查光纤接口是否连接准确,本地的TX与远方的RX连接,远方的TX与本地的RX连接。

  • D、 检查光纤连接器是否完好插入设备接口,跳线类型是否与设备接口匹配,设备类型是否与光纤匹配,设备传输长度是否与距离匹配。

3、 电路Link灯不亮 故障可能有如下情况:

  • A、 检查网线是否断路

  • B、 检查连接类型是否匹配:网卡与路由器等设备使用交叉线,交换机,集线器等设备使用直通线。

  • C、 检查设备传输速率是否匹配。

4、 网络丢包严峻 可能故障如下:

  • A、 收发器的电端口与网络设备接口,或两端设备接口的双工模式不匹配。

  • B、 双绞线与RJ-45头有问题,进行检测。

  • C、 光纤连接问题,跳线是否对准设备接口中,尾纤与跳线及耦合器类型是否区配等。

5、 光纤收发器连接后两端不能通信

  • A、 光纤接反了,TX和TR所接光纤对调

  • B、 RJ45接口与外接设备连接不正确(注重直通与绞接)

  • 光纤接口(陶瓷插芯)不匹配,此故障主要体现在100M带光电互控功能的收发器上,如APC插芯的尾纤接到PC插芯的收发器上将不能正常通信,但接非光电互控收发器没有影响。

6、 时通时断现象

  • A、 可能为光路衰减太大,此时可用光功率计测量接收端的光功率,如果在接收敏捷度范围四周,1-2dB范围之内可基本判断为光路故障。

  • B、 可能为与收发器连接的交换机故障,此时把交换机换成PC,即两台收发器直接与PC连接,两端对PING,如未出现时通时断现象可基本判断为交换机故障。

  • C、 可能为收发器故障,此时可把收发器两端接PC(不要通过交换机),两端对PING没问题后,从一端向另一端传送一个较大文件(100M)以上,观察它的速度,如速度很慢(200M以下的文件传送15分钟以上),可基本判断为收发器故障。

7、 通信一段时间后死机,即不能通信,重启后恢复正常

此现象一般由交换机引起,交换机会对所有接收到的数据进行CRC错误检测和长度校验,检查出有错误的包将丢弃,正确的包将转发出去。但这个过程中有些有错误的包在CRC错误检测和长度检验中都检测不出来,这样的包在转发过程中将不会被发送出去,也不会被丢弃,它们将会堆积在动态缓存(buffer)中,永远无法发送出去,等到buffer中堆积满了,就会造成交换机死机的现象。因为此时重起收发器或重起交换机都可以使通信恢复正常,所以用户通常都会认为是收发器的问题。

8、 收发器测试方法

如果发现收发器连接有问题,请按以下方法进行测试,以便找出故障原因

  • A、 近端测试

  • 两端电脑对PING,如可以PING通的话证实光纤收发器没有问题,如近端测试都不能通信则可判断为光纤收发器故障。

  • B、 远端测试

  • 两端电脑对PING,如PING不通则必须检查光路连接是否正常及光纤收发器的发射和接收功率是否在答应的范围内。如果PING通则证明光路连接正常。即可判断故障问题在交换机上。

  • C、 远端测试判断故障点

  • 先把一端接交换机,两端对PING,如无端障则可判断为另一台交换机的故障。