光纤组网已是当今智能化弱电行业里一种常见的组网方式,组建远距离无线、监控网络时,往往需要使用光纤进行连接通信,使用光纤收发器是经济适用型做法,尤其是在室外的使用。其实光纤收发器不仅可以成对使用,还可以配合光纤交换机使用。今天就和海翎光电的小编咱们一起聊聊“光纤、光模块、光纤交换机、光模块组网知识”。
光纤:由玻璃或塑料制成的纤维,用于传输光信号。传输原理是‘光的全反射’。具有保密性好、重量轻、抗干扰能力强、距离远、数据带宽高的优点,光纤支持的传输速率包括100Mbps,1Gbps,10Gbps及更高。海翎光电的小编给伙伴个画个重点,FC、ST区别主要看尾套,见下图。
光纤传输的常用波长有:850、1310、1490、1550nm,按照光纤传输光信号模式分为单模光纤(SMF)和多模光纤(MMF):黄色线为单模SMF,桔红色为多模MMF,兰色为多模MMF.
单模光纤:只能传输一种模式的光,适用于长距离传输。
多模光纤:可以传输多种模式的光,适用于机房内等短距离传输。
光纤的常见接口类型
光模块-光模块分类
封装形式是光模块基本原理
光收发一体模块(Optical Transceiver)是光通信的核心器件,完成对光信号的光-电/电-光转换。由两部分组成:接收部分和发射部分。接收部分实现光-电变换,发射部分实现电-光变换。
发射部分:输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号,其内部带有光功率自动控制电路(APC),使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号,经前置放大器后输出相应码率的电信号,输出的信号一般为PECL电平。同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。
负责进行光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。常见的光模块速率:155M(百兆)、1.25G(千兆)、 10G(万兆)、40G。
光模块的主要参数
1. 传输速率:传输速率指每秒传输比特数,单位Mb/s 或Gb/s。主要速率:百兆、千兆、2.5G、4.25G和万兆。
2.传输距离:光模块的传输距离分为短距、中距和长距三种。一般认为2km 及以下的为短距离,10~20km 的为中距离,30km、40km 及以上的为长距离。
■光模块的传输距离受到限制,主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗和色散。
光模块类型
光纤的端面与直径
按照光纤的类型分:
单模光纤连接器(一般为G.652 纤:光纤内径9um,外径125um);多模光纤连接器(一种是G.651 纤其内径50um,外径125um;另一种是内径62.5um,外径125um);
按照光纤连接器的连接头形式分:FC,SC,ST,LC,MU,MTRJ 等等,目前常用的有FC,SC,ST,LC
接口指标
输出光功率指光模块发送端光源的输出光功率。可以理解为光的强度,单位为W或mW或dBm。其中W或mW为线性单位,dBm为对数单位。在通信中,我们通常使用dBm来表示光功率。
公式:P(dBm)=10Log(P/1mW)
光功率衰减一半,降低3dB,0dBm的光功率对应1mW使用光功率计测量。针对PON产品,由于其ONU端采用的是突发模式,因此需使用专用的光功率计进行测量,串接在线路中,可以即时给出当前上行和下行的光功率。
接收灵敏度指的是在一定速率、误码率情况下光模块的最小接收光功率,单位:dBm。一般情况下,速率越高接收灵敏度越差,即最小接收光功率越大,对于光模块接收端器件的要求也越高。
考虑到光纤老化或其他不可预见因素导致的链路损耗增大,最佳接收光功率范围控制在接收灵敏度以上2-3dB?至过载点以下2-3dB,即上图中的白色区域。
光模块分类
按光模块模式分类
单模:传输距离
多模:传输距离近,一般小于≤2km
光模块发射光功率和接收灵敏度
发射光功率指发射端的光强,接收灵敏度指可以探测到的光强度。两者都以dBm为单位,是影响传输距离的重要参数。光模块可传输的距离主要受到损耗和色散两方面受限。损耗限制可以根据公式:
损耗受限距离=(发射光功率‐接收灵敏度)/光纤衰减量 来估算。
光纤衰减量和实际选用的光纤相关。一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.5dB/km,1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。对于百兆、千兆的光模块色散受限远大于损耗受限,可以不作考虑。
按链路资源分类
单纤光模块
饱和光功率值指光模块接收端最大可以探测到的光功率,一般为‐3dBm。当接收光功率大于饱和光功率的时候同样会导致误码产生。因此对于发射光功率大的光模块不加衰减回环测试会出现误码现象。
光饱和度又称饱和光功率,指的是在一定的传输速率下,维持一定的误码率(10-10~10-12)时的最大输入光功率,单位:dBm。
■需要注意的是,光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象,而且还非常容易损坏接收端探测器,在使用操作中应尽量避免超出其饱和光功率。注意 对于长距光模块,由于其平均输出光功率一般大于其最大输入光功率(即光饱和度),因此请用户使用时关注光纤使用长度,以保证到达光模块的实际接收光功率小于其光饱和度,否则有可能造成光模块的损坏。
双纤光模块
光模块的选择
随着光模块的广泛,越来越多的客户开始关注模块本身稳定性和可靠性的特点。现在市场上流行的光模块一共有三种:原装光模块、二手光模块和兼容光模块。
众所周知,原装光模块的价格非常高,许多厂商只能望而却步。市场上的商品良莠不齐,许多商家又以次充好、鱼目混珠,对光模块的选取造成了一定的难度,下面就纤细谈谈光模块的选择:
第一,我们如何分辨新的光模块和二手光模块呢?
二手光模块经常会在使用半年后出现丢包的情况,这是因为它光功率不稳和光灵敏度下降等原因造成的。如果我们有光功率计的话,可以拿出来测一测,看看其的光功率是否与数据手册上的参数一致。如果出入太大,则为二手光模块。
第二,观察光模块售后的使用情况。
一个正常的光模块的使用寿命为5年,在第一年中基本很难看出光模块的好坏,但是在其使用的第二年或第三年就可以看出来了。
第三,看光模块与设备之间的兼容性如何。
消费者在购买前,需和供应商进行沟通,告知其需要使用在哪个品牌的设备上。
第四,我们还要看光模块的温度适应能力怎么样。
光模块本身在工作时产生的温度并不高,但是它一般的工作环境都是在机房或是在交换机上,温度过高或者过低都会影响其光功率、光灵敏度等参数。一般情况下所使用的光模块温度范围在0~70°C即可,如果在极冷或者极热的环境,则需使用工业级-40~85°C的光模块。
光模块配对原则
上图方法,内置光模块的设备同样适用哦~!
由于光模块进行传输数据时分为发送和接收两个方向,双纤光模块通过不同的端口区分,单纤光模块通过不同的光波长区分,如下。
因此在使用单纤的光模块时,两端光模块的波长要匹配,即TX/RX相反。
双纤光模块,两端同型号
单纤光模块,两端光模块波长TX和RX相反,其他一致。
光模块组网方式
常见问题解答
交换机关口是否需要开启
未配置过的可网管交换机除了光电复用口的光口需要开启外,其他交换机的光口均是即插即用,无需配置开启。
光口不亮怎么处理?常见排查分四个步骤:
1.检查设备光口和使用的光模块速率是否匹配。2.检查两端使用的光模块是否配对。3.检查使用的光纤是否和光模块匹配,单模光模块使用单模光纤,多模光模块使用多模光纤,双纤光模块,一端的两根光纤左右对调下。4.检查光纤链路是否OK,使用短纤进行测试。
接下来听海翎光电的小编继续讲一下关于光模块的组网设计
光纤收发器的一般组网方式
方案一:比较常见且稳定的传输方案,适用于小型项目。
一对一传输方式
这是光纤收发器比较常见的应用方式,传统的一对一的方式,即前端1光1电,后端1光1电,或者前端1光2/4/8电口,后端1光1电的连接方式。应用在中小型的远距离网络中比较多,比较明显的就是只有一对光纤收发器。
方案二:前端直接用1光多电的收发器连接摄像机,少用了一次交换机的中继。
方案三:机房端收发器采用集中供电方式,节省了电源布线的繁琐,管理起来更加方便。
方案四:前端1光多电,后端收发器机架集中供电。
方案五:在一些项目施工布线过程中,采用传统的布线方式光纤资源不够用的情况下,可以采用前端2光多电级联型的收发器,连接多个摄像机。
方案六:前端级联型收发器链接多个摄像机,通常一芯光纤上可以链接十几个二光多电的收发器,后端用收发器机架集中供电,统一管理。
方案七:前端用交换机+收发器、1光多电收发器两种方式混合使用,后端用4光2电汇聚型收发器接收。随着多光口汇聚型光电交换机越来越多的使用,产品逐渐稳定。不足的地方是,后端4光2电汇聚型光电交换机,一旦1个光口坏了,需要整机返厂维修,影响到其他线路上摄像机的传输。
方案八:前端用交换机+收发器、1光多电收发器两种方式混合使用,后端用8光2电汇聚型收发器接收。随着多光口汇聚型光电交换机越来越多的使用,产品逐渐稳定。不足的地方是,后端8光2电汇聚型光电交换机,一旦1个光口坏了,需要整机返厂维修,影响到其他线路上摄像机的传输,当然了插SFP模块的光电交换机除外。
方案十
方案十一:环网型收发器,考虑到成本的因素,目前在民用市场使用的比较少,主要在一些大型项目工程中使用,多采用工业级2光2电、2光3电、2光4电、2光8电设备。在整个光纤闭环中,有一处中断,不影响其他设备的正常通信
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