光纤收发器

网摘 2009-07-30

光纤收发器分类

按速率来分,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。其中单10M和100M的收发器产品工作在物理层,在这一层工作的收发器产品是按位来转发数据。该转发方式具有转发速度快、通透率高、时延低等方面的优势,适合应用于速率固定的链路上,同时由于此类设备在正常通信前没有一个自协商的过程,因此在兼容性和稳定性方面做得更好。

   而10/100M光纤收发器是工作在数据链路层,在这一层光纤收发器使用存储转发的机制,这样转发机制对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷,并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去。存储转发的好处一来可以防止一些错误的帧在网络中传播,占用宝贵的网络资源,同时还可以很好地防止由于网络拥塞造成的数据包丢失,当数据链路饱和时存储转发可以将无法转发的数据先放在收发器的缓存中,等待网络空闲时再进行转发。这样既减少了数据冲突的可能又保证了数据传输的可靠性,因此10/100M的光纤收发器适合于工作在速率不固定的链路上。1000M光纤收发器可以按实际需要工作在物理层或数据链路层,市场上这两种1000M光纤收发器都有提供。
   按工作方式来分,如上所述,可以分为工作在物理层的光纤收发器和工作在数据链路层的光纤收发器。
   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,使用机架便于实现对所有模块型光纤收发器的统一管理和统一供电,目前国内的机架多为16槽产品,即一个机架中最多可加插16个模块式光纤收发器。
   按光纤来分,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。需要指出的是因传输距离的不同,光纤收发器本身的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不一样。
   如5公里光纤收发器的发射功率一般在-20~-14db之间,接收灵敏度为-30db,使用1310nm的波长;而120公里光纤收发器的发射功率多在-5~0dB之间,接收灵敏度为-38dB,使用1550nm的波长。

单模光纤只有单一的传播路径,一般用于长距离传输,多模光纤有多种传播路径,多模光纤的带宽为50MHz~500MHz/Km,单模光纤的带宽为2000MHz/Km,光纤波长有850nm,1310nm和1550nm等。850nm波长区为多模光纤通信方式;1550nm波长区为单模光纤通信方式;1310nm波长区有多模和单模两种;850nm的衰减较大,但对于2~3MILE(1MILE=1604m)的通信较经济。光纤尺寸按纤维直径划分有50μm缓变型多模光纤、62.5μm缓变增强型多模光纤和8.3μm突变型单模光纤,光纤的包层直径均为125μm,故有62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同种类。。

 

单模得纤心直径很小,在给定的工作波长上以单一的模式传输,传输频带宽,传输容量大;  
多模在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输。与单模相比,多模的传输性能较差.尾纤最明显,单模的是明黄,多模是桔黄。

实际使用中大多注意的是按光纤接头不同而区分的类别:ST、SC、FC、LC光纤接头区别

ST、SC、FC光纤接头是早期不同企业开发形成的标准,使用效果一样,各有优缺点。
ST、SC连接器接头常用于一般网络。ST头插入后旋转半周有一卡口固定,缺点是容易折断;SC连接头直接插拔,使用很方便,缺点是容易掉出来;FC连接头一般电信网络采用,有一螺帽拧到适配器上,优点是牢靠、防灰尘,缺点是安装时间稍长。
MTRJ 型光纤跳线由两个高精度塑胶成型的连接器和光缆组成。连接器外部件为精密塑胶件,包含推拉式插拔卡紧机构。 适用于在电信和数据网络系统中的室内应用。

光纤接口连接器的种类
光纤连接器,也就是接入光模块的光纤接头,也有好多种,且相互之间不可以互用。不是经常接触光纤的人可能会误以为GBIC和SFP模块的光纤连接器是同一种,其实不是的。SFP模块接LC光纤连接器,而GBIC接的是SC光纤光纤连接器。下面对网络工程中几种常用的光纤连接器进行详细的说明:
① FC型光纤连接器:外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。 一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)
② SC型光纤连接器:连接GBIC光模块的连接器,它的外壳呈矩形,紧固方式是采用插拔销闩式,不须旋转。(路由器交换机上用的最多)
③ ST型光纤连接器:常用于光纤配线架,外壳呈圆形,紧固方式为螺丝扣。(对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架)
④ LC型光纤连接器:连接SFP模块的连接器,它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。(路由器常用)
⑤ MT-RJ:收发一体的方形光纤连接器,一头双纤收发一体

常见的几种光纤线
光纤接口大全





各种光纤接口类型介绍
光纤接头
FC 圆型带螺纹(配线架上用的最多)
ST 卡接式圆型
SC 卡接式方型(路由器交换机上用的最多)
PC 微球面研磨抛光
APC 呈8度角并做微球面研磨抛光
MT-RJ 方型,一头双纤收发一体( 华为8850上有用)
光纤模块:一般都支持热插拔,
GBIC Giga Bitrate Interface Converter, 使用的光纤接口多为SC或ST型
SFP 小型封装GBIC,使用的光纤为LC型
使用的光纤:
单模: L ,波长1310 单模长距LH 波长1310,1550
多模:SM 波长850
SX/LH表示可以使用单模或多模光纤
 在表示尾纤接头的标注中,我们常能见到“FC/PC”,“SC/PC”等,其含义如下
 “/”前面部分表示尾纤的连接器型号
“SC”接头是标准方型接头,采用工程塑料,具有耐高温,不容易氧化优点。传输设备侧光接口一般用SC接头
“LC”接头与SC接头形状相似,较SC接头小一些。
“FC”接头是金属接头,一般在ODF侧采用,金属接头的可插拔次数比塑料要多。
 连接器的品种信号较多,除了上面介绍的三种外,还有MTRJ、ST、MU等,具体的外观参见下图

 /”后面表明光纤接头截面工艺,即研磨方式。
“PC”在电信运营商的设备中应用得最为广泛,其接头截面是平的。
“UPC”的衰耗比“PC”要小,一般用于有特殊需求的设备,一些国外厂家ODF架内部跳纤用的就是FC/UPC,主要是为提高ODF设备自身的指标。
 另外,在广电和早期的CATV中应用较多的是“APC”型号,其尾纤头采用了带倾角的端面,可以改善电视信号的质量,主要原因是电视信号是模拟光调制,当接头耦合面是垂直的时候,反射光沿原路径返回。由于光纤折射率分布的不均匀会再度返回耦合面,此时虽然能量很小但由于模拟信号是无法彻底消除噪声的,所以相当于在原来的清晰信号上叠加了一个带时延的微弱信号,表现在画面上就是重影。尾纤头带倾角可使反射光不沿原路径返回。一般数字信号一般不存在此问题
 光纤连接器
 光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件,它是把光纤的两个端面精密对接起来,以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去,并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小,这是光纤连接器的基本要求。在一定程度上,光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能。
光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的硅基光纤的单模、多模连接器,还有其它如以塑胶等为传输媒介的光纤连接器;按连接头结构形式可分为:FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各种形式。其中,ST连接器通常用于布线设备端,如光纤配线架、光纤模块等;而SC和MT连接器通常用于网络设备端。按光纤端面形状分有FC、PC(包括SPC或UPC)和APC;按光纤芯数划分还有单芯和多芯(如MT-RJ)之分。光纤连接器应用广泛,品种繁多。在实际应用过程中,我们一般按照光纤连接器结构的不同来加以区分。以下是一些目前比较常见的光纤连接器:
(1)FC型光纤连接器
这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的缩写,表明其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。最早,FC类型的连接器,采用的陶瓷插针的对接端媸瞧矫娼哟シ绞剑‵C)。此类连接器结构简单,操作方便,制作容易,但光纤端面对微尘较为敏感,且容易产生菲涅尔反射,提高回波损耗性能较为困难。后来,对该类型连接器做了改进,采用对接端面呈球面的插针(PC),而外部结构没有改变,使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。
(2)SC型光纤连接器
这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同,。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式;紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高。
ST和SC接口是光纤连接器的两种类型,对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型的,对于100Base-FX来说,连接器大部分情况下为SC类型的。ST连接器的芯外露,SC连接器的芯在接头里面。
(3) 双锥型连接器(Biconic Connector)
这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔实验室开发研制,它由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成。
(4) DIN47256型光纤连接器
这是一种由德国开发的连接器。这种连接器采用的插针和耦合套筒的结构尺寸与FC型相同,端面处理采用PC研磨方式。与FC型连接器相比,其结构要复杂一些,内部金属结构中有控制压力的弹簧,可以避免因插接压力过大而损伤端面。另外,这种连接器的机械精度较高,因而介入损耗值较小。
(5) MT-RJ型连接器
MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器,带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构,通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤,为便于与光收发信机相连,连接器端面光纤为双芯(间隔0.75mm)排列设计,是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。
(6) LC型连接器
LC型连接器是著名Bell(贝尔)研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半,为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前,在单模SFF方面,LC类型的连接器实际已经占据了主导地位,在多模方面的应用也增长迅速。
(7) MU型连接器
MU(Miniature unit Coupling)连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础,由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器,。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构,其优势在于能实现高密度安装。利用MU的l.25mm直径的套管,NTT已经开发了MU连接器系列。它们有用于光缆连接的插座型连接器(MU-A系列);具有自保持机构的底板连接器(MU-B系列)以及用于连接LD/PD模块与插头的简化插座(MU-SR系列)等。随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用,对MU型连接器的需求也将迅速增长。
 光纤配线箱
 光纤配线箱适用于光缆与光通信设备的配线连接,通过配线箱内的适配器,用光跳线引出光信号,实现光配线功能。也适用于光缆和配线尾纤的保护性连接。
如图为3M公司的8200室内型光纤配线箱,适用于光纤接入网中的光纤终端点采用

 光端机
 目前,常用的光端机一端是接光传输系统(一般是SDH光同步数字传输网),另一端(用户端)出来的是2M接口。另外光端机还有PDH(准同步数字系列)的。光端机要比光纤收发器复杂得多,除光电的耦合还有复用-解复用,影射-解影射等信号的编码过程。
 光纤收发器
 简单的讲,光纤收发器一端是接光传输系统,另一端(用户端)出来的是10/100M以太网接口。光纤收发器都是实现光电信号转换作用的。光纤收发器的主要原理是通过光电耦合来实现的,对信号的编码格式没有什么变化 。
目前国外和国内生产光纤收发器的厂商很多,产品线也极为丰富。为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网络设备的完全兼容,光纤收发器产品必须严格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太网标准,。除此之外,在EMC防电磁辐射方面应符合FCC Part15标准。时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网,因此光纤收发器产品的用量也在不断提高,以更好地满足接入网建设的需要。
 光纤收发器通常具有以下基本特点。
1.提供超低时延的数据传输。
2.对网络协议完全透明。
3.多采用专用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。
4.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。
5.支持超宽的工作温度范围。
6.支持齐全的传输距离(0~120公里)

FC 接头

LC 接头

SC 接头

ST 接头

   按光纤数量来分,可以分为单纤光纤收发器和双纤光纤收发器。顾名思义,单纤设备可以节省一半的光纤,即在一根光纤上实现数据的接收和发送,在光纤资源紧张的地方十分适用。这类产品采用了波分复用的技术,使用的波长多为1310nm和1550nm。但由于单纤收发器产品没有统一国际标准,因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况。另外由于使用了波分复用,单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点。目前市面上的光纤收发器多为双纤产品,此类产品较为成熟和稳定,但需要更多的光纤。
   按电源来分,可以分为内置电源和外置电源两种。其中内置开关电源为电信级电源,而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。
   按网管来分,可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。随着网络向着可运营可管理的方向发展,大多数运营商都希望自己网络中的所有设备均能做到可远程网管的程度,光纤收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展。对于可网管的光纤收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管。局端可网管的光纤收发器主要是机架式产品,多采用主从式的管理结构,即一个主网管模块可串联N个从网管模块,每个从网管模块定期轮询它所在子架上所有光纤收发器的状态信息,向主网管模块提交。主网管模块一方面需要轮询自己机架上的网管信息,另一方面还需收集所有从子架上的信息,然后汇总并提交给网管服务器。如武汉烽火网络所提供的OL200系列网管型光纤收发器产品支持1(主)+9(从)的网管结构,一次性最多可管理150个光纤收发器。
   用户端网管主要可以分为三种方式:第一种是在局端和客户端设备之间运行特定的协议,协议负责向局端发送客户端的状态信息,通过局端设备的CPU来处理这些状态信息,并提交给网管服务器;第二种是局端的光纤收发器可以检测到光口上的光功率,因此当光路上出现问题时可根据光功率来判断是光纤上的问题还是用户端设备的故障;第三种是在用户端的光纤收发器上加装主控CPU,这样网管系统一方面可以监控到用户端设备的工作状态,另外还可以实现远程配置和远程重启。在这三种用户端网管方式中,前两种严格来说只是对用户端设备进行远程监控,而第三种才是真正的远程网管。但由于第三种方式在用户端添加了CPU,从而也增加了用户端设备的成本,因此在价格方面前两种方式会更具优势一些。目前大多数厂商的网管系统都是基于SNMP网络协议上开发的,支持包括Web、Telnet、CLI等多种管理方式。管理内容多包括配置光纤收发器的工作模式,监视光纤收发器的模块类型、工作状态、机箱温度、电源状态、输出电压和输出光功率等等。随着运营商对设备网管的需求愈来愈多,相信光纤收发器的网管将日趋实用和智能。
光纤收发器产品特点
   光纤收发器通常具有以下基本特点。
   1. 提供超低时延的数据传输。
   2. 对网络协议完全透明。
   3. 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。
   4. 机架型设备可提供热拔插功能,便于维护和无间断升级。
   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. 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。
   7. 支持超宽的工作温度范围。
   8. 支持齐全的传输距离(0~120公里)。
对光口交换机的优势
   目前提到光纤收发器,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。
   还有,光纤收发器比光口交换机在传输距离上产品更加齐全。当然光口交换机在很多方面上也具有优势,如可统一管理、统一供电等,这里就不再讨论了。
光纤收发器的发展趋势
   光纤收发器产品在不断的发展和完善中,用户对设备也提出了很多新的要求。
   首先,目前的光纤收发器产品还不够智能。举个例子,当光纤收发器的光路断掉后,大多数产品另一端的电口仍然会保持开启状态,因此上层设备如路由器、交换机等依然还是会继续向该电口发包,导致数据不可达。希望广大设备提供商能在光纤收发器上实现自动切换,当光路DOWN掉后,电口自动向上报警,并阻止上层设备继续向该端口发送数据,启用冗余链路以保证业务不中断。
   其次,光纤收发器本身应能更好地适应实际的网络环境。在实际工程中,光纤收发器的使用场所多为楼道内或室外,供电情况十分复杂,这就需要各个厂商的设备最好能支持超宽的电源电压,以适应不稳定的供电状况。同时由于国内很多地区会出现超高温和超低温的天气情况,雷击和电磁干扰的影响也是实际存在的,所有这些对收发器这种室外设备的影响都非常大,这就要求设备提供商在关键元器件的采用、电路布板和焊接以及结构设计上都必须精心严格。
   此外,在网管控制方面,用户大都希望所有网络设备能通过统一的网管平台来进行远程的管理,即能够将光纤收发器的MIB库导入到整个网管信息数据库中。因此在产品研发中需保证网管信息的标准化和兼容性。
   光纤收发器在数据传输上打破了以太网电缆的百米局限性,依靠高性能的交换芯片和大容量的缓存,在真正实现无阻塞传输交换性能的同时,还提供了平衡流量、隔离冲突和检测差错等功能,保证数据传输时的高安全性和稳定性。因此在很长一段时间内光纤收发器产品仍将是实际网络组建中不可缺少的一部分,相信今后的光纤收发器会朝着高智能、高稳定性、可网管、低成本的方向继续发展。

希望50年后它依然存在,让我感觉我一直在做一件稍微有点cool的事情 喜欢一起交个朋友吧 微信/QQ :56280295

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