что такое трансивер для чего он используется

Как выбрать оптический трансивер? Типы оптических модулей

Трансивер (от англ. Transceiver, акроним от слов transmitter – передатчик и receiver – приемник) – это съемный приемо-передатчик, предназначенный для использования в активном сетевом оборудовании таком, как маршрутизаторы, коммутаторы, транспондеры, медиаконвертеры. Оптический трансивер конвертирует передаваемые сигналы из внутренней среды сетевого оборудования в транспортную оптическую или электрическую среды передачи.

Виды трансиверов

Классифицировать трансиверы можно по нескольким характеристикам:

Основным параметром, от которого во многом зависит форм-фактор модуля, его скорость и технология передачи является – среда передачи. Существует две среды передачи: оптоволоконная, к которой относятся одномодовые и многомодовые оптические волокна и электрическая, к которой можно отнести витую пару и твинкоаксиальный кабель.

Оптоволоконная среда передачи

Оптическое волокно — среда для передачи световых сигналов. Представляет собой тонкий стеклянный провод (жила). Волокно которого состоит из внутренней сердцевины (ядра), по которой распространяется свет, и окружающей ее оболочки. Любые дополнительные покрытия (оболочки) являются защитными и служат для защиты волокна от физических воздействий.

На рисунке видно, что свет, проходящий через сердцевину к оболочке, полностью отражается от границы двух этих сред. Данное явление называется полное внутреннее отражение. Именно за счет этого явления свет может преодолевать большие расстояния по ОВ.

Волокна делятся по типу на два вида:

В рамках многомодовых волокон свет может распространяться на расстояние до двух километров. Данный вид оптических волокон используется для локальных подключений, где расстояние между конечными точками не превышает 300 метров. На основе многомодового волокна построены трансиверы типа AOC, а также системы уплотнения SWDM (Short Wavelength Division Multiplexing).

Одномодовое волокно более популярно в современных телекоммуникациях, так как позволяет передавать данные на расстояния до 160 километров, а также строить протяженные системы уплотнения DWDM.

Электрическая среда передачи

Электрическая среда передачи – это совокупность телекоммуникационных кабелей, в которых для передачи информации используется металлический проводник/проводники, по которым подается электрический ток.

По типу телекоммуникационные кабели делятся на два вида:

Необходимо заметить, что твинаксиальный кабель практически не встречается вне трансиверов типа Direct Attach Copper. Кабели из витой пары встречаются очень часто, как в быту – соединения личного компьютера с домашним роутером, так и в отрасли в целом, так как это самый популярный способ организации локальных низкоскоростных соединений. Примерно в 2016 году широкое распространение получил 10GE Copper – это связано с выходом на рынок трансиверов SFP+ 10GE Copper.

О форм-факторах и скоростях передачи в рамках рубрики «Wiki» выходило несколько статей, чтобы не растягивать вступление предлагаем ознакомиться с ними по ссылке, также более подробное описание технологий xWDM Вы можете прочитать по ссылке.

Изучить принципы работы и особенности трансиверов Direct Attach Copper можно по ссылке, а трансиверов Active Optical Cable в данной статье, ссылка.

Как выбрать трансивер?

Необходимость в приобретении оптических трансиверов может возникнуть по нескольким причинам:

Если речь идет о замене вышедшего из строя трансивера, то необходимую модель подобрать несложно, нужно правильно «прочитать» маркировку сломанного устройства и на основании этого подобрать такую же модель или аналог. Более подробно про маркировку ниже.

При модернизации существующей линии связи выбор необходимых модулей становится значительно сложнее. Для начала необходимо определиться с задачей, что есть в распоряжении и чего хочется добиться в итоге модернизации.

Самое простое и самое важное с чего стоит начать, это параметры имеющейся трассы, а именно затухания по трассе, в идеале на длинах волн 1310 нм и 1550 нм. Зная эти значения, можно сузить спектр подходящего оборудования и выбрать конкретную технологию передачи данных.

Если речь идет о расширении емкости системы уплотнения CWDM или DWDM, то необходимо знать есть ли «свободные» длины волн в мультиплексоре и трансиверы, с каким оптическим бюджетом работают на этой линии.

В том случае, если модернизация носит глобальный характер, например, переход от 1 Гбит/с к 100 Гбит/с, рекомендуем Вам обратиться в компании, занимающиеся расчётом и продажей телекоммуникационного оборудования. Эта рекомендация связана с тем, что без специальных знаний спроектировать такое расширения сети сложно, и при недостаточной компетентности можно совершить серьезные ошибки, которые могут привести к некорректной работе организованных каналов передачи.

Проектирование новой линии связи в принципе не отличается от модернизации уже существующей. В данном случае, также необходимо изначально обрисовать для себя итоговой результат и уже после этого начинать выбор необходимого оборудования. Совет по передаче расчёта новой трассы специализированным инженерам в данном варианте также актуален.

Маркировка трансиверов

Каждый трансивер имеет заводскую маркировочную этикетку, на которой в обязательном порядке содержится информация о марке, модели (артикуле устройства) и серийный номер. Дополнительно на этикетке производитель может разместить информацию: о скорости передачи, длине волны передатчика, типе транспортной среды (тип волокна, например), наличии дополнительного функционала, такого как DDM.

При необходимости идентифицировать имеющийся «на руках» приемопередающий модуль, проще всего занести информацию о марке и модели с этикетки трансивера в поисковую интернет систему и получить полное техническое описание устройства.

В случае, если информация на маркировочной наклейке развернутая и включает в себя описание характеристик трансивера, а доступ в интернет отсутствует, можно постараться идентифицировать трансивер по имеющейся на этикетке информации.

Также достаточно развернутую информацию о модуле можно узнать из диагностических данных получаемых коммутатором из прошивки трансивера. В зависимости от марки и модели активного сетевого оборудования объем предоставляемой информации может меняться, но в микрокоде оптического трансивера содержится следующая информация:

Совместимость трансиверов

Часто перед Пользователями встает вопрос: «А будет ли работать новый трансивер уже с имеющимся?». Чтобы утвердительно ответить на этот вопрос, необходимо соблюсти следующие условия:

Совместимость по скорости передачи

Как известно, форм-фактор трансивера не влияет на совместимость с техническим аналогом. Например, двухволоконный SFP 1.25 Гбит/с трансивер полностью совместим со своим более старым аналогом двухволоконным GBIC 1.25 Гбит/с трансивером или трансивер WDM SFP+ 10 Гбит/с 1270/1330 нм совместим с парным трансивером WDM XFP 10 Гбит/с 1330/1270 нм. Но если в первом примере изменить скорость SFP трансивера, то пара модулей не заработает (то есть двухволоконный SFP 4.25 Гбит/с FiberChannel модуль не совместим с двухволоконным GBIC 1.25 Гбит/с модулем). Это происходит из-за несогласованности скоростей передачи, протоколы передачи в данном случае являются второстепенными. Например, можно взять пару двухволоконных SFP модулей для Ethernet сетей, но скорость передачи одной будет 1,25 Гбит/с (GigabitEthernet), а второй 100 Мбит/с (FastEthernet), такая пара не заработает без дополнительных настроек коммутаторов.

Таким образом, можно резюмировать, что при выборе трансивера необходимо соблюдать одни и те же скорость передачи и протокол передачи, при этом форм-фактор трансиверов не влияет на их совместимость друг с другом.

Согласованность длин волн

Этот параметр наиболее важен при выборе WDM трансиверов, так как трансиверы работают в парах со строго обозначенными длинами волн приема и передачи, но и для двухволоконных модулей этот параметр так же лучше соблюдать. Разберем для начала длины волны WDM трансиверов. Ниже приведена таблица с длинами волн, скоростью передачи и дальностью передачи. Видно, что для некоторых трансиверов для одной и той же скорости и дальности передачи существуют две разные пары модулей по длине волны, которые несовместимы друг с другом.

У двухволоконных модулей строгой парности нет, но несоблюдение единой длины волны может вызвать перекосы в оптическом бюджете канала, так как длины волн 1310 нм и 1550 нм имеют разные показатели погонного затухания в оптических волокнах.

Данный пункт в основном касается двухволоконных модулей, так как именно этот тип трансиверов может быть заточен для передачи информации по многомодовому и одномодовому волокну. Остальные виды оптических трансиверов рассчитаны на передачу только по одномодовому волокну.

По многомодовому волокну могут передаваться сигналы из первого (850 нм) и второго (1310) окон прозрачности, а по одномодовому сигналы из второго (1310 нм) и третьего (1550 нм), то есть общие длины волн для MMF и SMF это 1310 нм. Это значит, что при выборе двухволоконного модуля необходимо учитывать не только длину волны передатчика, но и волокно, под которое разработан трансивер.

Поддержка трансивера активным сетевым оборудованием

После проверки параметров трансиверов необходимо удостовериться, что имеющийся у Вас коммутатор совместим и поддерживает выбранный трансивер. Одна из самых банальных ошибок – это перепутать порт SFP с портом SFP+, т.к. они визуально не отличаются, узнать тип портов можно или по спецификации на оборудование, или при помощи диагностической команды, которая покажет все имеющиеся порты и их тип.

Но есть более сложная вещь – список поддерживаемых трансиверов. Это значит, что даже обладая, к примеру, портами SFP+ коммутатор может не поддерживать работу SFP+ ZR. Этот список можно получить, опросив коммутатор соответствующей диагностической командой.

Или изучить техническую спецификацию коммутатора, но в данном случае необходимо помнить, что в зависимости от версии операционной системы список поддерживаемых трансиверов может изменяться, таким образом, лучше еще проверить документацию на операционную систему коммутатора.

Отдельно необходимо выделить трансиверы SFP/SFP+ Copper и DAC, так как с этими модулями речь зачастую идет о hardware совместимости. И информацию о поддержке этих трансиверов можно получить только из технической документации на сетевое устройство, так как важна поддержка определенного интерфейса, на базе которого построен трансивер.

Это не касается оптических трансиверов в связи с тем, что они в большей своей части строятся на одном интерфейсе, и проблемы с поддержкой и совместимостью в их случае можно отнести к software ограничениям, которые при необходимости можно решить сменой прошивки трансивер, подробнее про этот процесс по ссылке.

Источник

Трансиверы и области их применения

Трансиверы применяются для приема-передачи данных между станциями — компьютерами, ЭВМ, серверами, устройствами связи, — для транспортировки в сетевой среде, для соединения ее элементов. Широкое распространение получили в сфере телекоммуникации и технологиях, обслуживающих интернет, компьютерные сети. Такой приемопередатчик осуществляет транспортировку оптическими средами (линиями) или конвертацию сигналов для этого между ними и электрическими (металлические провода) их типами. Работа с оптоволокном (ОВ, ВОЛС, ВОЛ) обеспечивает чрезвычайно высокие скорости, расстояния, особо затребованные высокоскоростным интернетом, телекоммуникациями. Transceiver и ОВ позволяют уменьшить количество проводов и одновременно улучшить емкость каналов, скорость. Рассмотрим принципы работы сетевых приемопередатчиков, где и для чего они применяются, виды. В статье также приведем конкретный пример постройки сети с трансиверами.

Основные понятия о трансиверах

Более правильно ставить перед термином «трансивер» слово «сетевой» или «конвертер». В большинстве случаев он относится к сетевому типу оборудования. Transceiver — совокупность слов receiver и transmitter (термины для приемника и передатчика на англ.).

Трансивер (сетевой, конвертер) — это прибор для приема/передачи сигналов между различными (физически) средами, оснащением связи, компьютерным оборудованием.

Такие приемопередатчики являют собой устройство, соединяющие интерфейс хоста (главной вычислительной машины) с локальными сетями, например, стандарта Ethernet. Аппарат передает сигнал в кабель, позволяет станциям передавать и принимать из общего сетевого окружения передачи, делать конвертацию от витой пары к оптоволоконному кабелю и наоборот. Также адаптер способен обнаруживать противоречия на линии, мониторить ее.

Transceiver чрезвычайно удобный: это компактный модуль (часто немногим больше флешки), который вставляется в посадочные места на коммутаторе, сетевом оборудовании. Может быть и отдельной коробочкой со своим блоком питания (часто такие медиаконвертеры). Монтаж элементарный: достаточно вставить в гнездо, соединить разъемы и штекеры. Можно также вставить в плату обычного сетевого адаптера в RJ-45. Устройства съемные.

Например, трансивер Gls-lh-sm способен передавать по ВОЛС на 500 м и до десятка км без потерь качества сигнала, без усилителей. Расстояния для иных моделей могут быть еще большими. Это самые лучшие и эффективные на сегодняшний день инструменты для построения оптоволоконных сетей.

Итак, трансивер, что делает:

Алгоритм работы подобен радиостанциям и в этом состоит одна из главных особенностей — устройство может одновременно передавать и получать данные.

Организовать интернет-связь, подключение к сети ПК можно витой парой, но есть и другой более эффективный, более технологичный способ — оптоволокно. Именно для этого используют не обычные сетевые адаптеры под RJ-45 и медный кабель, а с трансиверами под ВОЛС. Приборы позволяют преобразовывать некие параллельные данные, транспортирующиеся по шине компьютера, в поток уже последовательного типа, которым можно предавать их по кабелю, объединяющего ПК в сеть.

Как работает устройство

Надо отличать оптические (проводные) и беспроводные радиочастотные трансиверы, последние применяются для телефонной связи, радиостанций (интересный факт, в FM они не используются, так как прием/передача тут — две разные задачи), в рациях, смартфонах, мобильниках, для беспроводных устройств. Мы остановимся на проводных оптических приборах.

Устройства могут устанавливаться в стандартные электрические порты или в SFP или SFP+ гнезда и иные, встроенные в коммутатор.

Устройство в своем составе имеет лазер (передатчик) и фотомодуль (приемо узел), что позволяет одновременно принимать и передавать световые сигналы по ОВ.

Где применяются примеры

Есть чрезвычайное множество схем сетей с оптоволокном и такими сетевыми адаптерами. Принцип простой: ОВ от провайдера заходит в коммутатор с указанным приемопередатчиком, а тот раздает интернет на компьютеры, подключаемые к нему. Ниже один из вариантов:

Основные сферы применения:

Трансивер может работать с линиями полностью из ОВ или переводить сигнал с них на металлические магистрали и наоборот. Почти всегда он связан с этой разновидностью среды (оптоволоконной).

Среда передачи

Среда передачи во многом влияет на форм-фактор, скорость, технологию связи. Есть два типа таковой:

По оптоволокну (ОВ) передают не электросигналы, а свет. Это кабель с очень тонким ядром (сердцевиной) толщиной немногим большей волоса из специального гибкого стекла, которое проводит свет. Жила покрыта лаковой оболочкой, сверху которой тканевая и пластиковая изоляция. То есть провод тут один, все остальное — защитные оболочки.

На схеме выше видно как идет свет внутри жилы: он полностью отражается от ее границ — это полное внутреннее отражение, обеспечивающее преодоление больших расстояний.

Оптика не передает электричество, что можно рассматривать и как плюс, и как минус. Также по ней сигнал либо есть, либо его нет, так как это цифровая передача.

Перейдем к следующему типу среды, к металлическим кабелям, проводящим электросигналы.

WDM и CWDM

При выборе трансиверов обращают внимание на следующие технологии.

WDM — модули работают в паре с одной стороны передача на длине волн 1310 нм, с другой 1550, что позволяет вместо двух жил применить один провод. Приемник остается широкополосным.

CWDM. Развитие предыдущей технологии. Возможны 8 дуплексных каналов по одному волокну.

Transceiver медиаконвертер

Пока самыми популярными являются классические медные (витая пара и прочее) линии связи adsl, shdsl, ethernet. Но оптические кабели постепенно становятся все больше и заметно распространенными. Монтаж волоконно-оптических линий (ВОЛ, ВОЛС) с развитием технологий удешевляется. Еще недавно интернет ими прокладывали преимущественно для юридических лиц, предприятий, а в последнее время много таких систем заказывают физические субъекты, обычные граждане желающие получить высокую скорость связи.

Иногда у интернет провайдеров, чтобы развернуть сразу обширную сеть нет средств или это на некотором этапе развития их сервиса нецелесообразно. Проблема решается подключением абонентов через transceiver медиаконвертеры. В народе — «медик». Основная задача приспособить сигнал с оптоволокна для передачи на витую пару и наоборот. Аппарат переводит электрический импульс (именно такой на металлических жилах) в оптический (таковой на ВОЛ). Если кратко, то это электронно-оптический преобразователь.

Популярный внешний вид — небольшая коробочка, напоминающая устаревшие уже модемы, в высоту около 2 см, в длину и ширину 10 см.

На корпусе есть такие элементы:

Такой трансивер-медиаконвертер не является роутером и даже коммутатором. Это так называемый прозрачный мост, переходник, просто пропускающий через себя трафик в точке перехода связи с электросреды в опто. Обычно приборчик без IP, веб-интерфейсов (встречаются модели с ним, но редко).

Виды медиаконвертеров

На станциях связи (у интернет-провайдеров) для удобства применения медиаконвертеров монтируются специальные корзины с разъемами под такие микросхемы с уже подведенным питанием, что позволяет обойтись без блоков розеток.

Для предоставления услуг интернета описанный тип аппаратов по-прежнему результативный, но морально устаревает, постепенно становится менее популярным, поскольку чаще абонентам ставят специальные коммутаторы, принимающие несколько услуг, а также можно приобрести роутер с оптопортом и трансивером внутри, что намного удобнее.

Но трансиверы-медиаконверторы по-прежнему популярные и порой незаменимые для постройки оптоволоконной сети видеонаблюдения (пример такой рассмотрим ниже подробно) и для подобных целей.

Модули SFP или оптические трансиверы

Расшифровка аббревиатуры: Small Form-factor Pluggable. Техническое название — «оптический трансивер». Это то же приемопередаточное устройство с рассмотренным выше принципом, но со своими особенностями.

В данном сегменте форма изделия, можно сказать, одна:

Задачи те же, что и у рассмотренных выше «медиков» — преобразование сигнала электро в опто и обратно при использовании ВОЛС или для работы с линиями полностью с ОВ. Это тот же медиаконвертер, только намного компактнее, дополнительного блока питания не требуется (оно есть на модуле с гнездами). Но рассматриваемый вариант технически продвинутее.

Разновидности SFP модулей:

Есть разные патч-корды под конкретные типы разъемов:

Построение оптоволоконных сетей с трансиверами

Рассмотрим условия, в которых применяются transceiver. Выберем 2 сферы: для интернета, сети ПК и для системы безопасности с видеокамерами (аналоговыми, не IP).

Интернет и сеть ПК

Если говорить об оптоволоконном интернете, то для среднестатистического пользователя тут все понятно: провайдер, предоставляющий услуги, тянет оптоволокно со специальным разъемом к роутеру, коммутатору, на котором установлен трансивер. А оттуда уже интернет раздается по Wi-Fi или по витой паре или тому же оптоволокну. То есть механика процесса немного схожая как, если бы использовалась витая пара. Но внутренние нюансы значительные: клиент получает чрезвычайно качественный и быстрый сигнал.

Если строится именно локальная сеть (без выхода в интернет) с оптоволокном и такими приемопередатчиками, то таковое протягивается от каждого компьютера к общему маршрутизатору (свитчу). ПК должны иметь встроенные трансиверы, не обычные сетевые адаптеры для витой пары. Преимущество в том, что такую систему (ВОЛС) можно построить на больших расстояниях и скорость ее будет выше, чем на металлических проводах, на одну жилу можно «повесить» несколько каналов.

Видеонаблюдение

Принцип снятия сигнала с нескольких видеокамер максимально схож как для постройки сети с компьютерами, так как в данном случае эти приборы, если упростить, в составе системы такой же элемент как ПК.

Преимущества перед иными типами связи:

Куплен комплект трансиверов-медиаконвертеров

Один блок на прием, второй на передачу, между собой будут соединяться оптоволокном. К каждому идет слаботочный блок питания на 5 В и 1 А:

Корпусы самих устройств идентичные, отличаются только буквами: на одном R — ресивер (передает), на втором — T (принимает)

Для соединения между собой блоков куплен оптический патч-корд. Надо проследить, чтобы штекеры подошли к трансиверу, так как есть несколько стандартов: SC, FC, LC и пр. На нашем тип указан на листке в упаковке. Длина — 10 м, так как делается пока тестовое соединение

Для соединения ОВ не применяют обычных способов — есть особые механические коннекторы или специальный сварщик, но он чрезвычайно дорогой, поэтому применим первые. Изоляцию с такого кабеля можно снять любыми кусачками, подручными инструментами, но потребуется еще и зачистка, а для нее нужен специальный стриппер (стоит около 5 тыс. руб., но на китайских площадках есть экземпляры и за 800 руб.). Главное, зачем он нужен — для снятия лака с внутренней жилы, диаметр которой 0.25 мм.

В доме есть маленькая серверная, где расположен видеорегистратор. Отсоединяем от него кабели камер и присоединяем трансивер — блок с буквой T, он будет отправлять картинку с камер на ресивер (с буквой R).

Это тестовая сборка, для наглядности в ограниченном пространстве, поэтому ответная коробочка (R) размещена в доме на столе:

Для соединения ресивера с видеорегистратором применяются короткие патч-корды с BNC штекерами. Результат ниже. У нас transceiver не поддерживает некоторые стандарты, поэтому картинка черно-белая. Есть модели, обеспечивающие цветное видео, но у продавца надо особо уточнить, какие стандарты работают (PAL, SECAM, NTEC, Plug&Play и прочее). В нашем случае из-за неправильно подобранных стандартов пользователю пришлось добиваться цветной картинки, изменяя положение перемычек на самих камерах, но само качество немного ухудшилось.

Подбор трансиверов

Параметры для оценки мы описали выше в разделах о видах этих устройств. Одной из самых важных характеристик является расстояния, на которые рассчитано изделие. Чтобы не ошибиться, оно замеряется спецприборами. Но также можно оценить и на глаз (чаще так и делают), но потребуется точность минимум до 1 км.

Опишем правила выбора для оптических трансиверов:

Маркировка

Данные можно узнать из диагностических характеристик изделия, это такие пункты:

Пример самых важных параметров из спецификации, указанной магазином, и сбоку диагностическая информация:

Совместимость

Будет ли работать выбранный изделие с уже имеющимися.

Подбор — чрезвычайно обширная тема, по каждому аспекту можно написать небольшую брошюру. Мы лишь сориентируем читателя, на какие характеристики обратить внимание, для подробных исследований надо изучать специсточники, учебники. Тут есть много нюансов, например 2-волоконный SFP 4.25 Гбит/с FiberChannel модуль не совместим с 2-волоконным GBIC 1.25 Гбит/с модулем из-за расхождений в скорости передачи и пр.

По волнам есть таблицы:

Проверка совместимости с коммутатором производится с изучением его спецификации. Тут важно тщательно различать названия типов ресиверов, например, часто путают порты SFP с SFP+ (они визуально идентичные). А также, даже если есть порт SFP+, то сетевое оборудование может не поддерживать SFP+ZR.

Надо также изучить спецификацию, именно программную часть, операционку коммутатора, где будут указано, что поддерживается.

Подбор медиаконвертеров для простых задач

Если же речь идет лишь о медиаконвертере, то есть когда просто требуется перевести сигнал из меди на оптоволокно, например, для более простой цели, как в описанном нами случае — для видеонаблюдения, то дела обстоят значительно проще. Подбирают под имеющиеся разъемы/штекеры, протяженность линии, под количество жил и поддерживаемые стандарты.

Итог, важные интересные факты

Постройка сети, обеспечение интернета с трансиверами и оптоволокном в последнее время упрощается, так как выпускаются специальные роутеры, маршрутизаторы, коммутаторы с ними под оптоволокно. Есть также transceiver переходники, один из них на изобр. ниже:

На завершение приведем интересные нюансы:

Выше — выборка из специализированного ресурса об ONU, которая также отображает тот факт, что оптические технологии развиваются чрезвычайно быстрыми темпами. Мы же в статье рассмотрели основы по одному из ее основных элементов — именуемым трансивером, выполняющим роль сетевого адаптера и медиаконвертера.

Видео по теме

Источник