光纤收发器基本连接方式

光纤收发器基本连接方式
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。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。
在传统的以太网中起连接作用的介质主要是双绞线。双绞线传输距离的极限大约为200米左右，如此短的传输距离制约了网络的发展，同时双绞线受电磁干扰的影响较大，这也无疑使数据通讯质量受 到较大的影响。光纤收发器的运用，将以太网中的连接介质换为光纤。光纤的低损耗、高抗电磁干扰性，在使网络传输距离从200米扩展到2公里甚至几十公里，乃至于上百公里的同时，也使数据通讯质量有了较大提高。他使服务器、中继器、集线器、终端机与终端机之间的互联更加简捷。
用一台笔记本电脑直接连接到计算机中心的交换机端口上(该端口连接到图书馆)访问校内和校外的网络资源，速度非常快。从该端口拷贝相邻的其它服务器上的文件，速度依然正常。这说明交换机工作很正常，问题仍然出在光链路及相关器件上。光电转换器已经更换过，所以问题很可能出在两个光电转换器之间的光纤链路或是连接光电转换器的电缆及其转换接口上。
三、用户接入系统
用户接入系统利用10Mbps/100Mbps自适应及10Mbps/100Mbps自动转换功能，可以联接任意的用户端设备，无需准备多种光纤收发器，可为网络提供平滑的升级方案。同时利用半双工/全双工自适应及半双工/全双工自动转换功能，可以在用户端配置廉价的半双工HUB，几十倍的降低用户端的组网成本，提高网络运营商的竞争力。同时，设备内置的交换核心提高接入设备的传输效率，减少网络广播、控制流量、检测传输故障。
示例一：接头脏污造成的影响
某系统集成公司为用户进行设备调试时，发现主楼里面的150个用户使用网络上网浏览外部网页和本地服务器网页时正常，但附楼中的一座有问题。附楼共有四座，其中的一座附楼有55个用户，在设备的试用期用户报告浏览网页时速度很慢，而在本楼中的用户之间传递文件速度正常，与主楼中的服务器传递文件时速度虽较慢，但还基本能“忍受”。附楼和主楼之间用光纤进行连接，四座附楼中的二级交换机分别和主楼的一台核心交换机相连。其中，有问题的附楼和主楼之间是用183米的多模光纤连接起来的，其间使用了100M的光电转换器。
另外一个影响因素就是链路的阻抗连续性问题。纯电缆段中的阻抗连续性尚可，但在接插模块处连续性一般都很差，信号能量在阻抗不连续处会发生反射，导致有用信号的衰减增大。反射的信号能量一方面会回到发信端，并被位于发信端的并行的接收端口作为（干扰）信号接收；另一方面，反射信号还会再次通过线间感应机制干扰其它线对信号的正常传输。有时反射的信号甚至会在短链路中多次反射从而造成多个方向和多条线对的信号传输质量恶化。现场认证测试标准(比如TIA568B)中经常会用回波损耗(RL)和衰减这两项来间接地衡量阻抗连续性的性能。
将收发光纤对调位置，再次进行测试，结果数据错误有所增加，丢包率增加为1.5%。根据以往经验，此类故障多数是光纤链路上有较大的不连续点。用专用清洁工具将光纤配线架上的插座进行仔细清洗后重新连接链路，用户即刻反映速度恢复正常。测试丢包率，结果显示为零。
本例是由于光纤链路接插模块不清洁造成的。接头脏污造成的影响有时候比较复杂，除了增加衰减量外，与不同质量和长度的跳线结合对原光纤链路中的光信号具有不同程度的破坏作用。观察发现，短的光纤链路易受脏污的影响，链路越长则影响只限于衰减可能引起的信号减弱，数据出错率一般会在0.03%以下。由于安装人员只清洗过光纤插头，而没有同时将光配线架上的插座一同进行清洗，遗漏了引起数据出错的其它因素，使得故障诊断工作无法进行下去。
示例二：劣质的电缆跳线 源自某校园网，图书馆子网络的升级改造完工，前三天为试运行阶段。除了查询图书馆内的资料外，学生反映无论是访问学校的网络资源还是科教网上的资源都很慢。同时出问题的还有实验室的网络(也是升级工程之一)。校园中其它位置的计算机上网都正常，所以推断是升级工程存在问题。
图书馆与计算机中心之间的光纤长度为210米，实验室为197米。为了降低成本，该光纤链路采用的是光电转换的联接方式，即是把计算机中心交换机上用来连接图书馆和实验室的100Base-T以太网端口经过光电转换器后用光纤将信号传输到210/197米外的图书馆和实验室，图书馆和实验室的光电转换器又各自重新将信号转换成电信号(100Base-T)后与图书馆和实验室的工作组交换机级联。这种方案的特点是成本比较低，比较适合于双绞线电缆长度超过100米的骨干链路。使用国产的光电转换器每条链路的价格可以控制在600-900元以内。光电转换会稍许增加传输时延，但对用户而言一般不会有任何影响。
原先怀疑是附楼和主楼之间的流量过大，观察端口流量只有15%左右，应该不是因为流量过大发生拥堵所致。后来怀疑光纤可能有问题，调试人员对主楼和附楼之间光纤进行了测试，衰减量为0.7dB，符合要求。推断有可能是交换机上的光模块有问题，分别试着更换了光模块，但现象依旧。安装人员分析，如果光纤没有问题，光模块没有问题，那就是交换机本身有问题了。
在网络链路的传输品质要求中，对双绞线和光纤的传输误码率都有具体的数量规定。对于双绞线，如果电缆超长，则信号在整个的传输过程中衰减会过大，网卡或交换机端口收到的信号能量(或信号幅度)就会偏小，电缆中的热噪声和外界环境中的电磁辐射干扰就很容易导致信噪比减小，链路中的信号传输误码率增加，链路传输性能下降，数据包错误率和丢包率均会上升。而且，不同用户对应的故障现象虽然相似，但程度会有区别。一般会感到尽管链路流量不高，但速度却很慢。同样，如果光缆过长或是因为其他原因(比如接插头质量原因)导致衰减过大，则也会使传输的数据包出错，用户反映速度问题的抱怨会随之增加。
惟一没有检查的就是与电接口连接的电缆。试着用随身备用的合格的2米跳线分别更换光电转换器两端的设备跳线，当更换核心交换机上的跳线后，网络速度很快恢复正常。
在实际的应用中，光纤收发器主要有下面三种基本连接方式：
一、环形骨干网
环形骨干网是利用SPANNING TREE特性构建城域范围内的骨干，这种结构可以变形为网状结构，适合于城域网上高密度的中心小区，形成容错的核心骨干网络。环形骨干网对IEEE.1Q及ISL网络特性的支持，可以保证兼容于绝大多数主流的骨干网络，如跨交换机的VLAN、TRUNK等功能。环形骨干网可为金融、政府、教育等行业组建宽带虚拟专网。
（5）光电转换器常见问题分析—网络物理安全辨误
影响网络链路传输的多种因素
一条计算机网络的数据链路可以承载各种各样的数据应用，不同的应用对数据链路传输质量的要求是有区别的。如果一条双绞线链路的工作环境存在大量高强度的电磁干扰和噪声，那么会有什么现象出现呢？这条链路上的用户可能会抱怨网络速度很慢，严重时甚至根本就不能上网。有经验的工程师都知道，多数情况下，这种类似噪声的干扰信号并不是来自链路之外，而是来自于链路本身—比如近端串扰NEXT。
当然，采用光纤链路通常都能将电缆链路在长度上应用的局限性得到很大改善，局域网中经常在以太网电缆距离不足时使用光模块或光电转换器延伸服务距离，使用的数量增加很快。此外，采用光纤链路的另一个最大好处就是物理安全性得以提高。
本篇我们仅限于讨论光电转换器在传输通道中使用时经常出现的几个常见问题。
二、链形骨干网
链形骨干网利用链形的联接可以节省大量的骨干光线数量，适合于在城市的边缘及所属郊县地区构造高带宽低价位的骨干网络，该模式同时可用于高速公路、输油、输电线路等环境。链形骨干网对IEEE802.1Q及ISL网络特性的支持，可以保证兼容于绝大多数的骨干网络，可为金融、政府、教育等行业组建宽带虚拟专网。链形骨干网是可以提供图像、语音、数据及实时监控综合传输的多媒体网络。
首先，我们经常需要考虑的就是线间串扰问题。双绞线电缆由多对双绞线缠绕包覆在一根软塑料管中构成，工作时每对双绞线传输的信号会感应到相邻的双绞线对上。不过，由于采取了双绞结构等去除感应的措施，线间串扰在电缆中不会很大。但在接插模块处就不一样了，接插模块处一般不是双绞结构，比如水晶头中的导电金属片就是平行排列的，所以此处的线对间信号感应是很大的，此处同时也是外界电磁干扰信号的一个重要侵入口。屏蔽线可以减少外界电磁干扰(EMI)，双重屏蔽双绞线还能屏蔽线对间的感应，对网络物理链路的信息传输安全有较好保证作用。不过，这种电缆在接插模块处仍然是一个防护弱点，对于克服线间串扰（通常就用近端串扰这个参数来描述）的影响贡献不明显。
分别用主楼的其它交换机和其它附楼的交换机做替换试验，还是不解决问题。安装人员听朋友介绍可能是因为光纤插头脏了，随即借来清洁工具仔细清洗了这条链路中的所有插头，用电吹风吹干后重新恢复连接。结果，速度虽然有所改善但并不十分理想。至此，安装人员感到有些束手无策、无从下手了。
183米的衰减(0.7dB)对于一般的光模块而言，无论是发射端口还是接收端口，其功率容量和灵敏度都是富富有余的。我们先用网络综合分析仪OptiView从主楼向附楼发送1,000,000个长度为1518字节的IP包，在附楼用网络万用表Net Tool串入链路检测，结果收到的IP包一共有990,000个，丢失率为1%。为了确定数据包出错的具体位置，我们用一支光三通串入光链路中做直接测试，光三通的监测口上用另一台OptiView连接做单向检测，结果收到的IP包为100%，没有丢包计数。而网络万用表收到的数据包仍然是990,000个，保持不变。由此可以基本确定数据出错端在靠近附楼的一侧交换机附近。由于光三通本身有4dB左右的衰减量，所以应该不是光信号饱和而诱发的问题，否则加入光三通后故障现象就会消失。
以上只是导致链路误码率增加的最基本的原因之一，而影响电缆和光缆传输性能下降和误码率增加的原因是多种多样的，远不止衰减和外来电磁波的干扰这几项。以双绞线为例，除了电缆本身的热噪声和外界辐射进入的电磁噪声外，还有来自电缆链路本身的诸多影响因素——要知道，衡量一条六类链路是否合格，其认证测试验收报告上载明的测试结果就有20个之多。
维护人员测试了图书馆和实验室光纤链路的衰减量，符合要求。怀疑光电转换器可能存在质量问题，试着更换了一对光电转换器，这时实验室网段的用户立刻恢复正常，但图书馆用户的访问速度还是很慢。其它子网使用的也是同样类型的光电转换器，工作状况都正常。维护人员手里除了一只光表外没有其它任何相应的维护工具，所以只能采取对比和替换的方法来孤立故障。