Fiber Ethernet光纤以太网

练习 – 距离
例子: 单模 – 最小 Tx 功率 -10 dBm – 最小 Rx 灵敏度: -33 dBm – λ=1310nm: => 最大衰减= 0.4 dB/km – 安全余量= 9 [-10 dBm (最小 Tx 功率)－ -33 dBm (最小 Rx 灵敏度) - 9(安全余量) dBm] ÷ 0.4 dB/km = 35 km
11KM 2KM 2KM 5KM
40 km
5KM 3KM 12KM
规划 & 型号选择
网络拓扑: Turbo Ring
Moxa 型号: — 中心站: EDS-408A-SS-SC x 1 — 摄像头: EDS-405A-SS-SC x 7 & VPort 3310 x 7
5KM
14KM
2KM
Receiver Photo Detector
0101…
优点
无电磁干扰 无腐蚀 不易燃 大带宽 长距离 轻/细
多模操作
光波传输通过反射和偏转 最早商用 低成本LED光源
Step/Graded Index fiber
受型号色散的局限 - 信号传输通过多个路径 传输距离较短
单模操作
收发器
收发器 =发射器 + 接收器
操作模式 : 多模/单模 波长: 850/ 1300/ 1550 nm
接口类型 SC/ST
光功率输计算 - dBm (分贝毫瓦) = 10 log (功率 (mW) / 1 (mW))
- 0 dBm=1mW
接收灵敏度: 单位 dBm - 接收器需要的合适的光波
FAQ 3: 在使用不同内径多模光缆时传输距离有什么
不同？
多模光缆
—50/125 µm —62.5/125 µm 800MHz* km 500MHz* km
距离:
—50/125 µm 5km —62.5/125 µm 4km
Moxa 光纤交换机和光电转换器
Moxa 光纤以太网交换机
典型设备
具有光纤接口的以太网交换机 以太网媒介转换器 - 通常一个交换机具有 2 个端口 光纤以太网仅仅支持以太网通讯
标准 模式 波长 典型距离 接口
10Base-FL MM 850nm 2km ST
100Base-FX MM/SM 1300/1550nm 2km/80km SC
1000Base-SX/LX MM/SM 850/1300nm 550m/5km SC
FAQ 1: 能否在单模收发器上使用多模光纤或者在多模 收发器上使用单模光纤 ?
单模收发器使用多模光纤 OK 多模收发器使用单模光纤 No
单模
OK
ห้องสมุดไป่ตู้
单模
多模
NO
多模
FAQ 2: 能否将不同波长的光纤收发器连接使用？
典型以太网光纤 — 多模: 850nm — 单模: 1300nm: 40km 1550nm: 80km 不同波长: 1300 <-> 1310: OK 1300 <-> 1550: No 40km and 80km 光纤收发器不能连接在一起使用
Moxa 光电转换器
IMC-21 - 10M MM - 10/100M to 100M MM/SM IMC-101 - 10/100M to 100M MM/SM
Moxa 光纤规格
速率 模式 波长 (nm) 距离 (km)
TX 功率 (dBm) RX 灵敏度 (dBm) 10M MM 820 2 -7 ~ -16 -34 18 100M MM 1300 SM 1310 SM 1550 80 0 ~ -5 1000M MM 850 SM 1300
预算
(dBm)
功率预算
功率预算
光预算 = 输出功率 – 输入灵敏度
发射器
Tx = 0 Rx = -30
接收器
预算 = 30dBm 光预算受下列因素影响: - 光纤衰减 - 结合 - Patch panels /接头 - 光纤元器件 (滤光器、放大器等) - 光纤弯曲 - 污染物 (泥土、油等)
功率惩罚
激活备份路径
EDS EDS
Media Converter
EDS
Media Converter
Fail
FAQ 5: Turbo Ring中能否使用光电转换器?
可以! 光电转换器必须支持LFP功能
EDS EDS
Media Converter
EDS
Media Converter
规化光纤以太网络
EDS EDS
Media Converter
EDS
Media Converter
Fail
Turbo Ring w/Media Converter
有LFP功能的光电转换器 – 用于Turbo Ring的一个重要的功能 – 当光电转换器的任一端连接出现故障，Turbo Ring能够立即
通知两台交换机的连接故障 ->备份路径激活 ->Turbo Ring工作正常
以太网演变
最早以太网传输距离受下列限制 - 冲突域（半双工，全双工） - 100m Cat 3/5 双绞线 以太网交换机克服距离问题 - 无冲突域 (全双工) - 仍然受双绞线的100m限制
光纤以太网
长距离 - 与双绞线相比可以传输到 80km 带宽大 & 容易升级 - 10M/100M/1000M 使用相同介质 无冲突 不受侵蚀 不易燃
距离计算
多模 [(最小 TX 功率－ 最小 RX 灵敏度) － 5(安全余量) dBm] ÷ 电缆衰减 dB/km = ____km 单模 [(最小 Tx 功率－ 最小 Rx 灵敏度) － 9(安全余量) dBm] ÷ 电缆衰减 dB/km = ____ km
电缆衰减:
- 0.4 dB/km at 1310nm - 0.25 dB/km at 1550nm
当光电转换器的任意一端（光纤/双绞线）连接中断，
其它一端连接也被自动强制切断
Media Converter fail
Link Down
Media Converter
fail
自动强制切断连接
LFP Benefits
连接故障时减少数据丢失 简化故障诊断 易于故障恢复
Media Converter
光波直接传播 昂贵的激光二极管光源 单模光纤 色散衰减限制 - 光脉冲传播ps/nm*km 更远距离传输
光纤
多模光纤
125 μm
单模光纤
50 μm
62.5 μm
8-10 μm
直径
- 50/125μm - 62.5/125μm
直径
8.3/125μm 8.7/125μm 9/125μm 10/125μm
[-10 dBm (最小 Tx 功率)－ -33 dBm (最小 Rx 灵敏度) - 9(安全余量) dBm] – 8 – 3 - 0.4 - 0.5 = 2.1 dBm (剩余余量)
FAQ 4: 能否使用跳线连接 Moxa 40km（或者 80 km）100M 光纤接口?

如果输入光大于接收器的饱和度，光收发器不能正常工作 Moxa 40km (or 80km) 100M 光口饱和极限为 0 dBm Moxa 40km (or 80km) 100M 光口最大输出功率为 0 dBm 跳线可以用来连接 Moxa 40km (or 80km) 100M 光口 可能会缩短光收发器的寿命，最好添加额外的衰减器
5 (50/125) 40 4 (62.5/125) -14 ~ -20 -32 ~ -36 12 0 ~ -5
0.5 (50/125) 10 0.275 (62.5/125) -4 ~ -9.5 -3 ~ -9.5 -3 ~ -20 10.5
-32 ~ -34 -32 ~ -36 -0 ~ -18 29 31 8.5
14KM
5KM
16KM
7KM
17KM
功率预算
EDS-405A/408A-SS-SC 光纤规格: — 波长: 1310 nm 0.4 dB/KM 衰减 — Tx (传输功率): max: 0 dBm min: -5 dBm — Rx 灵敏度: (-36) to (-32) dBm
光传输和光纤以太网基础
光基础
光是一种波
- λ, 波长 - F, 频率 - F x λ = 300,000 km 光传播 -
方向 反射 偏差 散射
光纤通讯
信号: 光波
介质: 光纤 光波通过光纤进行通讯
Fiber cable
…0101
Transmitter Light Source
2006 MTSC - Session 3 Fiber Ethernet
Agenda

光通讯和光纤以太网基础 Moxa 光纤以太网交换机和光电转换器 电源预算
Far End Fault & Link Fault Pass-thru (LFP)
规划一套光纤以太网络 -高速公路监控
Hands On
非网管交换机 - EDS-208 1 x 100M MM - EDS-308/305 2/1 x 100M MM/SM - EDS-316 2/1+1 x 100M MM/SM 网管型交换机 - EDS-408A/405A 2 x 100M MM/SM - EDS-508A/505A 2 x 100M MM/SM - EDS-518A 2 x 100M MM/SM + 2 SFP GBIC 模块化交换机 EDS-726 - 2 x 1G MM/SM - 2/ 4/ 2+2/ 1+3 x 100M MM/SM
步骤 3 – 选取 Moxa 产品
1. 带有光纤接口的以太网交换机
2. 3. 4. 5.
光电转接器
10M/100M/1G 速率 单模 vs. 多模
传输距离
6. 功率预算计算 - 保留安全余量
Case 1: 高速公路监控
要求 应用: 高速公路监控系统 距离: 40 KM 要求: — 7 x 摄像头 — 1 x 中心站 图:
步骤 1 – 定义需求
1. 2. 3. 4. 5. 6.
为什么需要光纤 哪里需要光纤 总共需要多少光纤 距离要求 带宽要求 特殊需求 …
步骤 2 – 规划
1. 设计网络拓扑
2. 3. 4. 5. 6. 7.
支持 Turbo Ring 多少节点要求 多少设备要求 每个光节点距离 冗余要求 保留以后扩展
Far End Fault & Link Fault Pass-thru
Far End Fault
如果RX接受不正常，自动通过TX通知对端 在单根光纤故障时允许收发器作快速出反应
RX Transceiver TX
连接中断
TX Transceiver RX
接着中断连接
1. 通过TX自动通知对端接收错误
练习 – 预算
例子: 单模 – 最小 Tx 功率 : -10 dBm – 最小 Rx 灵敏度: -33 dBm – 20 KM 单模光纤 –λ=1310nm, 最大衰减= 0.4 dB/km x 20 = 8 dB – 接头损失: 6 x .5 dB= 3 dB – 融接损失: 4 x .1 dB= 0.4 dB – 修正损失: 5 x .1 dB= 0.5 dB – 安全余量 = 9
2. 强制连接中
断
Far End Fault Benefits
只有在双方信号都接收正常时，设备才正常连接
RX Transceiver TX
Link Down
TX
Transceiver RX
Link Down Here
But Still Link Up Here
Link Fault Pass-thru - LFP
惩罚队列:
High
Low
衰减 结合 接头 色散惩罚 光纤弯曲惩罚 元器件/光纤衰老惩罚 到这端
传输信号从 这端
惩罚因素 - I
衰减 - 脉冲振幅变小限制了传输距离 色散 - 在光纤内不同颜色的光是按照不同速度传播的 - 高速率和短波受到的影响更大 - 限制了传输距离和带宽
惩罚因素 - II
融接 - 融接时平均损失0.1dB 接头 - 每个接头损失0.5 dB - 每段光纤最少2个接头 安全余量 - 保留的设计余量 - 补偿光纤老化、不良融接、温度和湿度的影响
交换数据
Media Converter
fail
仍然交换数据
没有LFP功能时 引起数据丢失
Turbo Ring w/Media Converter
无LFP功能的光电转换器 – 当光电转换器的任一端的连接故障，Turbo Ring不能通知连 接故障. ->备份路径 无法被激活
->Turbo Ring不能正常工作