实操内容:光纤收发器

2021-03-15 11:23:24 0

之前我们讲到了光纤配件:
光纤跳线与尾纤、光纤连接器、光纤耦合器 / 法兰、光纤终端盒、光缆接续盒、ODF配线架、光纤收发器。

光通信相比电缆通信具有容量大,速度快,传输稳定等特点,也作为建造师通信实务考试非常重要的知识点,我花了三天的时间,给大家梳理出来这一篇实操内容,作为补充学习点,希望帮助用到考试中,也用到真正的工作中。

本文包含以下内容:

一、光纤收发器定义

二、光纤收发器如何接入网

三、光纤收发器的类型及应用

四、收发器中的单模多模、单纤双纤

五、单模单纤收发器的指示灯常见故障现象和原因分析

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一、什么是光纤收发器?

光纤收发器一般被分为两种,一种是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,通常称为光电转换器;另一种是将光信号转换为电信号后,再转换为另一种光信号,也被称为光纤转换中继器。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;同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

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二、光纤收发器如何接入网

由于我们常使用的网线(双绞线)的最大传输距离有很大的局限性,一般双绞线的最大传输距离为100米。因此,当我们在布置较大的网络的时候,不得不使用中继设备。当然,也可以使用其他的种类的线路来传输,比如光纤就是一种很好的选择。光纤的传输距离很远,一般来说单模光纤的传输距离在10千米以上,而多模光纤的传输距离最高也能达到2千米。在使用光纤的时候,我们会经常使用到光纤收发器。这时问题就来了,光纤收发器怎么使用?它是如何接入网的呢?

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我们都知道,一个网络是由各种光学器件组成的,光纤收发器就是其中的一个重要组成部分。在将光纤收发器接入网时,首先要将光缆从室外引进来。光缆要熔接在光缆盒里,也就是终端盒。光缆的熔接也是门学问,需要把光缆剥开,将光缆里的细纤维与尾纤熔接,熔接好后放在盒子里。尾纤要拉出去,将其接在ODF上(一种架子,用耦合器连接),然后用耦合器将其与跳线连接,最后将跳线接在光纤收发器上面。接下来的依次连接顺序为路由器—-交换机—局域网—主机。这样,光纤收发器就接入网了。

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三、光纤收发器的类型及应用

如今市场上光纤收发器种类繁多,但总的来说,无外乎应用于铜缆与光缆连接网络的光纤收发器和应用于光缆与光缆间连接网络的光纤收发器两种类型。这两种类型的光纤收发器又可分为不同的小类,下面对每一个分类都有具体介绍。

应用于铜缆与光缆连接网络的光纤收发器

当两个网络设备之间的距离超过铜电缆的传输距离,这时候就需要光纤电缆来进行连接,而光纤收发器则负责来进行两种介质间的转换。这种光纤收发器又可细分为以下几类:

1.以太网光纤收发器

这种类型的光纤收发器能够连接用于以太网、快速以太网和10G以太网的设备,实现具有不同速率和不同端口类型的设备间的无缝连接,通常被应用于点到点间传输的转换,校园里传输的转换等。比如在进行点与点间传输的转换时,两个光纤收发器可用于连接两个UTP(Unshielded Twisted Paired,非屏蔽双绞线)以太网交换机,或者直接将UTP交换机连接到智能终端上。

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2.TDM(Time Division Multiplexing,时分多路转换)光纤收发器

这类光纤收发器主要有T1/E1和T3/E3两种型号。这两种光纤收发器都需要成对使用,在延长电缆传输距离时,对避免噪声、改善服务质量和网络安全等方面能发挥一定作用。T1/E1光纤收发器符合T1(1.544Mbps)和E1(2.048Mbps)的标准,对于T1和E1连接线路的安装和维护,这类光纤收发器还能发挥测试和排除故障的作用。T3/E3光纤收发器符合T3(44.736Mbps)和E3(34.368Mbps)的标准,能够用于连接PBX(private branch exchange,专用分组交换机),多路转接器和路由器等设备。这类光纤收发器能够用于建筑之间的信号传输,并能扩展电信划分点。

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3.串口转光纤转换器

这类光纤收发器是多功能的支持异步RS-232,RS-485通信接口的光纤MODEM,是连接远程终端单元(RTU)到主机(HOST)或分布式数据采集系统(SCADA)控制器的最佳选择。支持RS-232,RS-485多种异步通信协议,可以同时混合使用两个RS-232,RS-485接口,支持2线(半双工)RS-485工作方式。RS-485光纤收发器支持数据(TXD或SD)发送控制,从而提高了适应各类软件的能力,也简化了控制方式,光纤MODEM支持异步串行口之间的多种光纤连接方式,它支持两个异步串行口的设备通过光纤进行全双工或半双工通信,通信距离最远可达多模4公里,单模20公里,RS-232信号的传输速率最高为115.2Kbps,RS-485的信号传输速率最高可达460Kbps,不同电气标准的接口可以混合使用,可以用RS-232的设备去连接RS-485的设备,可以代替RS-232到RS-485接口转换器或光电隔离器,并提供了优良的EMI/RFT(电磁干扰/功能测试)特性。

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应用于光缆间连接网络的光纤收发器
这类光纤收发器可支持单模与多模光纤,单工与多工光纤之间的连接,并进行光电信号的转换。具体来分,又分为多模转单模光纤收发器,双工转单工光纤收发器,以及SFP波段转换收发器。
1.多模转单模光纤收发器
在企业网络的信号传输中,有时可能传输端使用的是多模设备,而接受信号的一方使用的是单模的设备,在这种情况下,多模转单模光纤收发器可以用来进行多模光纤到单模光纤的转换。除此之外,多模转单模光纤收发器的使用还能更好地适应长距离传输的需要,最大传输距离可达140km,能同时满足低成本和高连接性的要求。在下图中,两个带有多模端口的以太网交换机分别连接两个光纤收发器,将多模转化为单模,来实现长距离的传输。

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当然通过单模多模转换器亦可以实现单模光纤与多模光纤互换

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2.双工转单工光纤收发器

有时,企业网络的传输还需要将双工光纤转换为单工光纤,这主要取决于收发设备里面的光纤数。顾名思义,单纤光纤的接收发送的数据是在一根光纤上传输,双纤光纤的接收发送的数据是在一对光纤上传输。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。下图光纤收发器的两个端口一个是单纤,一个是双纤,实现双纤到单纤的转换。

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3.波段转换收发器

WDM 光放大中继器系列(OEO)的最大特点是能在不改变数据/信号内容的前提下,通过不同的波长对信号进行接收、放大和重新发射。如今,波长的转换只能通过WDM 光放大中继器系列(OEO)来实现。WDM光放大中继器系列(OEO)像再生器一样工作,将光输入信号转换为电信号,通过一个新的电脉冲振幅和波形,生成一个输入信号的逻辑副本,并利用这一电信号驱动发射器产生出一个具有新的波长的光信号。

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四、收发器中的单模多模、单纤双纤

单模多模是取决于光缆,单纤双纤是指一芯光纤传输或者是两芯光纤传输;单模是指采用的是单模光缆,单纤收发器是只用一根芯,两端都接这根芯,两端的收发器采用不同的光波长,所以能在一根芯里传输光信号。双纤收发器就是采用了两根芯,一根发送一根接收,一端是发的另一端就必须插在收的口,就是两端要交叉。

1.单模和多模有什么区别么?

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单模光纤(Single Mode Fiber)以一种模式传输,纤芯为9μm,速率在100M/s或1G/s,传输距离5km以上,光源为激光光源。线缆颜色多为黄色,连接头多为蓝色或绿色,适用波长为1310nm~1550nm;

多模光纤(Multi Mode Fiber)支持多种模式传输,纤芯为50μm/62.5μm,典型速率为100M/s,传输距离可达2km,1 G/s可达1000m,10 G/s可达550m,光源为LED光源。线缆颜色千兆多位橙色、万兆多为水蓝色,连接头多位灰白色,适用波长为850nm/1310nm。

2.单模单纤光纤收发器

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单模收发器是指采用的是单模光缆,单纤收发器既要实现发射功能又要实现接收功能,它使用的波分复用技术,将两束不同波长的光信号在一根光纤传输从而实现的发送与接收。所以单模单纤收发器它是通过一芯光纤来传输,那么发射和接收光都是同时通过一根光纤芯来传输。这样的情况,要实现正常通讯就必须用到2种波长的光来区分。

因此单模单纤收发器的光模块发射光波长就有2个,一般是1310nm/1550nm和1550nm/1310nm,这样一对收发器的互连的2端就会存在区别:

一端收发器发射1310nm,接收1550nm。另一端则是发射1550nm,接收1310nm,那么方便用户区分,一般就会用字母来代替。就出现了A端(1310nm/1550nm),B端(1550nm/1310nm)。用户使用必须AB配对使用,不可AA或者BB连接。AB端只有单纤光纤收发器才会使用到。

3.单模双纤光纤收发器

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双纤收发器就是采用了两根芯,一根发送一根接收,一端是发的另一端就必须插在收的口,就是两端要交叉。

双纤收发器有TX口(发射口)与RX口(接收口),两个口都是发射一样的波长1310nm,接收也都是1310nm,所以接线时采用的平行的两根光纤交叉连接。

4.多模双纤收发器

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5. 单模单纤收发器与单模双纤收发器的区别及作用

当光纤收发器内嵌光模块时,光纤收发器按照所连接的光纤跳线的纤芯的数量的不同分为单纤收发器与双纤收发器。其中单纤收发器连接的光纤跳线的线性为一个纤芯,这一个纤芯既负责传输数据又负责接收数据;而双纤收发器所连接的光纤跳线的线性为两个纤芯,其中一个纤芯负责传输数据,另一个纤芯负责接收数据。

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当光纤收发器没有内嵌光模块时,需要根据所插入的光模块来区分是单纤收发器还是双纤收发器。当光纤收发器内插入的是单纤双向光模块,即接口为单工类型时,此光纤收发器为单纤收发器;当光纤收发器内插入的是双纤双向光模块,即接口为双工类型时,此收发器为双纤收发器。

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6.网络光纤收发器用单模单纤的好还是单模双纤的好?
当然是单模的好,单模光功率的光衰减很小,如果采用1310nm的话,在单模光纤中衰减为 0.4-0.45dB/km,如果用1550nm的波长的话 ,衰减为 0.2-0.25dB/km。
如果是10km的话其实用单模激光器在多模光纤里传输也没问题,虽然衰减大了点,用25或40km的激光模块就搞定。
注:单模接口可以在多模光纤里传输,但是多模接口不能在单模光纤里传输.

7.单模单纤收发器和单模双纤收发器可以互连吗?

不能连接,因为双纤收发器是通过两根光纤传输,每根光纤都是单向传输,采用的波长是1310nm一种。单纤收发器是通过一根光纤双向传输,采用2个波长,分别是1310nm与1550nm.

8.两个单模单纤光纤收发器都是A端或者B端能连接吗?

单模单纤的收发器如果都是A端或者B端的话是不能成对使用的,因为单纤传输的是通过过2个波长进行双向传输;A端是1310nm波长发射,1550nm波长接收,B端反之。在传输的时候必须保证发射和接收都是同一波长。所以如果都A或者B的话,发射和接收的波长则一样。不能通信光纤收发器互联的情况很多,建议大家尽量选择相同厂家;相同型号系列配对使用,不要混搭。

五、单模单纤收发器的指示灯问题

光纤收发器指标灯所标示的工作状态:

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正常收发器的状态(上下两排指示灯常亮,中间指示灯闪烁):

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光纤收发器接收端(B)双绞线(网线)链路出问题:

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光纤收发器发射端(A)双绞线(网线)链路出问题:

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光纤链路不通,如下图所示,由于光纤收发器电源指示灯亮,可以看出可能是光纤出现问题,也可能是收发器A、B光纤接口出现问题,如果收发器A电源指示灯不亮,则可能出现的问题如下图所示:

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仅电源指示灯亮的故障:

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总结:通过实验FDX指示灯的亮灭跟双绞线的通断及工作模式有关。在出现问题后,我们一般是先将收发器的电源断一下,然后再接入,看看问题是否消失,或者用相应的收发器替换一下。这样可快速排除收发器本身的问题,从而快速找到故障原因。



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