多くの場合、光ファイバに出会ったことのないおなじみのシステム管理者は、接続を確立するためにどのような機器が必要であるかについて質問します。 少し読んだ後、光トランシーバが必要であることが明らかになります。 このレビュー記事では、情報を送受信するための光学モジュールの主な特徴を記述し、その使用に関連する主なポイントを説明し、それらに多くの視覚画像を添付します。 注意、大量の交通渋滞で、私は自分の写真をたくさん撮った。

何と理由

今日、光ファイバーを介して接続する機能を提供するイーサネットネットワークのデータ伝送用のほとんどすべてのネットワーク機器には、光ポートがあります。 ファイバーを既に接続できる光モジュールをインストールします。 光送信機（レーザー）と受信機（光検出器）が各モジュールに組み込まれています。 それらを使用した古典的なデータ伝送では、2本の光ファイバーを使用することになっています。1本は受信用、もう1本は送信用です。 次の図は、光ポートとインストール済みモジュールを備えたスイッチを示しています。







これらの小さな電子機器については、さらに説明します。

光モジュールの種類

定期的に、特定の状況でどのような種類の光トランシーバーが必要かという疑問が生じます。 あなたの目の前に価格表があれば、あなたの目はあらゆる種類の名前の豊富からちょうど走ります。 モジュールの名前に含まれるさまざまな文字と数字の意味と、必要なモジュールを明確にしようと思います。 光モジュールは、フォームファクター（GBIC、SFP、X2 ...）、技術の種類（「直接」、CWDM、WDM、DWDM ...）、電力（ディーゼル）、コネクター（FC、LC、SC）が異なります。

さまざまなフォームファクター

まず第一に、モジュールはフォームファクターが異なります。 さまざまなオプションについて少しお話します。

GBIC

GigaBit Interface Converterは、2000年代に積極的に使用されました。 業界で最初に標準化されたモジュール形式。 マルチモードファイバを介した伝送に非常によく使用されます。 現在、そのサイズのために実際には使用されていません。 私はまだCEFがサポートされていない古いtsiska 3500を1つ持っており、これらのモジュールを使用できます。 次の図は、2つのGBICモジュール1000Base-LXおよび1000Base-Tを示しています。

Sfp

Small Form-factor Pluggable、GBICの後継。 おそらくこれまでで最も一般的な形式で、サイズが小さいためはるかに便利です。 このフォームファクタにより、ネットワーク機器のポートの密度を大幅に高めることができました。 このようなサイズのおかげで、1つのユニットで1つの鉄に最大52個の光ポートを実現できるようになりました。 100Mビット、1000Mビットの速度でデータを転送するために使用されます。 次の図では、光ポートと1000Base-LXおよび1000Base-Tモジュールのペアを備えたスイッチ。

SFP +

プラグイン可能なスモールフォームファクターの強化。 これらのSFPサイズは同じです。 同様のサイズにより、従来のSFPおよびSFP +をサポートするポートを備えた機器を作成できました。 このようなポートは、1000Base / 10GBaseモードで動作できます。 長距離CWDMモジュールのみが、ラジエーターのために長さが長くなっています。 10ギガビットの速度でデータを転送するために使用されます。 小さいサイズにはいくつかの特徴があります-長距離モジュールの場合、加熱が強すぎる場合があります。 したがって、80 kmを超える伝送用のモジュールはありません。 次の図では、2つのSFP +モジュール-CWDMと通常の10GEBase-LR：

XFP

10ギガビットスモールフォームファクタープラガブル。 SFP +と同様に、10ギガビットの速度でのデータ送信に使用されます。 しかし、以前のものとは異なり、少し広くなっています。 サイズが大きくなったことで、SFP +と比較して、長距離の腰痛に使用できるようになりました。 以下は、XFPがインストールされたHuawei用の追加ボードと、そのようなモジュールのカップルです。

ゼンパック

主にシスコ機器で使用されるモジュール。 10ギガビットの速度でデータを転送するために使用されます。 現在では、時折使用できるようになり、古いラインのルーターで使用される場合があります。 また、このようなモジュールは、10GBase-CX4銅線の接続に使用できます。 残念ながら、XENPAKモジュール10GEBase-LRが1つしかなく、古いCisco WS-X6704-10GEボードしかありませんでした。

X2

XENPAK形式モジュールのさらなる開発。 多くの場合、X2コネクタにTwinGigモジュールをインストールできます。X2コネクタには、すでに2つのSFPモジュールをインストールできます...これは、機器に1GE光ポートがない場合に必要です。 基本的に、X2フォームファクターはCiscoを使用します。 X2-SFP +（XENPACK-to-SFP +）アダプターが販売されています。 興味深いことに、このようなキット（アダプター+ SFP +モジュール）は、1つのX2モジュールよりも安価です。

残念ながら、手に持っているのはアダプターだけですが、これらのモジュールの外観とサイズを理解するには、これで十分です。 次の図では、SFP +モジュールが挿入されたX2-SFP +アダプター。







ただし、興味がある場合は、このコネクタの写真と機能をご覧ください。



はい、比較的新しいフォームファクター（QSFP、QSFP +、CFP）には触れませんでした。 現時点では、あまり一般的ではありません。

異なる基準

ご存じのように、802.3委員会はさまざまなイーサネット標準を採用しました。 したがって、光モジュールはそれらの1つをサポートします。 イーサネット標準による優れたベビーベッドはこちらです。 現在、次のタイプが主に一般的です。

• 100Base-LX-10kmあたりファイバーあたり100メガビット
• 100Base-T-100 mあたり100メガビットの銅
• 1000Base-LX-10 kmでファイバーあたり1000メガビット
• 1000Base-T-100 mあたり1000メガビットの銅
• 1000Base-ZX-70 kmあたりシングルモードファイバーで1000メガビット
• 10GBase-LR-10 kmあたりのシングルモードファイバで10 GE
• 10GBase-ER-40kmのシングルモードファイバで10GE

もちろん、40GEや100GEなど、他の規格の光モジュールもあります。 プロバイダーネットワークで使用される主なタイプをリストしました。 通常、名前または仕様には、このモジュールまたはそのモジュールが機能する標準に従って記述されています。 ただし、この標準がモジュールのインストール先のハードウェアポートをサポートしているかどうかを確認することは依然として重要です。 たとえば、100Base-LXは、1000Base-LXのみをサポートするスイッチポートでは起動しません。 この機能も考慮する必要があります。

スペクトル多重化の使用

上記の光モジュールは、主に1310 nmまたは1550 nmの波長で2本のファイバ（1本は送信用、もう1本は受信用）で信号を送信します。 ブロードバンド光検出器（すべてを受け入れる）と、特定の波長で放射するレーザー（もちろん）があります。 しかし、波長の高密度化を使用することは可能です。 これにより、より少ないファイバーを使用して複数のチャネルを編成できるため、1本のファイバーのスループットが向上します。

WDM

このようなモジュールはペアで機能し、信号は1310 nmの波長で送信され、もう1つは1550 nmの波長で送信されます。 これにより、2本のファイバーではなく1本のファイバーを使用して1つのチャネルを編成できます。 そのようなモジュールの受信機はブロードバンドのままです。 1GEと10GEの両方があります。 以下は、LCおよびSCパッチコードを接続するためのさまざまなコネクタを備えたWDMモジュールのペアの写真です。







ほとんどの場合、短距離用にWDMモジュールを使用することをお勧めします。 それらの価格はそれほど高くありません（モジュールあたり1,000ルーブル対通常の500ルーブル）。 その理由は、ファイバー全体を保存し、その上で別の同じチャネルをドライブできるからです。 もちろん、繊維を節約する方法は他にもあります。

Cwdm

WDMテクノロジーのさらなる開発。 これを使用すると、1本のファイバーで最大8つのデュプレックスチャネルを実現できます。 これらの目的のために、CWDMマルチプレクサーが使用されます（プリズムを内部に持つ受動デバイス。1270nmから1610 nmの範囲で20 nm刻みで色ごとに信号を分割できます）。 このために、特別なCWDMモジュールも使用されます。一般的な人々では「カラー」と呼ばれ、特定の波長で信号を送信します。 同時に、それらの受信機はブロードバンドです。 また、このような光学モジュールは、長距離（最大160 km）での伝送用に製造されることがよくあります。 次の図は、CWDM-SFPの小さなセットを示しています。このセットでは、マルチプレクサを使用して、単一のファイバで2GEを上げることができます。







ご覧のとおり、誰もが異なるアーチを持っています。 波長に応じて、モジュールには独自の色が付いています。 残念ながら、それらはすべてのメーカーで異なります。



ここに、 光学予算の概念があります 。 確かに、彼の計算はこの記事の範囲外です。 つまり、使用可能なポートが多いほど、多重化できるチャネルが多くなるほど、減衰が大きくなります。 さらに、波長が異なると、送信信号の1キロメートルあたりの減衰量が異なります。 また、繊維の種類も考慮する必要があります...



このようなモジュールを選択する方法、波長の交差点、不要な長さ、ADD / DROPモジュールについて多くのことを書くことができます。 しかし、これは別の問題です。

コネクター

ここで、光パッチコードを接続します。 現在、光モジュールは、主にSCとLCの2種類のコネクタを使用しています。 ラフと専門用語-大小の正方形。 SCコネクタ付きのパッチコードがある場合は、LCコネクタに接続しないことは明らかです。 パッチコードを変更するか、アダプターアダプターを取り付ける必要があります。 ほとんどの場合、SFPモジュールにはLCコネクタがあり、X2 / XENPAK-SCがあります。 上記の画像では、さまざまなコネクタを備えたモジュールがすでにありました。

いくつかの機能

光モジュールはアクティブな機器であり、電気を必要とし、熱を発生します。 これは、機器を主電源に接続するときに考慮する必要があります。 また、眼球への強力なモジュールで満たされたスイッチには、追加の冷却が必要になる場合があります。



レーザーが光学モジュールに組み込まれていることを忘れないでください。また、いくつかの安全上の注意事項に従ってください。 もちろん、ほとんどの場合、それらは弱い電力のために脅威をもたらしませんが、長距離の強力な10GEモジュールが指を減衰器として使用すると、網膜を完全に燃やしたり、やけどをしたりする場合があります。



最新の光学モジュールには、 DDM（デジタル診断監視）機能があります。いくつかのセンサーが組み込まれており、いくつかのパラメーターの現在の値を確認できます。 モジュールがインストールされている機器のインターフェースを調べます。 あなたにとって最も重要なパラメータは、現在の受信電力と温度です。



ネットワーク機器のメーカーの多くは、自社の機器でサードパーティのモジュールを使用することを禁止しています。 少なくとも以前は、シスコは実行を許可せず、単純に動作しませんでした。 現在、狭い範囲では、サードパーティのデバイスを使用できるようにするチームが知られています。シスコはこの問題に対する感度が低下しています。 ただし、必要に応じて、任意のモジュールを再フラッシュでき、特別なプログラマーが販売されています。



十分な電力の信号がモジュールに到着すると、（ほとんどの場合）機器のポートが点灯します。 2つの2ファイバモジュールを単一のパッチコード（受信と送信のみ）で接続すると、片側でポートが点灯しますが、何も機能しません。



はい、力は弱いだけではありません。 信号が強すぎる場合、光検出器を焼くことができます。 これは通常、距離が80 kmを超える長距離の強力なモジュールに適用されます。 電力を削減するには、特別な減衰器を使用します。 実験室で行う場合は、ペンまたは鉛筆にパッチコードを数回巻くだけで済みます。

結論として

まあ、それだけです。 ここに表示される情報は、必要なモジュールを選択するときに迷子にならないように十分です。 主な特徴を忘れないことが重要です。

1. フォームファクター
2. 標準（速度）
3. スペクトル圧縮とパワー
4. コネクター

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1. モジュール内部に関する長良記事
2. プロセス物理学に関するナガの記事
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4. スペクトル多重化については悪くない