Оптичні трансивери зменшують втрату сигналу

 

Погіршення сигналу завжди було найбільшим головним болем-під час передавання даних на великі відстані. Я працював із мережевими інсталяціями, де мідні кабелі не могли передати дані на відстань понад 100 метрів без значного зниження якості. Ось деоптичні трансиверивступають у гру, і, чесно кажучи, різниця ніч і день.

 

Чому втрата сигналу важлива

 

Ось чого більшість людей не усвідомлює-кожен метр кабелю діє як крихітний резистор. З традиційною міддю ви боретеся з самою фізикою. Електричні сигнали слабшають під час подорожі, сприймають перешкоди від найближчих кабелів, і до того часу, коли вони досягають місця призначення? Ну, скажімо, одержувач не отримує те, що ви надіслали.

Але світло не хвилює електромагнітні перешкоди. Аноптичний трансиверперетворює електричні сигнали в оптичні, надсилаючи їх через волокно зі швидкістю майже світла (гаразд, приблизно 200 000 км/с у волокні, але хто рахує). Принадність тут полягає в тому, що фотони не втрачають енергію так само, як електрони на відстані.

 

 

Цифри не брешуть

 

Я отримав деякі реальні-дані з нещодавнього проекту центру обробки даних. Стандартний кабель Cat6? Ви бачите приблизно 20-30 дБ втрат на кілометр на 1 ГГц. Одномодове{10}}волокно з якісними трансиверами? Можливо, 0,3-0,5 дБ/км на довжині хвилі 1550 нм. Це не просто краще – це зовсім інша ліга.

Один проект, який ми реалізували минулого року, стосувався мережі кампусу протяжністю 15 кілометрів. З мідними повторювачами нам знадобилося б 7-8 проміжних точок підсилення. Використання клітковини і правильнетрансивери, ми йшли від точки-до-точки. Нуль повторювачів. Звичайно, початкові інвестиції були вищими, але лише витрати на технічне обслуговування окупили різницю менш ніж за два роки.

 

Як вони насправді працюють

 

 

Усередині цих модулів-і я зламав більше ніж кілька під час сеансів усунення несправностей-у вас є два основні компоненти, які працюють разом. Сторона передавача приймає ваш електричний сигнал і використовує лазерний діод (або світлодіод для коротших відстаней) для створення світлових імпульсів. Сторона приймача робить навпаки, використовуючи фотодіод для перетворення вхідного світла назад в електричний струм.

Розумна частина? Сучасні трансивери включають так звану цифрову діагностику. Ви можете контролювати рівні оптичної потужності в реальному-часі, що означає, що ви точно знаєте, коли якість сигналу починає падати, перш ніж це стане проблемою. Це врятувало наш бекон більше разів, ніж я можу порахувати.

 

Ефективність на відстані, яка насправді має значення

 

Коротко{0}}модулі (850 нм багатомодові) зазвичай добре справляються з 300-550 метрами. Ми постійно використовуємо їх для серверів-для-перемикання підключень у стійках. Але ось що стає цікавим-з-одномодовими версіями з довгим радіусом дії 1310 нм або 1550 нм? Я бачив сертифіковані пробіги понад 80 кілометрів із потужністю сигналу, яка залишалася в межах допустимих параметрів.

Є одна інсталяція, яка з’єднує дві будівлі в маленькому місті. Дев’ятнадцять кілометрів оптоволокна, трансивери 10GBASE-LR на кожному кінці, а частота помилок у бітах залишається нижче 10^-12. Спробуйте це з міддю. Серйозно, спробуйте.

 

Чого ви насправді уникаєте

 

Коливання температури майже не торкаються оптичних сигналів порівняно з міддю. Я спостерігав за зв’язками, що проходять не-клімат-шляхами, де температура навколишнього середовища коливається на 40 градусів між днем ​​і ніччю. Електричні з’єднання поблизу демонструють помітні зміни продуктивності. Оптоволоконні зв'язки? Стійкий, як підстилка.

Перехресні перешкоди – ще одна не-проблема. З’єднайте 288 волокон в один кабель-без проблем. Спробуйте об’єднати стільки мідних пар без спеціального екранування, і ви фактично створили антенну ферму. Кожна пара заважає своїм сусідам і сигналізує якісно бакам.

 

 

Реальність вартості (оскільки бюджет має значення)

 

Слухай, я не буду вдавати, що трансивери дешеві. Якісний модуль 10G SFP+ коштує 200-500 доларів залежно від марки та характеристик. Але ось розрахунок, який має значення: протягом 10 років розгортання ви витрачаєте, можливо, 50 доларів на рік на трансивер, враховуючи коефіцієнти заміни. Порівняйте це з енергоспоживанням мідних повторювачів (приблизно 15-30 Вт кожен), плюс витрати на охолодження, плюс відвідування технічного обслуговування. Оптоволоконний розчин зазвичай стає рентабельним приблизно через 3-4 роки, а потім щороку економить гроші.

 

Практичний монтаж, про який ніхто не говорить

 

Чистота роз’єму має вирішальне значення, і на неї часто не звертають уваги. Порошинка на кінці волокна-ми говоримо про мікроскопічні частинки-може спричинити втрату 1-2 дБ або більше. Я завжди зберігаю засоби для чищення у своєму наборі, тому що бачив, як новенькі кабелі потрапляють брудними прямо з упаковки.

Крім того, радіус вигину має більше значення, ніж думають більшість монтажників. Волокно може витримати певний вигин, але якщо його перегнути занадто різко, ви введете мікротріщини, які розсіюють світло. Спочатку сигнал може працювати, але через шість місяців ви вирішуєте таємничу втрату пакетів.

 

Де ця технологія справді сяє

 

Центри обробки даних, що працюють на каналах 400G і 800G, абсолютно потребують оптичної передачі. На таких швидкостях на значних відстанях просто немає альтернативи міді. Навіть 100G Ethernet досягає максимуму на відстані 10 метрів на спеціалізованих кабелях twinax, і це ще більше.

Провайдери телекомунікацій використовують оптикутрансиверипротягом десятиліть, але що змінилося, так це вартість. Те, що раніше було лише телекомунікаційною-технологією, тепер є стандартом у корпоративних мережах, розгортаннях на кампусах і навіть у деяких високоякісних-домашніх інсталяціях.

 

Майбутнє виглядає ще краще

 

Модулі наступного-покоління перевищують 1 Тбіт/с на довжину хвилі за допомогою передових схем модуляції. Зараз компанії працюють над підключеними трансиверами 1.6T. Фізика пропускання світла дає нам більше можливостей для збільшення швидкості, ніж мідь.

Крім того, фактична оптоволоконна інфраструктура часто може підтримувати швидші трансивери без заміни. Я оновив мережі з 1G до 10G до 40G, використовуючи ті самі канали оптоволокна, лише замінивши модулі трансивера. Це гнучкість оновлення, яку ви не отримуєте з міддю.

 

Підсумок з поля

 

Після багатьох років роботи з обома технологіями я можу сказати вам, що зменшення втрати сигналу від оптичних приймачів-передавачів – це не лише вдосконалення технічних характеристик-це різниця між мережею, яка майже не працює, і тією, яка просто працює. Сам по собі фактор надійності виправдовує інвестиції в більшості сценаріїв, коли відстань перевищує 100 метрів або швидкість перевищує 1 Гбіт/с.

Технологія не ідеальна. Потрібне більш дбайливе поводження, роз’єми вимагають обслуговування, а початкові витрати зростають. Але для цілісності сигналу на відстані? Більше нічого не наближається. Навіть не на тому ж стадіоні.