Optički primopredajnici smanjuju gubitak signala

 

Degradacija signala uvijek je bila najveća glavobolja u-prijenosu podataka na velike udaljenosti. Radio sam s mrežnim instalacijama gdje bakreni kabeli nisu mogli prenositi podatke dalje od 100 metara bez značajnog pada kvalitete. Eto gdjeoptički primopredajnicidolaze u obzir, a iskreno, razlika je noć i dan.

 

Zašto je gubitak signala važan

 

Evo stvari koju većina ljudi ne shvaća-svaki metar kabela ponaša se poput malenog otpornika. S tradicionalnim bakrom, borite se protiv same fizike. Električni signali slabe dok putuju, hvataju smetnje od obližnjih kabela i dok stignu na odredište? Pa, recimo samo da primatelj ne dobiva ono što ste poslali.

Ali svjetlost ne mari za elektromagnetske smetnje. Anoptički primopredajnikpretvara električne signale u optičke, šaljući ih kroz vlakno skoro brzinom svjetlosti (u redu, oko 200 000 km/s u vlaknu, ali tko broji). Ljepota je u tome što fotoni ne gube energiju na isti način kao elektroni na udaljenosti.

 

 

Brojke ne lažu

 

Izvukao sam neke-podatke iz stvarnog svijeta iz nedavnog projekta podatkovnog centra. Standardni Cat6 kabel? Gledate otprilike 20-30 dB gubitka po kilometru na 1 GHz. Jedno{10}}modno vlakno s kvalitetnim primopredajnicima? Možda 0,3-0,5 dB/km na valnoj duljini od 1550nm. To nije samo bolje - to je u potpuno drugoj ligi.

Jedan projekt koji smo radili prošle godine uključivao je mrežu kampusa dugu 15 kilometara. S bakrenim repetitorima, trebalo bi nam 7-8 srednjih točaka pojačanja. Korištenje vlakana i pravilnoprimopredajnici, išli smo od točke-do-točke. Nula repetitora. Početna investicija bila je veća, naravno, ali sami troškovi održavanja su isplatili razliku u manje od dvije godine.

 

Kako oni zapravo rade

 

 

Unutar ovih modula-a ja sam ih otvorio više od nekoliko tijekom sesija rješavanja problema-imate dvije glavne komponente koje rade zajedno. Strana odašiljača uzima vaš električni signal i koristi lasersku diodu (ili LED za kraće udaljenosti) za stvaranje svjetlosnih impulsa. Prijemna strana radi suprotno, koristeći fotodiodu za pretvaranje dolazne svjetlosti natrag u električnu struju.

Pametan dio? Moderni primopredajnici uključuju nešto što se zove digitalna dijagnostika. Možete pratiti razine optičke snage u stvarnom-vremenu, što znači da točno znate kada kvaliteta signala počne padati prije nego što to postane problem. Spasio je našu slaninu više puta nego što mogu izbrojati.

 

Izvedba na udaljenosti koja je zapravo bitna

 

Moduli kratkog{0}}dometa (850nm multimode) obično dobro podnose 300-550 metara. Koristimo ih stalno za poslužitelj-za-prebacivanje veza unutar polica. Ali ovdje postaje zanimljivo--jednomodne verzije dugog dosega od 1310 nm ili 1550 nm? Vidio sam certificirane vožnje veće od 80 kilometara s jačinom signala koja je još uvijek unutar prihvatljivih parametara.

Postoji jedna instalacija koja povezuje dvije zgrade u malom gradu. Devetnaest kilometara vlakana, 10GBASE-LR primopredajnici na svakom kraju, a stopa pogreške u bitovima ostaje ispod 10^-12. Probaj to s bakrom. Ozbiljno, pokušajte.

 

Što zapravo izbjegavate

 

Fluktuacije temperature jedva dodiruju optičke signale u usporedbi s bakrom. Pratio sam veze koje prolaze putevima koji nisu-klimatski-kontrolirani gdje temperatura okoline varira od 40 stupnjeva između dana i noći. Električni priključci u blizini pokazuju primjetnu varijaciju performansi. Vlaknaste veze? Stabilan kao podloga.

Preslušavanje je još jedan-problem. Spojite 288 vlakana zajedno u jedan kabel-bez problema. Pokušajte povezati toliki broj bakrenih parica bez specijalizirane zaštite i zapravo ste stvorili farmu antena. Svaki par ometa svoje susjede, a signal kvalitete tenkova.

 

 

Realnost troškova (jer je proračun bitan)

 

Gledajte, neću se pretvarati da su primopredajnici jeftini. Kvalitetan 10G SFP+ modul košta 200-500 USD, ovisno o marki i specifikacijama. Ali ovdje je važan izračun: tijekom 10-godišnje primjene, trošite možda 50 USD godišnje po primopredajniku kada uračunate stope zamjene. Usporedite to s potrošnjom energije bakrenih repetitora (otprilike 15-30 vata svaki), plus troškovi hlađenja, plus posjeti za održavanje. Otopina s vlaknima obično se pokvari oko 3-4 godine, a zatim štedi novac svake godine kasnije.

 

Praktične stvari o instalaciji o kojima nitko ne govori

 

Čistoća konektora je ključna i često se zanemaruje. Mrvica prašine na kraju vlakna-govorimo o mikroskopskim česticama-može uzrokovati gubitak od 1-2 dB ili više. Uvijek držim sredstva za čišćenje u svom priboru jer sam vidio kako potpuno novi kabeli dolaze prljavi ravno iz pakiranja.

Također, radijus savijanja važniji je nego što većina instalatera misli. Vlakno može podnijeti malo savijanja, ali preoštro ga presavijte i uvodite mikrofrakture koje raspršuju svjetlost. Signal bi u početku mogao raditi, ali šest mjeseci kasnije rješavate problem tajanstvenog gubitka paketa.

 

Gdje ova tehnologija stvarno blista

 

Podatkovni centri koji pokreću veze 400G i 800G apsolutno zahtijevaju optički prijenos. Jednostavno ne postoji alternativa bakru pri tim brzinama na značajnim udaljenostima. Čak i 100G Ethernet dostiže možda 10 metara na specijaliziranim twinax kabelima, i to ga gura.

Davatelji telekomunikacijskih usluga koriste optičkiprimopredajniciveć desetljećima, ali ono što se promijenilo je cijena. Ono što je nekada bila samo telekomunikacijska-tehnologija sada je standard u poslovnim mrežama, kampusima, čak i nekim-kućnim instalacijama vrhunske kvalitete.

 

Budućnost izgleda još bolja

 

Moduli sljedeće-generacije guraju se preko 1 Tbps po valnoj duljini koristeći napredne sheme modulacije. Tvrtke sada rade na priključnim 1.6T primopredajnicima. Fizika prijenosa svjetlosti daje nam više prostora za povećanje brzine nego što bi bakar ikada mogao.

Osim toga, stvarna optička infrastruktura često može podržavati brže primopredajnike bez zamjene. Nadogradio sam mreže s 1G na 10G na 40G koristeći ista vlakna, samo sam zamijenio primopredajne module. To je fleksibilnost nadogradnje koju ne dobivate s bakrom.

 

Zaključak s terena

 

Nakon što sam godinama radio s obje tehnologije, mogu vam reći da smanjenje gubitka signala iz optičkih primopredajnika nije samo poboljšanje specifikacije-to je razlika između mreže koja jedva funkcionira i one koja samo radi. Sam faktor pouzdanosti opravdava ulaganje u većini scenarija gdje udaljenost prelazi 100 metara ili brzine prelaze 1 Gbps.

Tehnologija nije savršena. Potrebno vam je pažljivije rukovanje, konektori zahtijevaju održavanje, a početni troškovi su veći. Ali za integritet signala na udaljenosti? Ništa drugo nije blizu. Čak ni na istom igralištu.