Bộ thu phát quang giảm mất tín hiệu

 

Suy giảm tín hiệu luôn là vấn đề đau đầu nhất khi truyền dữ liệu đường dài. Tôi đã làm việc với các hệ thống cài đặt mạng trong đó cáp đồng không thể đẩy dữ liệu vượt quá 100 mét mà không làm giảm chất lượng đáng kể. Đó là nơimáy thu phát quangbắt đầu chơi, và thành thật mà nói, sự khác biệt là ngày và đêm.

 

Tại sao mất tín hiệu lại quan trọng

 

Đây là điều mà hầu hết mọi người không nhận ra-mỗi mét cáp hoạt động giống như một điện trở nhỏ. Với đồng truyền thống, bạn đang đấu tranh với chính vật lý. Tín hiệu điện yếu đi khi chúng di chuyển, gây nhiễu từ các dây cáp gần đó và khi chúng đến đích? Chà, giả sử người nhận không nhận được những gì bạn đã gửi.

Nhưng ánh sáng không quan tâm đến nhiễu điện từ. MỘTmáy thu phát quangchuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang, gửi chúng qua sợi quang với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng (được thôi, khoảng 200.000 km/s trong sợi quang, nhưng ai mà đếm được). Điều hay ở đây là các photon không bị mất năng lượng giống như cách các electron làm khi đi xa.

 

 

Những con số không nói dối

 

Tôi đã lấy một số dữ liệu-thực tế từ một dự án trung tâm dữ liệu gần đây. Cáp Cat6 tiêu chuẩn? Bạn đang thấy mức suy hao khoảng 20-30 dB trên mỗi km ở tốc độ 1 GHz. Sợi quang đơn chế độ có bộ thu phát chất lượng? Có thể 0,3-0,5 dB/km ở bước sóng 1550nm. Điều đó không chỉ tốt hơn mà còn ở một giải đấu hoàn toàn khác.

Một dự án chúng tôi thực hiện năm ngoái liên quan đến mạng lưới khuôn viên trải dài 15 km. Với các bộ lặp đồng, chúng ta sẽ cần 7-8 điểm khuếch đại trung gian. Sử dụng chất xơ và đúng cáchmáy thu phát, chúng tôi đã đi-tới{1}}điểm. Không lặp lại. Chắc chắn, khoản đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng chỉ riêng chi phí bảo trì đã bù đắp cho khoản chênh lệch trong vòng chưa đầy hai năm.

 

Chúng thực sự hoạt động như thế nào

 

 

Bên trong các mô-đun này-và tôi đã mở được nhiều mô-đun trong các phiên khắc phục sự cố-về cơ bản bạn có hai thành phần chính hoạt động cùng nhau. Phía máy phát lấy tín hiệu điện của bạn và sử dụng diode laser (hoặc đèn LED cho khoảng cách ngắn hơn) để tạo ra các xung ánh sáng. Phía thu thực hiện ngược lại, sử dụng photodiode để chuyển đổi ánh sáng tới thành dòng điện.

Phần thông minh? Máy thu phát hiện đại bao gồm một thứ gọi là chẩn đoán kỹ thuật số. Bạn có thể theo dõi mức công suất quang theo thời gian thực-, nghĩa là bạn biết chính xác thời điểm chất lượng tín hiệu bắt đầu giảm trước khi nó trở thành vấn đề. Nó đã cứu thịt xông khói của chúng tôi nhiều lần đến mức tôi không thể đếm được.

 

Hiệu suất khoảng cách thực sự quan trọng

 

Mô-đun phạm vi tiếp cận ngắn (đa chế độ 850nm) thường xử lý tốt ở phạm vi 300-550 mét. Chúng tôi sử dụng những thứ này liên tục để máy chủ-để-chuyển đổi kết nối trong giá đỡ. Nhưng đây là nơi thú vị đối với các phiên bản chế độ đơn 1310nm hoặc 1550nm đạt được{8}}dài hạn{11}}thú vị? Tôi đã thấy những lần chạy được chứng nhận vượt quá 80 km với cường độ tín hiệu vẫn nằm trong giới hạn chấp nhận được.

Có một hệ thống lắp đặt kết nối hai tòa nhà trong một thành phố nhỏ. Mười chín km cáp quang, bộ thu phát 10GBASE-LR ở mỗi đầu và tỷ lệ lỗi bit luôn ở mức dưới 10^-12. Hãy thử điều đó với đồng. Nghiêm túc mà nói, hãy thử nó.

 

Những gì bạn thực sự đang tránh

 

Biến động nhiệt độ hầu như không chạm vào tín hiệu quang so với đồng. Tôi đã theo dõi các liên kết chạy qua các đường dẫn không-khí hậu{2}}không được kiểm soát, nơi nhiệt độ xung quanh dao động 40 độ giữa ngày và đêm. Các kết nối điện gần đó cho thấy sự thay đổi hiệu suất đáng chú ý. Các liên kết sợi? Ổn định như nền tảng.

Nhiễu xuyên âm là một-vấn đề khác. Bó 288 sợi cáp lại với nhau trong một sợi cáp-không thành vấn đề. Hãy thử bó nhiều cặp đồng đó mà không có lớp che chắn chuyên dụng và về cơ bản bạn đã tạo được một cụm ăng-ten. Mỗi cặp gây nhiễu với các nước láng giềng và truyền tín hiệu đến chất lượng xe tăng.

 

 

Thực tế chi phí (Vì vấn đề ngân sách)

 

Nghe này, tôi sẽ không giả vờ là máy thu phát rẻ tiền. Một mô-đun 10G SFP+ chất lượng có giá từ 200-500 USD tùy thuộc vào thương hiệu và thông số kỹ thuật. Nhưng đây là phép tính quan trọng: trong thời gian triển khai 10 năm, bạn có thể chi tiêu khoảng 50 USD mỗi năm cho mỗi bộ thu phát khi tính đến tỷ lệ thay thế. So sánh mức tiêu thụ điện năng của các bộ lặp đồng (khoảng 15-30 watt mỗi bộ), cộng với chi phí làm mát và các lần bảo trì. Giải pháp cáp quang thường hòa vốn vào khoảng năm thứ 3-4, sau đó tiết kiệm tiền hàng năm sau đó.

 

Công cụ cài đặt thực tế Không ai nói đến

 

Độ sạch của đầu nối là rất quan trọng và thường bị bỏ qua. Một hạt bụi trên bề mặt sợi quang-chúng ta đang nói đến các hạt cực nhỏ-có thể gây tổn thất 1-2 dB trở lên. Tôi luôn giữ dụng cụ vệ sinh trong bộ dụng cụ của mình vì tôi đã thấy những dây cáp hoàn toàn mới bị bẩn ngay từ bao bì.

Ngoài ra, bán kính uốn cong quan trọng hơn hầu hết những người lắp đặt nghĩ. Sợi có thể chịu được một số uốn cong, nhưng bị xoắn quá mạnh và bạn đang tạo ra các vết nứt vi mô làm tán xạ ánh sáng. Tín hiệu ban đầu có thể hoạt động nhưng sáu tháng sau bạn sẽ khắc phục được sự cố mất gói bí ẩn.

 

Nơi công nghệ này thực sự tỏa sáng

 

Các trung tâm dữ liệu chạy liên kết 400G và 800G hoàn toàn yêu cầu truyền dẫn quang. Đơn giản là không có sự thay thế đồng nào ở tốc độ đó trên những khoảng cách có ý nghĩa. Ngay cả Ethernet 100G cũng có thể đạt khoảng cách tối đa 10 mét trên cáp đôi trục chuyên dụng và điều đó đang thúc đẩy nó.

Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đã và đang sử dụng quangmáy thu pháttrong nhiều thập kỷ nay, nhưng điều đã thay đổi là điểm chi phí. Những gì trước đây chỉ là công nghệ viễn thông-hiện đã trở thành tiêu chuẩn trong mạng doanh nghiệp, triển khai tại trường học, thậm chí một số-cài đặt cao cấp tại nhà.

 

Tương lai có vẻ còn tốt đẹp hơn

 

Các mô-đun thế hệ tiếp theo-đang đẩy tốc độ vượt quá 1 Tbps trên mỗi bước sóng bằng cách sử dụng các sơ đồ điều chế nâng cao. Các công ty hiện đang nghiên cứu các bộ thu phát 1.6T có thể cắm được. Tính chất vật lý của sự truyền ánh sáng mang lại cho chúng ta nhiều khoảng trống hơn để tăng tốc độ so với đồng.

Ngoài ra, cơ sở hạ tầng cáp quang thực tế thường có thể hỗ trợ các bộ thu phát nhanh hơn mà không cần thay thế. Tôi đã nâng cấp mạng từ 1G lên 10G lên 40G bằng cách sử dụng cùng một sợi quang, chỉ cần hoán đổi các mô-đun thu phát. Đó là sự nâng cấp linh hoạt mà đồng không thể có được.

 

Điểm mấu chốt từ hiện trường

 

Sau khi làm việc với cả hai công nghệ trong nhiều năm, tôi có thể cho bạn biết khả năng giảm suy hao tín hiệu từ bộ thu phát quang không chỉ là cải tiến về thông số kỹ thuật-mà đó là sự khác biệt giữa một mạng hầu như không hoạt động và một mạng chỉ hoạt động. Chỉ riêng yếu tố độ tin cậy đã chứng minh sự đầu tư trong hầu hết các trường hợp có khoảng cách vượt quá 100 mét hoặc tốc độ vượt quá 1 Gbps.

Công nghệ này không hoàn hảo. Bạn cần xử lý cẩn thận hơn, các đầu nối cần được bảo trì và chi phí ban đầu sẽ cao hơn. Nhưng để đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu theo khoảng cách? Không có gì khác đến gần. Thậm chí không ở trong cùng một sân bóng.