چگونه یک مبدل، داده‌ها را به نور تبدیل می‌کند؟

مشخصات ماژول فیبر نوری در شبکه

همانطور که قوانین راهنمایی برای رانندگی داریم، قوانین مشخصی نیز برای انتقال ترافیک نوری مورد نیاز است. به اینها پروتکل می گویند. در زیر، به ترتیب سه پروتکل کلیدی برای ذخیره سازی، داده و صدا را شرح می دهیم.

قوانین ارتباطات فیبر نوری

ورودی و خروجی فیبر یا FC؛ یک فناوری شبکه پرسرعت است که در درجه اول برای اتصال ذخیره سازی داده های کامپیوتری به سرورها استفاده می شود. کانال فیبر عمدتاً برای ذخیره سازی سازمانی استفاده می شود. شبکه های FC به عنوان یک مجموعه شناخته می شوند، زیرا به صورت یک سوئیچ بزرگ و هماهنگ عمل می کنند. ورودی و خروجی فیبر معمولاً داخل مراکز داده است.

کانال فیبر (FC) یک فناوری شبکه اتصال است که قادر به پشتیبانی از چندین پروتکل است که برای شبکه های فضای ذخیره سازی (SAN) استفاده می شود. استاندارد FC همان استانداردهای فناوری اطلاعات (INCITS) است.

اترنت: فناوری‌های شبکه‌ای است که عمدتاً برای اتصال تعدادی از سیستم‌های رایانه‌ای برای تشکیل یک شبکه محلی، با پروتکل‌هایی برای کنترل انتقال اطلاعات و جلوگیری از انتقال همزمان توسط دو یا چند سیستم استفاده می‌شوند.

شبکه های نوری SONET و (SDH) : SDH یک فناوری استاندارد برای انتقال داده های همزمان در رسانه های نوری و معادل بین المللی (SONET) است که در ایالات متحده و کانادا استفاده می شود. هر دو فناوری نسبت به تجهیزات سنتی سلسله مراتب دیجیتال “Plesiochronous Digital Hierarchy” (PDH) اتصال شبکه سریعتر و کم هزینه تر را ارائه می دهند.

از سیم برق تا نور (و دوباره)

برای انتقال ترافیک از طریق یک شبکه نوری، خواه FC، اترنت یا SONET/SDH باشد، به قطعه ای به نام فرستنده و گیرنده نوری نیاز است. فرستنده و گیرنده ها لیزرهای مخصوص طول موج هستند که سیگنال های داده های الکتریکی را از سوئیچ های داده به سیگنال های نوری تبدیل می کنند. سپس این سیگنال ها می توانند از طریق فیبر نوری منتقل شوند. هر جریان داده به سیگنالی با طول موج منحصر به فرد تبدیل می شود، به این معنی که در واقع یک رنگ نور منحصر به فرد است. سیگنال ها می توانند باند پهن 850 نانومتر، 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر، طول موج  CWDM یا DWDM  باشند – که در ادامه توضیح آن خواهد آمد -.

با توجه به خواص فیزیکی نور، هیچ کانالی نمی تواند در کانال بعدی تداخل ایجاد کند – آنها کاملاً از یکدیگر جدا هستند. هر کانال نسبت به سرعت و نوع داده شفاف است، به این معنی که هر ترکیبی از SAN، WAN، خدمات صوتی و تصویری را می توان به طور همزمان روی یک فیبر در یک سیستم WDM منتقل کرد.

به طور معمول، توان خروجی و حساسیت گیرنده یک فرستنده و گیرنده نوری تعیین می کند که ترافیک چقدر می تواند طی شود. همچنین دارای مقداری است که میزان توان نوری موجود برای انتقال موفقیت آمیز سیگنال ها در فاصله ای از فیبر نوری را تعیین می کند.

استاندارد گیرنده

یک استاندارد، ابعاد فیزیکی فرستنده – گیرنده، شکل و اندازه آن را مشخص می کند. اندازه بسته به سرعت ها و پروتکل ها متفاوت است و به مرور زمان با افزایش سرعت خط بزرگتر می شود. به طور کلی، سازندگان بر اساس توافقنامه چند منبع (MSA) طراحی می کنند. این استانداردی برای حصول اطمینان از سازگاری فرستنده های فرم فاکتور مشابه از فروشندگان مختلف در اندازه و عملکرد است و از قابلیت همکاری اطمینان حاصل می کند.

از سمت راست: Gbic، SFP، SFP+

از سمت راست: CFP، CFP2، CFP4، QSFP28

انواع فرستنده و گیرنده و طول موج

بسته به نوع داده ای که قرار است منتقل شود – سرعت و مسافت – فرستنده های مختلف برای وظایف مختلف در دسترس هستند. سه دسته اصلی فرستنده و گیرنده وجود دارد؛

خاکستری (استاندارد)؛ یک فرستنده گیرنده استاندارد که اغلب به عنوان فرستنده و گیرنده خاکستری شناخته می شود، یک دستگاه تک کاناله است. از آنجایی که سیگنال‌های xWDM کانال‌های با طول موج رنگی هستند، هر سیگنالی که xWDM نباشد معمولاً به عنوان سیگنال بدون رنگ یا خاکستری نامیده می‌شود.

فرستنده های خاکستری معمولاً دو کاربرد اصلی دارند. اول، آنها را می توان مستقیماً به یک کانال فیبر واحد یا سوئیچ داده اترنت متصل کرد تا داده ها را به شکل نور روی یک فیبر تاریک منتقل کند. دوم، آنها می توانند به عنوان یک رابط نوری در سمت کلاینت یک سیستم مبتنی بر ترانسپوندر عمل کنند.

چهار نوع فرستنده گیرنده استاندارد وجود دارد که هر کدام فاصله انتقال خاص خود را دارند؛

• SR – برد کوتاه، 850 نانومتر
• LR – برد بلند، 1310 نانومتر
• ER – برد گسترده، 1550 نانومتر
• ZR – دسترسی بیشتر، 1550 نانومتر

فیبر تک (دو جهته). یک فرستنده گیرنده دو جهته از دو کانال مستقل با طول موج، یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت ترافیک روی یک رشته فیبر استفاده می کند. همانطور که بزرگراه تقسیم نشده ما دارای یک کانال است که در یک جهت حرکت می کند و کانال دیگری در جهت مخالف حرکت می کند، یک فرستنده گیرنده دو جهته نیز اینگونه کار می کند. معمولاً از کانال های 1310 نانومتری و 1550 نانومتری استفاده می کند، اما برای مسافت های طولانی تر، از دو کانال CWDM، معمولاً 1510 نانومتر و 1570 نانومتر استفاده می شود.

از کابل فیبر نوری جفتی (مالتی) برای انتقال و دریافت داده در فیبرهای مختلف استفاده می‌شود. در انتقال و دریافت داده ها از یک طرف به طرف دیگر، کابل فیبر نوری تکی (سینگل) کاربرد دارد.

CWDM/DWDM. اینها با هم به عنوان فرستنده گیرنده xWDM شناخته می شوند، اینها الگوهای طول موج متفاوتی هستند – درشت و متراکم – در یک سیستم چندگانه تقسیم طول موج (WDM). درست مانند فرستنده های خاکستری، آنها دو کاربرد اساسی دارند.

اول، آنها می توانند مستقیماً به یک سوئیچ داده متصل شوند تا طول موج xWDM را روی یک فیبر تاریک منتقل کنند. معمولاً یک کابل پچ LC فرستنده گیرنده را به یک مالتی پلکسر متصل می کند تا سایر کانال های xWDM نیز بتوانند به طور همزمان روی یک شبکه فیبر تاریک ارسال شوند. و دوم، آنها به عنوان سیگنال خروجی (یا خط) از یک سیستم xWDM مبتنی بر فرستنده عمل می کنند.

توضیح این مقاله برای افراد غیر فنی؛

فرستنده و گیرنده نوری یک دستگاه کوچک و در عین حال قدرتمند است که هم می تواند داده ها را ارسال و هم دریافت کند. در فیبر نوری، این داده ها به صورت پالس های نور بر روی یک فیبر نوری، با سرعت های بسیار بالا و در فواصل طولانی ارسال می شود. فرستنده و گیرنده بخش مهمی از شبکه فیبر نوری است و برای تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری (نوری) و سیگنال های نوری به سیگنال های الکتریکی استفاده می شود. می توان آن را به دستگاه دیگری در یک شبکه داده وصل کرد یا در آن جاسازی کرد که می تواند سیگنال ارسال و دریافت کند.

فرستنده‌های نوری در اشکال و اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند که به آنها “form factors” می‌گویند. اینکه کدام “form factors” استفاده شود به نوع داده، سرعت و مسافت مورد نیاز بستگی دارد. قوانین مختلفی که پروتکل نامیده می شوند، نحوه انتقال انواع مختلف داده ها را تعیین می کنند.

منبع؛

https://smartoptics.com/knowledgebank-post/optical-transceivers-turning-data-into-light/