网络工程课程设计方案光电收发器技术性能分析与应用.doc

长沙理工大学网络工程设计课程设计报告李秩期 学 院 城南学院 专 业 通信工程 班 级 2005542502 学 号 200554250201 学生姓名 李秩期 指导教师 刘青 课程成绩 完成日期 2008年7月8日 课程设计成绩评定学 院 城南学院 专 业 通信工程 班 级 2005542502 学 号 200554250201 学生姓名 李秩期 指导教师 刘青 完成日期 2008年7月8日 指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计中的创造性成果学生掌握课程内容的程度课程设计完成情况课程设计动手能力文字表达学习态度规范要求课程设计论文的质量指导教师对课程设计的评定意见综合成绩 指导教师签字 2008年 月 日课程设计任务书城南学院 通信工程专业 课程名称网络技术课程设计时间20072008学年第二学期1819周学生姓名李秩期指导老师刘青题 目 光电收发器技术性能分析与应用主要内容：(1) 光电收发器工作原理(2) 光电收发器技术分析(3) 光电收发器的应用情况要求：(1)综合运用计算机网络基本理论和网络工程设计的方法设计本系统。(2)学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。(3)通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。应当提交的文件：(1)课程设计学年论文。(2)课程设计附件（相关图纸、设备配置清单、报告等）。 光电收发器技术性能分析与应用光电收发器技术性能分析与应用学生姓名：李秩期 指导教师：刘青摘要：本课程设计主要分析和讨论光电收发器的技术性能及其的应用。了解光电收发器的基本概念，理解光电收发器的工作原理，分析常目前常用的光电收发器技术，深入理解光电收发器的实际应用例子，掌握光电收发器当前的应用状况。举例说明在应用光电收发器技术的过程中可能会出现的问题并对其进行讨论，提出解决方案。对光电收发器目前的应用状况做简要的概括并指出当前光电收发器应用上出现的问题。通过以上的学习过程后，全面掌握光电收发器及其相关的各方面内容。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键字：光电收发器；IEEE802.3；以太网；单模；多模；长距离组网目 录1 引言3聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.1 课程设计目的3残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.2 课程设计的步骤32 基本原理42.1 光电收发器概述42.2 光收发模块52.3 以太网转换电路7酽锕极額閉镇桧猪訣锥。3 光电收发器技术性能分析8彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3.1 光电收发器的分类83.2 光电收发器产品特点及其应用范围10謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。3.3 光电收发器的主要技术指标11厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3.4 常见光电收发器144 光电收发器的应用16茕桢广鳓鯡选块网羈泪。4.1 用光电收发器实现长距离组网16鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。4.2 光电收发器使用原则及其故障排除方法19籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。4.3 光电收发器选用原则214.4 光电收发器发展趋势225 结束语23預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。参考文献24 1 引言当今社会的信息化建设突飞猛进，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛，以太网宽带接入方式因此被提到了越来越重要的位置1。光纤通信以其信息容量大、保密性好、重量轻、体积小、无中继、传输距离长等优点得到了广泛的应用，光电收发器正是利用了光纤这一高速传播介质很好的解决了以太网在传输方面的问题。在一些规模较大的企业，网络建设时直接使用光纤为传输介质建立骨干网，而内部局域网的传输介质一般为铜线，为了实现局域网同光纤主干网相连。需要在不同端口、不同线形、不同光纤间进行转换并保证链接质量。 光电收发器的出现，将双绞线电信号和光信号进行相互转换，确保了数据包在两个网络间顺畅传输，同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100Km。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.1 课程设计目的本课程设计首先主要了解什么是光电收发器。进而理解光电收发器的工作原理，及光电收发器的各个组成部分，每个部分的性能指标。知道光电收发器的类别，每个类别常用于哪个方面。初步掌握目前常用的光电收发器。通过具体的例子理解光电收发器的实际应用。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.2 课程设计的步骤(1)简明阐述什么是光电收发器并对起元件的选择做大致的概述，再以目前使用较多的l00M光电收发器为例对光电收发器的工作原理作介绍。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。(2)对光电收发器的分类方法进行说明，了解光电收发器的特点、使用范围。对光电收发器的性能指标进行详细描述。从应用方面介绍各种常用的光电收发器。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。(3)利用光电收发器进行长距离组网，理解光电收发器的实际应用。对光电收发机实际应用中可能出现的问题进行讨论并给出解决方法。对光电收发器的发展现状做概述并提出现在存在的问题。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2 基本原理光电转换器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。光电收发器是目前中小公司包括大型公司经常使用到的一种网络设备。其作用是将光纤介质转换成铜线接入。企业在进行信息化基础建设时，通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网络设备，却往往忽略介质转换这种非网络核心必不可少的设备。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网络建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网，而企业内部局域网的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.1 光电收发器概述(1)光电收发器的结构光电收发器包括三个基本功能模块：光电介质转换芯片、光信号接口(光收发一体模块)和电信号接口(RJ45)，如果配备网管功能则还包括网管信息处理单元。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。(2)光电收发器元器件的选择在以太网光电收发器设计中，元器件的选择举足轻重，它决定了产品的性能、寿命和成本。光电介质转换芯片(OEMC)是整个收发器的核心。它的选择直接影响和决定了其它元器件的选择。光电介质转换芯片的主要性能指标有：驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。网管功能：网络管理是网络可靠性的保证，是提高网络效益的方式，网络管理的运行、管理、维护等功能可以大大增加网络的可用时间，提高网络的利用率、网络性能、服务质量、安全性和经济效益。但研制有网管功能的以太网光电收发器所需的人力、物力远远超过无网管的同类产品，主要表现在：硬件投资、软件投资、调试工作、人员的投入等。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。兼容性：光电介质转换芯片(OEMC)应支持IEEE802、CISCOISL等常用网络通信标准，以保证以太网光电收发器有良好的兼容性。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。环境要求：a.输入输出电压。光电介质转换芯片(OEMC)的工作电压多为5伏或3.3伏，但以太网光电收发器上另一个重要的器件光收发一体模块的工作电压绝大多数为5伏。若两者工作电压不一致，则会增加PCB板布线的复杂程度。b.工作温度。在选择光电介质转换芯片(OEMC)的工作温度时，开发人员需从最不利的条件出发并留有余地，比如夏天最高气温达40，而以太网光电收发器机箱内部因为各种元器件尤其OEMC发热。因此，以太网光电收发器工作温度的上限指标一般不应低于50。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.2 光电收发模块以目前使用较多的l00M光电收发器为例对光电收发器的工作原理作一简单介绍。原理图见图1。图1 100M光电收发器原理图安捷伦公司的QFCT-5199D发射/接收器是一种高性能、经济的光纤收发模块。它采用长波长光器件及完善的电路技术，具有良好的光特性和电特性，能保证数据传输有较高的可靠性。主要应用于串行光数据通信，特别适用于信号速率为125Mbps的数据通信中。该模块为FDDI或高速以太网的应用提供一个FDDI SMF-PMDl链路，此链路ATM/SONET/SDH发射/接收器兼容。QFCT-5199D是+5V供电的SC接头双端单模一体化发射/接收器，1300nm标准S作波长，采用多源1x9管脚配置，其中：輒峄陽檉簖疖網儂號泶。1脚Va：接收器信号地；2脚RD+：接收器数据输出正向端，这个高速、差分PECL输出连接到标准的PECL终端；3脚RD-：接收器数据输出反向端，这个高速、差分PECL输出连接到标准的PECL终端；4脚SD：信号监测端，接收器监测到正常的输人光功率电平，该管脚输出逻辑“1”电平；接收器监测到过低的输人光功率电平，该管脚输出逻辑0电平来表示接收器处于错误状态。这个信号监测输出可以用来在上行电路中驱动PECL输人；尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。5脚We：接收器供电端，采用推荐的接收器供电滤波电路来提供+5V的直流电源，在使用过程中应将供电滤波电路尽可能地靠近Vco管脚；识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。6脚We：发射器供电脚，采用推荐的发射器供电滤波电路来提供+5V的直流电源，在使用过程中应将供电滤波电路尽可能地靠近We管脚；凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。7脚ID-：发射器数据输人反向端，这个高速、差分PECL发射器数据输人连接到标准的PECL终端；8脚TD+：发射器数据输人正向端，这个高速、差分PECL发射器数据输人连接到标准的PECL终端；9脚Vm：发射器信号地。(1)接收器电路接收器电路见图2。图2 接收器电路接收器部分的接头里有一个InGaAs/InP光电检测器和一个前置放大器，并且藕合到另一电路板上的后置放大/判决电路上。前置放大器与后置放大器之间采用大电容进行祸合，以确保在高速码流时没有任何明显失真和性能恶化，而在码速较低或者码流中包含较多低频分量时，接收器的灵敏度、抖动和脉冲失真都会减少。图2中网络滤波器的作用是限制前置放大器的输出信号带宽，提高接收器的灵敏度。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。(2)发射器电路发射器电路如图3所示。采用一个掩埋异质结法布利一帕罗(F-P)激光器作为光源。激光器的封装设计成可多次荆合进单模光纤中去的形式。光输出由一个定制的集成电路控制，该电路可通过监视光电二极管来监控激光器的光功率输出。这个集成电路同时提供直流和交流这两种形式来驱动激光器，这样可以在不同温度、供电电压和寿命的状态下，确保正确的调制、眼图和消光比。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。图3 发射器电路2.3 以太网转换电路以AL210为例。AL210的工作原理见图4，它是为实现光纤和双绞线之间传输信息的相互转换而设计，主要应用于100Mbps光纤和双绞线之间的快速以太网转换以延长网络传输距离。其符合IEEE802.3 100BASE-FX和100BASE-TX快速以太网标准。AL210括光电驱动器、数据量子化转换器、缓存器、扰频器和稳频器。另外，它还提供了一些附加功能，例如传统的利用离散元件不能实现的故障传播和冗余连接等。该转换器同时提供了一个PECL接口，可方便地与850nm,1300nm等光纤收发模块相连接。下面是该转换电路的主要特点：硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。(1)可实现100Mb/s。光纤与双绞线之间的转换；(2)具有低延迟特性；(3)可进行适时缓存；(4)支持全双工模式；(5)可连接故障传播；(6)支持自适应全双工模式；(7)具有集成的光电驱动器；(8)具有集成的数据量子化转换器；(9)具有远程故障检测功能；(10)支持冗余连接。图4 AL210工作原理图3 光电收发器技术性能分析3.1 光电收发器的分类随着光电收发器产品的多样化发展，其分类方法也各异，但各种分类方法之间又有着一定的关联。 (1) 按速率来分 可以分为单10M、100M的光电收发器、10/100M自适应的光电收发器和1000M光电收发器2。其中单10M和100M的收发器产品工作在物理层，在这一层工作的收发器产品是按位来转发数据。该转发方式具有转发速度快、通透率高、时延低等方面的优势，适合应用于速率固定的链路上，同时由于此类设备在正常通信前没有一个自协商的过程，因此在兼容性和稳定性方面做得更好。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。而10/100M光电收发器是工作在数据链路层，在这一层光电收发器使用存储转发的机制，这样转发机制对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷，并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去。氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。(2)按工作方式来分可以分为工作在物理层的光电收发器和工作在数据链路层的光电收发器。(3)按结构来分可以分为桌面式(独立式)光电收发器和机架式光电收发器。桌面式光电收发器适合于单个用户使用，如满足楼道中单台交换机的上联。机架式光电收发器适用于多用户的汇聚，如小区的中心机房必须满足小区内所有交换机的上联，使用机架便于实现对所有模块型光电收发器的统一管理和统一供电，目前国内的机架多为16槽产品。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。(4)按光纤来分可以分为多模光电收发器和单模光电收发器。由于使用的光纤不同，收发器所能传输的距离也不一样，多模收发器一般的传输距离在2km到5km之间，而单模收发器覆盖的范围可以从20km至120km。需要指出的是因传输距离的不同，光电收发器本身的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不一样。如5km光电收发器的发射功率一般在-20-14db之间，接收灵敏度为-30db，使用1310nm的波长。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。(5)按光纤数量来分可以分为单纤光电收发器和双纤光电收发器。单纤设备可以节省一半的光纤，即在一根光纤上实现数据的接收和发送，在光纤资源紧张的地方十分适用。这类产品采用了波分复用的技术，使用的波长多为1310nm和1550nm。但由于单纤收发器产品没有统一国际标准，因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况。另外由于使用了波分复用，单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点。目前市面上的光电收发器多为双纤产品，此类产品较为成熟和稳定，但需要更多的光纤。谚辞調担鈧谄动禪泻類。(6)按电源来分嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。可以分为内置电源和外置电源两种。其中内置开关电源为电信级电源，而外置变压器电源多使用在民用设备上。前者的优势在于能支持超宽的电源电压，更好地实现稳压、滤波和设备电源保护，减少机械式接触造成的外置故障点；后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。(7)按网管来分可以分为网管型光电收发器和非网管型光电收发器。大多数运营商都希望自己网络中的所有设备均能做到可远程网管的程度，光电收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展。对于可网管的光电收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管。局端可网管的光电收发器主要是机架式产品，多采用主从式的管理结构。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.2 光电收发器产品的特点及其应用范围光电收发器通常具有以下基本特点： (1)提供超低时延的数据传输； (2)对网络协议完全透明； (3)采用专用ASIC芯片实现数据线速转发。可编程ASIC将多项功能集中到一个芯片上，具有设计简单、可靠性高、电源消耗少等优点，能使设备得到更高的性能和更低的成本；纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。(4)机架型设备可提供热拔插功能，便于维护和无间断升级；(5)可网管设备能提供网络诊断、升级、状态报告、异常情况报告及控制等功能，能提供完整的操作日志和报警日志；颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。(6)设备多采用1+1的电源设计，支持超宽电源电压，实现电源保护和自动切换； (7)支持超宽的工作温度范围；(8)支持齐全的传输距离；系统身份信号解码识别器：由YG300U-R27组成，模块内集成了(接收、解调放大、整形、译码、控制信号输出)，它输出的是控制信号。控制执行电路：由YG300U-R27输出的控制信号，通过8050驱动一小型继电器J直接控制有线电视传输放大器的直流电源的通断，从而控制传输信号的通断。对放大器的各项频率特性无任何影响。电路图如图5所示。引脚功能及外形如图6所示。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。图5 YG300U-R27原理图 (a) (b)1-AUTO；2- +VCC； 1-数据输出；2-；3，4-数据输入； 3-测试点；4-+VCC；5-. 5-IN.图6 YG300U-R27引脚及外形图光电收发器的应用范围：本质上光电收发器只是完成不同介质间的数据转换，可以实现0100km内两台交换机或计算机之间的连接，但实际应用却有着更多的扩展。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。(1)实现交换机之间的互联。(2)实现交换机和计算机之间的互联。(3)实现计算机之间的互联。(4)传输中继：当实际传输距离超过收发器的标称传输距离，特别是实际传输距离超过100km的时候，在现场条件允许的情况下，采用2台收发器背对背进行中继，是一种很经济有效的解决方案。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3.3 光电收发器的主要技术指标(1)光电收发器的吞吐吞吐量是光电收发器的包转发能力3。吞吐量与光电收发器的端口速率、数据包长度、数据包类型以及测量方法有关。一般泛指处理器处理数据包的能力。具体要求见表1。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。表1 光电收发器的吞吐量项目单位要求吞吐量pks/scc测试帧长度(字节)指标要求641488101288445925645290512234961024119731280961515188127(2)光电收发器的时延光电收发器的时延指需转发的数据包最后一比特进人光电收发器端口到该数据包第一比特出现在端口链路上的时间间隔。该时间间隔是存储转发方式工作的光电收发器的处理时间。对于直通转发方式工作的光电收发器可能会得到负的时延，因为它在收到部分数据包后即开始转发。通常所测试的时延是指测试设备发出数据包到经过光电收发器转发后收到该数据包的时间间隔。上述时延与测试数据包的长度、链路速率及吞吐量都有关。时延对网络性能影响较大，具体要求见表2。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。表2 光电收发器的时延项目单位要求时延s侧试核长度(字节)侧试核长度(字节)方式存储转发方式641s10s1281s10s2561s10s5121s10s10241s10s12801s10s15181s10s(3)光电收发器的丢包率丢包率是指光电收发器在稳定的持续负荷下由于资源缺少，在应该转发的数据包中不能转发的数据包所占的比例。丢包率通常用作衡量光电收发器在超负荷工作时光电收发器的性能。具体要求见表3。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。(4)背靠背帧数光电收发器能够处理的最大背靠背帧数。背靠背帧是指一组固定长度的帧，帧间间隔是媒体所允许的最小帧间隔。具体要求见表4。表3 光电收发器的丢包率项目单位要求丢包率_测试帧长度(字节)指标要求640128025605120102401280015180(5)平均发送光功率测试光电收发器在所规定比特率信号的调制下，正常工作时的输出平均光功率。表4 光电收发器的背靠背帧数项目单位要求背靠背(测试时间90s)frames测试帧长度(字节)指标要求64133929001287601310256211464051210775701024865350128073143015180(6)光接收灵敏度测试在相应的调制速率下，在满足随机误码率110-10要求时，光电收发器接收模块所需要的最小平均光功率。3.4 常见光电收发器(1)TP-Link TR-962D-20 10/100M单模光电收发器仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。图7 TR-962D-20如图7所示，TR-962D-20 TP-Link公司生产的10/100M自适应快速以太网光电收发器。它可以实现双绞线和光纤两种不同传输介质的转换，中继10/100Base-TX和100Base-FX两个不同网段，转发方式为SC-RJ-45，最大传输距离20KM，传输介质分别为SC单模光纤，5类双绞线。TR-962D-20兼容IEEE802.3u 10Base-TX、100Base-TX和100Base-FX以太网标准。拥有一个SC型的光纤连接器和一个RJ-45连接器，支持自动MDI/MDIX，无需进行电缆选择，双绞线端口支持速率和全/半双工模式自动适应，而光纤端口也同样可以进行全/半双工模式选择。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。TR-962D-20 10/100M光电收发器工作在数据链路层，使用存储转发的机制，对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷，并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去。可以防止一些错误的帧在网络中传播，占用宝贵的网络资源，同时还可以很好地防止由于网络拥塞造成的数据包丢失，当数据链路饱和时存储转发可以将无法转发的数据先放在收发器的缓存中，等待网络空闲时再进行转发。但兼容性和稳定性方面并不十分理想。另外TR-962D-20比较适合应用于长距离传输领域，因为在所有大于500m的通信应用中，单模光纤是首选类型，单模光纤比多模光纤能够更容易地支持高速数据传输率。使用上TR-962D-20提供电源、光纤和UTP端口状态指示灯，可随时快速分辨故障来源。不过外置交流电源(9V/0.8A)似乎与单模光纤的远距离传输有些不相配。一般内置的开关电源在性能上更稳定，能支持超宽的电源电压，更好地实现稳压、滤波和设备电源保护，减少机械式接触造成的外置故障；而外置变压器电源的优势在于可以使收发器做得小巧，同时价格上相对与内置电源要便宜一些，比较适合使用在民用设备上。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。TR-962D系列为SC单模光电收发器，按传输距离分为TR-962D-20/ TR-962D-40/ TR-962D-60，末尾一组数字代表了该产品的最大传输距离。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。总体来看TR-962D-20比较适合民用设备的远程数据传输，特别是从电信供应商到小区数据中心这段网络。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。(2)TER850多模光纤收发器 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。图8 TER850深圳吉祥腾达科技有限公司是一家专业生产网络产品的公司，属于自主研发、生产、销售的高科技企业，TER850多模光电收发器(如图8所示)是其主打产品之一，用以实现快速以太网100Base-FX光纤介质到以太网100Base-TX双绞线介质间转换。在保证高带宽传输的前提下利用多模光纤的传输特性，可将局域网距离延伸到2km，是宽带数据及IP接入的理想产品。TER850 支持热插拔操作，内置单口100Mbps交换机，纯100Mbps数据传输率。TER850 符合IEEE 802.3u 100BASE-TX/FX快速以太网标准及支持CSMA/CD Ethernet协议。提供Power/DUP/Link LED指示灯，电源外置，工作温度 0 50。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。虽然TER850使用1300nm波长，但接收灵敏度小于 -33dbm，输出光功率大于-33dbm。一般来讲1300nm收发器发射功率都在-20-14db之间，接收灵敏度为-30db左右，这样的1300nm收发器可和标准单模光纤一起使用，即使用最差的多模光纤，在10Gbps时1300nm收发器的工作距离也可达85m。不知TER850可不可以，不过与多模光纤配合使用还是绝对胜任的。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4 光电收发器的应用在3.2节中说明了光电收发器的应用范围,在本节将详细阐述用光电收发器实现长距离组网的方法。同时介绍光电收发器使用过程中出现故障后的排除方法以及选择光电收发器时应注意的问题，并对光电收发器的发展现状做概述。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。4.1 用光电收发器实现长距离组网(1)多模光电收发器、多模光纤光电收发器是一种将以太网的电信号和光信号进行互换的以太网传输质转换设备，而在网络上传输数据的光纤分为多模光纤和单模光纤，多模光纤的纤芯直径5062.5m，包层外直径125m，与相对应的单模光纤的纤芯直径为8.3m，包层外直径125m.但是这些技术数据对于我们来说不是很直观，其实要区别多模光纤与单模光纤，看颜色就可以。多模光纤的尾纤(即从是终端盒引出接光电收发器那一段线路)的颜色是桔红色。而单模光纤的尾纤的颜色为黄色。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。从组网应用上，由于多模光纤无法进行长距离的传输，一般只能用于楼宇内部及楼宇间的联网，但由于多模光纤及对应的光电收发器比较便宜，所以还是在一定范围内得到了应用。比如很多学校组建内部的校园网时也是使用多模光纤。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。(2)单模光电收发器系列随着技术的进步，单模光纤开始进入长距离的组网操作，而且发展势头非常迅猛，没几年的时间，从就高端应用进入了寻常百姓家，从祥子所从事的工程来看，现在某些重点客户家里开通网络时都是直接使用的光电收发器，使用光电收发器组网已经成为广电开展增值业务非常普遍的一种形式。下面介绍的各种型号的光电收发器，都是基于单模光纤的。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。双纤单网口：所谓双纤单网口光电收发器，就是利用两根光纤，一组光电收发器实现电信号至光信号、光信号再到电信号的转换。一般来说，使用光电收发器进行联网，网络拓扑如图9所示：稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。图9 双纤单网口网络拓扑图这里的网络设备可能是交换机，也可能是服务器，那么光电收发器输出的那根网线，可以将光电收发器当作一台PC机看，PC机与交换机相连是直通线，PC机与服务器相连是交叉线，那么光电收发器与交换机相连就是直通线，与服务器相连就是交叉线。随着技术进步，光电收发器的网口也一般做成了自适应模式(自动匹配交叉线和直通线)，工程使用时也相应方便了很多。另外，由图9可以看出，光电收发器联网一般是点对点方式。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。单纤单网口：随着业务的不断发展，技术的进步，单纤光电收发器被开发出了，即在一根光芯(一根光纤会包含若干根光芯，数量从2的n次方递增)上实现收、发两路操作，这类产品采用了波分复用的技术，使用的波长多为1310nm和1550nm，即一端用1310nm波长的光代表发，用1550nm波长的光代表收，另一端用1310nm波长的光代表收，用1550nm波长的光代表发。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。一般来说，如果是光电收发器是放置在机房，选择单纤光电收发器，因为单纤光电收发器结构质量比较稳定，单纤光电收发器模块式的结构，可以通过在机房中放置机框来实现光电收发器的集中放置，比如一个16槽的机框就可以一次放置16个光电收发器，如图10所示。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。图10 16槽光电收发器这种集中式的装置就为利用光电收发器大规模组网提供了条件，教育、公安、银行等机构组网时，在中心机房都是使用的这种机框式的光电收发器。懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。单纤双网口：随着业务的发展，人们对于利用光电收发器组网提出了更高的要求，如为本地某银行提供的组网，银行要求提供两条严格隔离以太网线路。使用的光电收发器设备技术上要成熟、安全的、可以简化网络结构、节约设备投资，并且要实现通过一根光纤接入两个有严格隔离安全要求的业务网络，最大程度的节约光纤资源。设备以太网电口为10/100M自适应的端口，光路可实现以太网链路最远60km的接入能力，支持局端网管功能。在网管平台下，可实现对局端设备全面的监测与配置，及光路收、发双向中断告警等监控功能。该单位需要从中心机房至各个分理处都需要两条线路以实现环路备份，每个分理处既有办理银行业务的专网，又有内部办公网络，为了满足需要，要利用交换机的生成树功能和单纤双网口光电收发器，组了一个环网，网络拓扑如图11所示：謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。图11 单纤双网口网络拓扑图从图11可以看出，这种组网结构在A处和B处都实际上与交换机人为的组成了一个环路，但是由于交换机支持生成树功能，当环路出现后，会自动选择一路作为工作线路，而将另一路断开作为备用，当工作线路由于线路上断纤而不能正常工作时，备用线路会自动启用，变成工作线路。从图11可以看出这种组网方式很复杂，实际的工程中的组网还要更复杂。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。(3)千兆光电收发器及集成光纤接口的交换机使用光电收发器进行联网，优点是稳定度好，速度快。有100M全双工以及比100M还要快的1000M全双工。如果企业原来用100M线路进行联网，但是由于业务发展的需要，需要更高速度的联网线路，就可以千兆光电收发器。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。在外观和使用方法上与百兆光电收发器没有什么区别，只需要更换一下光电收发器模块，不需要改动，就可以平滑的将网络带宽由百兆升级到千兆。现在有越来越多的企业使用集成了千兆光纤接口的交换机，即在前面板上可集成了光纤接口，可以提供千兆的传输速率。如华为3528千兆交换机。如图12所示： 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。图12 S3528P 前面板示意图即在前面板上可集成了光纤接口，可以提供千兆的传输速率。总结：合理的使用光电收发器，既可以组点对点的网络，也可以组环型自愈的网络，光电收发器有多种不同的分类，而实际使用中大多注意的是按光纤接头不同而区分的类别：SC接头光电收发器和FC/ST接头光电收发器。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。4.2 光电收发器使用原则及其故障排除方法光电收发器使用注意事项：41节提到光电收发器有多种不同的分类，而实际使用中大多注意的是按光纤接头不同而区分的类别，SC接头光电收发器和FC/ST接头光电收发器。在使用光电收发器连接不同的设备时，必须注意使用的端口不同。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。(1)光电收发器到100BASE-TX设备(交换机，集线器)的连接。确认双绞线的长度最长不超过100米；连接双绞线的一端到光电收发器的RJ-45口(Uplink口)，另一端到100BASE-TX设(交换机，集线器)的RJ-45口(普通口)。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。(2)光电收发器到100BASE-TX设备(网卡)的连接。确认双绞线的长度最长不超过100米；连接双绞线的一端到光电收发器的RJ-45口(100BASE-TX口)，另一端到网卡的RJ-45口。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。(3)光电收发器到100BASE-FX的连接。确认光纤长度没有超出设备能提供的距离范围；光纤的一端连光电收发器的SC/FC/ST接头，另一端连接100BASE-FX设备的SC/ST接头。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。另外需要补充的是很多用户在使用光电收发器时认为：只要光纤的长度在单模光纤或多模光纤所能支持的最大距离内就可以正常使用。其实这是一种错误的认识，这种认识只有在连接的设备都是全双工的设备时才是正确的，当有半双工的设备时，光纤的传输距离就有一定的限制了。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。光电收发器故障及排除：(1)光路LINK灯不亮4。先检查光纤链路是否有问题，一般来说要么是由于光纤断了，要么是光纤中间环节多，比如中间有几个接续包或者通过法兰盘跳接等使光纤狈耗过大，超出了收发器接收范围，用光功率机测试一下就可知道，然后看收发器的两个光纤接口与光纤的连接是否正确，A端的TX口应与B端的RX口连接，A端的RX口应与B端的TX连接。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。(2)电路LINK灯不亮。首先检查网线是否有问题，然后根据与收发器连接的设备选用直通线或者交叉线，一般与交换机等多地址网络设备连接时用交叉线，与服务器工作站等单地址网络设备连接时用直通线。有些收发器有两个RJ45端口，一个直通一个交叉，有些侧面有MPR和DTE两个选择开关，MPR表示直通连接，DRE 表示交叉连接，还有一种情况是收发器与其他网络设备(网卡、集线器、交换机等)的速率不匹配，比如100M的收发器接了个10M网卡或IG交换机端口，因此电路LINK灯始终不亮，要注意的是，有些收发器必须等光路连通后电路LINK灯才亮，因此要注意看收发器使用说明书。视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。(3)收发器各指示灯都亮着，但光路LINK灯和电路LINK灯闪烁过慢或闪烁明显不对称，从而导致网络不通，一般重启一下就可恢复正常。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。在收发器指示灯正常的情况下，如果丢包严重、速度慢，可能是连接收发器和网络设备的网线有问题或光纤损耗过大，也可能是两端设备接口的双工模式不匹配，收发器本身的问题也可以导致丢包率过高，必须两端依次更换收发器才能找出丢包原因，还曾遇到这样的情况，即10/l00M自适应收发器连接10/100M网卡必须把网卡速度定死才能减少丢包率；如果网络时通时断，可能是光纤损耗过大，收发器接收端光功率在收发器所能接收的最小的临界值左右，因此网络流量一大就可能使网络阻塞而中断，而流量小的时候又能保持连通，还有一种原因可能是收发器本身的问题，TX口发出的光功率很低，用一个短距离的跳纤一端接收发器仪口，一端接光功率机，就可以刚出发出光功率的值。緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。(4)时通时断现象。可能为光路衰减太大，此时可用光功率计测量接收端的光功率，如果在接收灵敏度范围附近，12dB范围之内可基本判断为光路故障。也有可能为与收发器连接的交换机故障，此时把交换机换成PC，即两台收发器直接与PC连接，两端对PING，如未出现时通时断现象可基本判断为交换机