تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية على تقليل فقدان الإشارة

 

لقد كان تدهور الإشارة دائمًا أكبر مشكلة في نقل البيانات-عن بعد. لقد عملت مع عمليات تثبيت الشبكة حيث لا تستطيع الكابلات النحاسية دفع البيانات إلى ما يزيد عن 100 متر دون حدوث انخفاض كبير في الجودة. هذا هو المكانأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئيةتعال إلى اللعب، وبصراحة، الفرق هو الليل والنهار.

 

لماذا يهم فقدان الإشارة

 

هذا هو الشيء الذي لا يدركه معظم الناس-فكل متر من الكابلات يعمل كمقاوم صغير. مع النحاس التقليدي، أنت تحارب الفيزياء نفسها. تضعف الإشارات الكهربائية أثناء انتقالها، وتلتقط التداخل من الكابلات القريبة، وبحلول الوقت الذي تصل فيه إلى وجهتها؟ حسنًا، لنفترض فقط أن الطرف المتلقي لا يحصل على ما أرسلته.

لكن الضوء لا يهتم بالتداخل الكهرومغناطيسي. انجهاز الإرسال والاستقبال البصرييحول الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية، ويرسلها عبر الألياف بسرعة تقارب سرعة الضوء (حسنًا، حوالي 200 ألف كيلومتر في الثانية في الألياف، ولكن من سيحاسب). الجميل هنا هو أن الفوتونات لا تفقد الطاقة بنفس الطريقة التي تفقد بها الإلكترونات طاقتها عبر المسافة.

 

 

الأرقام لا تكذب

 

لقد قمت بسحب بعض البيانات-الواقعية من مشروع حديث لمركز بيانات. كابل Cat6 القياسي؟ أنت تنظر إلى ما يقرب من 20-30 ديسيبل من الخسارة لكل كيلومتر عند 1 جيجاهرتز. ألياف أحادية الوضع-مع أجهزة إرسال واستقبال عالية الجودة؟ ربما 0.3-0.5 ديسيبل/كم عند الطول الموجي 1550 نانومتر. هذا ليس أفضل فحسب، بل إنه في فئة مختلفة تمامًا.

أحد المشاريع التي قمنا بها العام الماضي تضمن شبكة حرم جامعي تمتد لمسافة 15 كيلومترًا. مع المكررات النحاسية، كنا بحاجة إلى 7-8 نقاط تضخيم متوسطة. استخدام الألياف والسليمةأجهزة الإرسال والاستقبال، لقد ذهبنا من النقطة-إلى-النقطة. صفر الراسبين. كان الاستثمار الأولي أعلى بالتأكيد، لكن تكاليف الصيانة وحدها سددت الفارق في أقل من عامين.

 

كيف يعملون في الواقع

 

 

داخل هذه الوحدات-ولقد قمت بفتح أكثر من عدد قليل منها أثناء جلسات استكشاف الأخطاء وإصلاحها-توجد بشكل أساسي مكونان رئيسيان يعملان معًا. يأخذ جانب المرسل الإشارة الكهربائية ويستخدم صمام ثنائي ليزر (أو LED لمسافات أقصر) لإنشاء نبضات ضوئية. يقوم الجانب المستقبل بالعكس، حيث يستخدم الثنائي الضوئي لتحويل الضوء الوارد مرة أخرى إلى تيار كهربائي.

الجزء الذكي؟ تتضمن أجهزة الإرسال والاستقبال الحديثة شيئًا يسمى التشخيص الرقمي. يمكنك مراقبة مستويات الطاقة الضوئية في الوقت الفعلي-، مما يعني أنك تعرف بالضبط متى تبدأ جودة الإشارة في الانخفاض قبل أن تصبح مشكلة. لقد أنقذ لحم الخنزير المقدد لدينا مرات أكثر مما أستطيع الاعتماد عليه.

 

أداء المسافة الذي يهم في الواقع

 

وحدات المدى القصير-(الوضع المتعدد 850 نانومتر) تتعامل عادةً مع 300-550 مترًا بشكل جيد. نستخدمها باستمرار للخادم-لتبديل الاتصالات داخل الرفوف. ولكن هنا يصبح الأمر مثيرًا للاهتمام-طويل-يصل إلى 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر في الوضع الفردي؟ لقد رأيت مسارات معتمدة تتجاوز 80 كيلومترًا مع قوة الإشارة التي لا تزال ضمن المعايير المقبولة.

هناك هذا التثبيت الذي يربط مبنيين عبر مدينة صغيرة. تسعة عشر كيلومترًا من الألياف وأجهزة إرسال واستقبال 10GBASE-LR على كل طرف، ويظل معدل خطأ البت أقل من 10^-12. جرب ذلك مع النحاس. على محمل الجد، حاول ذلك.

 

ما الذي تتجنبه في الواقع

 

تقلبات درجات الحرارة بالكاد تمس الإشارات الضوئية مقارنة بالنحاس. لقد قمت بمراقبة الروابط التي تعمل عبر مسارات غير -تتحكم في المناخ-حيث تتأرجح درجة الحرارة المحيطة بمقدار 40 درجة بين النهار والليل. تظهر التوصيلات الكهربائية القريبة تباينًا ملحوظًا في الأداء. وصلات الألياف؟ مستقرة كحجر الأساس.

يعد الحديث المتبادل مشكلة أخرى ليست-. قم بتجميع 288 خيطًا من الألياف معًا في كابل واحد-لا توجد مشكلة. حاول تجميع العديد من الأزواج النحاسية بدون حماية متخصصة، وبذلك تكون قد قمت بإنشاء مزرعة هوائيات. يتداخل كل زوج مع جيرانه، ويرسل إشارة إلى الدبابات عالية الجودة.

 

 

واقع التكلفة (لأن الميزانية مهمة)

 

انظر، لن أتظاهر بأن أجهزة الإرسال والاستقبال رخيصة الثمن. تبلغ تكلفة وحدة 10G SFP + عالية الجودة ما بين 200 إلى 500 دولار اعتمادًا على العلامة التجارية والمواصفات. ولكن إليك الحساب المهم: على مدى 10 سنوات من النشر، ربما تنفق 50 دولارًا سنويًا لكل جهاز إرسال واستقبال عندما تأخذ في الاعتبار معدلات الاستبدال. قارن ذلك باستهلاك الطاقة لأجهزة إعادة الإرسال النحاسية (حوالي 15-30 واط لكل منها)، بالإضافة إلى تكاليف التبريد، بالإضافة إلى زيارات الصيانة. عادةً ما ينفصل محلول الألياف حتى حوالي السنة 3-4، ثم يوفر المال كل عام بعد ذلك.

 

أشياء التثبيت العملية لا أحد يتحدث عنها

 

تعد نظافة الموصل أمرًا بالغ الأهمية وغالبًا ما يتم تجاهلها. يمكن لذرة من الغبار على الواجهة الطرفية للألياف-نحن نتحدث عن الجسيمات المجهرية-أن تسبب خسارة قدرها 1-2 ديسيبل أو أكثر. أحتفظ دائمًا بمستلزمات التنظيف في مجموعتي لأنني رأيت كابلات جديدة تمامًا تتسخ مباشرة من العبوة.

كما أن نصف قطر الانحناء مهم أكثر مما يعتقده معظم القائمين على التركيب. يمكن للألياف أن تتحمل بعض الانحناء، ولكن ثنيها بشكل حاد جدًا يؤدي إلى إدخال كسور دقيقة تشتت الضوء. قد تعمل الإشارة في البداية، ولكن بعد ستة أشهر تقوم باستكشاف أخطاء فقدان الحزمة الغامض وإصلاحها.

 

حيث تتألق هذه التكنولوجيا حقًا

 

تتطلب مراكز البيانات التي تعمل بروابط 400 جيجا و800 جيجا نقلًا بصريًا. ببساطة لا يوجد بديل للنحاس بهذه السرعات وعلى مسافات ذات معنى. حتى 100 جيجا إيثرنت تصل إلى 10 أمتار على كابلات Twinax المتخصصة، وهذا ما يدفعها.

يستخدم مقدمو خدمات الاتصالات البصرياتأجهزة الإرسال والاستقباللعقود من الزمن، ولكن ما تغير هو نقطة التكلفة. إن ما كان يقتصر في السابق على تكنولوجيا الاتصالات-أصبح الآن قياسيًا في شبكات المؤسسات، وعمليات النشر في الحرم الجامعي، وحتى بعض-التثبيتات المنزلية المتطورة.

 

المستقبل يبدو أفضل

 

تعمل وحدات الجيل التالي- على تجاوز 1 تيرابت في الثانية لكل طول موجي باستخدام أنظمة التعديل المتقدمة. تعمل الشركات الآن على أجهزة إرسال واستقبال 1.6T قابلة للتوصيل. إن فيزياء نقل الضوء تمنحنا مساحة أكبر لزيادة السرعة مقارنة بالنحاس.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للبنية التحتية الفعلية للألياف في كثير من الأحيان دعم أجهزة إرسال واستقبال أسرع دون استبدال. لقد قمت بترقية الشبكات من 1G إلى 10G إلى 40G باستخدام نفس مسارات الألياف، فقط قم بتبديل وحدات الإرسال والاستقبال. هذه هي مرونة الترقية التي لا تحصل عليها مع النحاس.

 

خلاصة القول من الميدان

 

بعد العمل مع كلتا التقنيتين لسنوات، يمكنني أن أخبرك أن تقليل فقدان الإشارة من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية ليس مجرد تحسين في ورقة المواصفات-إنه الفرق بين شبكة تعمل بالكاد وشبكة تعمل فقط. يبرر عامل الموثوقية وحده الاستثمار في معظم السيناريوهات التي تتجاوز فيها المسافة 100 متر أو تتجاوز السرعة 1 جيجابت في الثانية.

التكنولوجيا ليست مثالية. أنت بحاجة إلى معالجة أكثر دقة، وتتطلب الموصلات الصيانة، وترتفع التكاليف الأولية. ولكن لسلامة الإشارة عبر المسافة؟ لا شيء آخر يقترب. ولا حتى في نفس الملعب.