淺談光纖收發器在網絡通信中的應用

摘要：隨著通信技術的應用與普及，人們對網絡通信在傳輸距離和覆蓋范圍方面有了新的要求，光纖收發器是一種用來實現光電信號轉換的設施，它的一端是光纖接口，另一端是以太網接口，從而將短距離的以太網電信號和長距離的光信號進行互換，進而達到延長傳輸信息的目的。本文介紹了光纖收發器的分類及其在相關方面的應用。

關鍵詞：光纖收發器 網絡通信 應用 發展趨勢

光纖收發器作為光電介質間的數據轉換設備，已成為當今社會通信領域中最重要的技術設備之一，在一些網絡建設規模較大的單位，就要求網絡覆蓋面廣、數據流量大、傳輸帶寬高，在設計網絡時需要以光纖為主要傳輸介質組建骨干網，以解決以太網網線無法覆蓋的實際網絡傳輸問題。所以光纖收發器以其自身獨特的特點，在網絡通信中得到了廣泛的應用。

1 光纖收發器的基本特點

光纖收發器是一種將短距離的以太網電信號和長距離的光信號進行互換的以太網傳輸媒體轉換設備，也稱光電轉換器，其主要原理是通過光電耦合來實現光信號與電信號的轉換，網絡協議完全透明，具有頻帶寬、損耗低、延時短，工作性能可靠、成本低、維護方便等特點，可以實現0-120KM內網絡設備之間的連接，具備10M/100M/1000M、半雙工/全雙工自適應功能，采用專用ASIC芯片實現數據線速轉發，支持直通連接模式和存儲轉發模式，其中網管型收發器支持WEB、TELNET、CLI等多種管理方式。光纖收發器的應用，使傳統的網絡傳輸介質從銅線升級到光纖，降低了用戶的投資成本，成為一種廉價的組網方式。

2 光纖收發器的分類及技術應用

2.1 按使用光纖性質劃分，可分為單模光纖收發器和多模光纖收發器。由于光纖性質決定傳輸距離，單模收發器的覆蓋范圍在20KM-120KM，多模收發器僅在2KM-5KM之間。但是，不管是單模還是多模光纖，傳輸距離與收發器本身的發射功率、接收靈敏度和采用的波長也有關系。

2.2 按所需光纖數劃分，可分為單纖光纖收發器和雙纖光纖收發器。光纖收發器采用的波長為1310nm和1550nm，單纖光纖收發器一般提供一個SC型光纖接口，使用波分復用技術，實現數據在一根光纖上的接受和發送；而雙纖收發器分別在兩根光纖上實現數據的接受和發送，因其具有傳輸損耗低，技術比較成熟、穩定的特點，廣泛應用在中小企業光纖傳輸網絡中。

2.3 按傳輸帶寬來劃分，可以分為單獨10M、100M、1000M的光纖收發器和10/100M自適應、10/100/1000M自適應的光纖收發器。

多數單獨10M、100M和1000M的收發器產品工作在物理層，按位來轉發數據，所以具有轉發速度快、時延低等方面的優勢，適合用于速率固定的鏈路上，這樣在兼容性和穩定性方面顯得更加出色。而10/100M和10/100/1000M自適應光纖收發器的產品主要工作在數據鏈路層，采用存儲轉發方式收發信息。收發器對接收到的每一個數據包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址以及數據凈荷，經過CRC循環冗余校驗之后將該數據包轉發出去；當數據鏈路飽和時，暫時無法轉發的數據先放在收發器的緩存中，等待網絡空閑時再轉發，這樣既減少了數據沖突的可能性又保證了數據傳輸的可靠性，所以自適應收發器適合于工作在速率不固定的鏈路上。

2.4 按收發器的結構劃分，可分為獨立式光纖收發器和模塊式光纖收發器。獨立式的光纖收發器主要用在單個用戶，由于體積小廣泛用在延長網絡傳輸距離的光纖上；模塊式的光纖收發器主要用在多用戶的匯聚、便于實現統一管理和供電的中心機房機架上。

2.5 按收發器的管理功能來劃分，可分為非網管型光纖收發器和可網管型光纖收發器。非網管型光纖收發器，即插即用，使用靈活、便于調試；可網絡管理型收發器是基于SNMP網絡協議開發的，支持WEB、TELNET、CLI等多種管理方式，可以提高網絡性能、服務質量、安全性能和經濟效益。網管型收發器又可分為用戶端可網管和局端可網管。局端可網管的收發器主要是機架式的產品，多采用主從式的管理結構，即一個主網管模塊可串聯N個從網管模塊，每個從網管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發器的工作狀態，并向主網管模塊提交。主網管模塊一方面需要輪詢自己機架上的網管信息，另一方面還需收集所有從子架上的信息，然后匯總并提交各網管服務器處理。

用戶端網管主要分三種：其一是端局的光纖收發器可以檢測到光口上的光功率，根據功率來判斷故障出現在光纖上還是用戶端設備上；其二是在局端和客戶端設備之間運行特定的協議，客戶端向局端發送狀態信息，局端再提交到網管服務器；同時局端設備還可以實現對客戶端設備的遠程管理功能；其三客戶端收發器內置主動式CPU，實現監控用戶端設備的工作狀態和遠程管理。這三種網管收發器中后邊兩種可以真正做到遠程網管，前一種只是對用戶端的設備進行遠程監控。

2.6 按工作方式來劃分，可以分為全雙工和半雙工光纖收發器。全雙工方式是指當數據的發送和接收分流，分別由兩根光纖傳送時，通信雙方都能在同一時刻完成發送和接收操作，實現控制數據同時在兩個方向上傳送，這樣無需進行對傳輸方向切換，不會有切換操作所帶來的時間延遲。半雙工方式是指使用同一根光纖既作接收又作發送，雖然數據可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收發數據，收發器每一端的發送器和接收器是通過收/發開關轉接實現信息的發送和接受，這樣就會產生時間延遲。

3 光纖收發器的組網形式和應用范圍

3.1 環形骨干網。環形骨干網是利用SPANNING TREE特性構建網絡覆蓋范圍內的骨干，這種結構可以變形為網狀結構，適合于網絡設備密度高的場合，組建有容錯功能的骨干網絡。這種網可以為企業、政府、教育等行業組建寬帶虛擬專網。

3.2 鏈形骨干網。鏈形骨干網以鏈形聯接，可以提供圖像、語音、數據及實時監控等綜合傳輸的多媒體網絡，其中單纖多網口的產品更能夠節省大量的骨干光纖數量，適合于不同的中小企事業單位構造高帶寬低價位的骨干網絡。

3.3 用戶接入系統。用戶接入系統利用10Mbps/100Mbps/1000Mbps自適應及自動轉換功能，可以自由聯接用戶端設備，實現最后一段網絡設備的接通，這種系統適合不同要求的通信帶寬，能夠提高網絡運行效率，且網絡提升級方案簡單、組建網絡投資較少。

3.4 應用范圍。光纖收發器作為光電介質間的數據轉換設備，打破了以太網電纜的百米局限性，解決了網絡設備之間的互聯，在物理連接組網中實現交換機之間、交換機和計算機之間、計算機之間的互聯，特別在中繼傳輸、光纖模式轉換、光纖資源不足方面得到了廣泛應用。

4 光纖收發器的未來發展趨勢

隨著通信技術的發展，光纖收發器產品也在不斷完善和升級，在組網的實踐過程中，用戶對收發器也提出了更高的要求。

4.1 光纖收發器本身應能更好地適應實際的網絡環境。在技術上，保證網絡設備的兼容性，符合以太網的標準；在不同場所使用的光纖收發器，其應支持超寬的電源電壓，以適應不穩定的供電狀況；并且能夠適應溫度變化范圍，尤其在高溫環境中散熱效果要好；設備本身免受雷擊和電磁干擾的影響，這就要求在設計產品時要有嚴謹的結構設計、精心挑選元器件，以滿足不同需求。

4.2 光纖收發器產品要智能化。芯片組要提高性能，實現真正地信息傳輸無阻塞，同時提供平衡流量、隔離沖突、自動檢測差錯，有一定的冗余鏈路，保證業務不中斷。

4.3 收發器可網管化，在網絡管理的運行、管理、維護等方面可以提高網絡的利用率、傳輸速度、安全性能、服務質量以及經濟效益。在網管控制方面，希望通過網絡管理平臺進行遠程管理，將光纖收發器的信息庫導入到網管服務器的數據庫中，便于統一的管理和監控，所以要求在產品研發中保證網管信息的標準化和兼容性。

4.4 從現代通信技術的發展趨勢來看，光纖通信將成為未來通信發展的主流，隨著計算機網絡速度的不斷提高，相信今后的光纖收發器產品必定會朝著高智能、高穩定性、低延時、可網管、低成本的方向繼續發展。