راهنمای انواع ترنسیور(ماژول فیبر نوری)، کانکتور و کابل‌های فیبر نوری(بخش اول)

آشنائی با انواع کابل فیبر نوری، ترنسیور و کانکتورهای فیبرنوری در زمان طراحی شبکه الزامی است. کابل فیبر نوری مزایای زیادی نسبت به کابل مسی داشته و از افت کمتری  به نسبت کابل مسی برخوردار است. این کابل سبک تر، بادوام و نازک تر از کابل مسی است. رکهای با تراکم بالا و Load سنگین نیاز به اتصالات شبکه و کابل کشی پیچیده تری دارند لذا باید از کابل های نازک تر و سبک تر استفاده شود. مراکز داده در شرایطی در حال رشد هستند که پارامترهای افزایش مسافت و حجم دیتا موجب عدم کارائی کابلهای مسی شده است. بنابراین امروزه شبکه‌ مراکز داده به کابل‌های فیبر بیشتری نسبت به کابل‌های مسی نیاز دارند گرچه استفاده از کابل مسی به دلیل وجود تجهیزات شبکه مجهز به پورت داخلی شبکه،  همچنان در سرعت دیتای کم و مسافت های کوتاه کاربرد دارند.

 یک ارتباط فیبر دارای سه قسمت است که در تصویر زیر نشان داده شده است:

شکل1- اتصال فیبر نوری

⦁ ترنسیور A
⦁ دو کور (Core) فیبر نوری جهت ارسال و دریافت
⦁ ترنسیور B

تمام سیستم های فیبر به منظور ارتباط از دو رشته  فیبر یکی برای ارسال و یکی برای دریافت و دو ترنسیور (ماژول SFP) در انتهای طرفین ارتباط استفاده می کنند.( ارتباط یک طرفه یا simplex روی یک کابل فیبر برقرار می شود.)
ترنسیور (ماژول فیبر نوری یا SFP) وظیفه تبدیل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری و بالعکس را بر عهده دارد. بنابراین باید در ادامه ترنسیور را تعریف کنیم که نشان دهنده نوع ارتباطی است که به دستگاه پایانی متصل می شود. سپس به نوع کانکتور(Connector) که رابط اتصال کابل فیبر به ماژول ترنسیور است بپردازیم و در نهایت معرفی انواع کابل فیبر را خواهیم داشت.

⦁ انواع ترنسیور یا ماژول های فرستنده/گیرنده
⦁ انواع کانکتور
⦁ انواع کابل های فیبر نوری

⦁ انواع ترنسیور (ماژول فیبر نوری – ماژول SFP- ماژول فرستنده/گیرنده):

ماژول‌های ترنسیور قابلیت hot-pluggable دارند، بنابراین می‌توانید هر زمان که بخواهید، آن را متصل کنید یا بردارید (plug-out and in). زمانی که سوئیچی دارید که دارای پورت های SFP است، ابتدا همه اسلات ها خالی است و باید ترنسیور های مسی یا فیبری را متناسب با کاربرد روی آن قرار دهید. همچنین اگر به ارتباط فیبر برد-بلند (Long Range) نیاز دارید، باید ترنسیور برد-بلند را نیز تهیه کنید.

ماژول های نوری یا الکتریکی به اصطلاح Front Panel Module MSA (multi source agreement) [1] نامیده می شوند. MSA توافقی است که در آن چندین تولیدکننده با هم جمع می شوند تا محصولات سازگار را در بین فروشندگان تعریف کنند.  بسیاری از MSA ها گرد هم آمده اند تا انواع مختلفی از Front Panel Module را توسعه دهند که عبارتند از:

⦁ SFP and QSFP family
⦁ CFP family
⦁ XENPAK, XPAK and X2 family
⦁ XFP family
⦁ OIF Multisource Agreement for long-haul DWDM transmission module
⦁ Other front panel modules (Cisco CPAK)

همچنین ماژول های نوری MSA مانند COBO و خانواده CFP هم در بازار تجهیزات فیبر نوری موجودند. در ادامه  ماژول های SFP که استاندارد و رایج هستند را بررسی خواهیم کرد:

⦁ ماژول های SFP:

SFP ها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و از سیگنال های الکتریکی و نوری پشتیبانی می کنند.  انواع SFP به تفکیک سرعت انتقال و نوع اتصال در جدول زیر نشان داده شده است.
در این جدول  مشخصات ظاهری و سرعت ترنسیورها  آمده است. به طور مثال ماژول‌های QSFP+ و QSFP28 باید برای جدا کردن چهار اتصال دوبلکس 10 یا 25 گیگابایتی استفاده شوند.
لازم به ذکر است ماژول های LR و SR در بازار وجود دارند که مخفف Long Range  و  Short Range هستند، اما برای درک جامع باید در مورد فیبرهای سینگل مد – Single Mode Fiber  (SMF) و فیبرهای مالتی مد – Multi Mode Fiber  (MMF) در بخش سوم این مقاله صحبت کنیم.

⦁ انواع کانکتورهای فیبر نوری:

کانکتورها (Connectors)  رابطی  بین ترنسیور و کابل فیبر نوری و بالعکس هستند. همه انواع کانکتورها در ریفرنس[3] این مقاله به تفصیل تشریح شده اند،  اما LC-LC (دو رشته ای) و MTP/MPO آنهایی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا به LC-LC اشاره کردیم که جفت فیبر LC (Lucent Connector or local connector) در هر دو طرف Tx و Rx مانند شکل 1 است. (در ایران با نام Leila  کانکتور هم شناخته می شوند.)

کانکتور LC شامل یک تار فیبر نوری است و به صورت  Simplex کار می کند به این معنی که فقط یک ارتباط یک طرفه روی تک فیبر برقرار می شود. بنابراین به منظور برقراری ارتباط duplex از جفت LC-LC استفاده می شود.

شکل-2 LC Simplex Connector

کانکتور MPO/MTP (Multi Fiber Push On)  برای ارتباطات فیبر چند کاناله استفاده می شود. (12 و 24 کاناله پشتیبانی می شوند). MTP  علامت تجاری ثبت شده با کارایی بالای کانکتور MPO است.

شکل 3 - MPO connector

کانکتورهای MPO ، هشت فیبر از 12 فیبر را استفاده می کنند و چهار فیبر مرکزی استفاده نمی شود. اتصالات MPO برای برقراری ارتباط چهار کانال duplex  استفاده می شود که به 8 فیبر مجزا نیاز دارد. کابل های MPO-8 LC وجود دارد که به آنها کابل های break-out یا fan-out می گویند که یک سر MTP  یا MPO  است و سر دیگر 8 عدد کانکتور فیبر LC تکی یا 4 جفت LC است. بر همین اساس ترنسیورهای 40 یا 100 گیگابایتی ممکن است به چهار کانال duplex  ده یا 25 گیگابایتی تقسیم شوند.

شکل4  12 pin MPO channel assignment [4]

شکل 5 MPO to 8 LC cable [5]

سایر انواع کانکتور پرکاربرد در زیر نشان داده شده است:

شکل 6 - Connector types [6]

ادامه این مقاله را در بخش دوم مطالعه کنید.

منابع:

[1]  https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_module#In-module_components
[2]  https://en.wikipedia.org/wiki/Small_form-factor_pluggable_transceiver
[3]  https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber_connector
[4]  https://www.router-switch.com/media/upload/product-pdf/aruba-os-switch-and-aruba-os-cx-transceiver-guide.pdf
[5]  https://www.completeconnect.co.uk/products/mpo-mtp-to-lc-om4-fibre-breakout-cables/
[6]  https://medium.com/@quantum_cabling/types-of-fibre-optic-cables-5460f3813245
[7]  https://www.ad-net.com.tw/difference-between-single-mode-fiber-and-multi-mode-fiber/
[8]  https://community.fs.com/blog/single-mode-cabling-cost-vs-multimode-cabling-cost.html
[9]  https://en.wikipedia.org/wiki/Fiber-optic_communication
[10]  https://www.bicsi.org