بلاگ

فناوری شبکه و رشد آن در دنیای مدرن امروزی ضروری است و به عنوان ستون فقراتی عمل می‌کند که دستگاه‌ها و سیستم‌های بی‌شماری را در سراسر جهان به هم متصل می‌کند. یکی از اجزای کلیدی در حوزه ارتباطات فیبر نوری، ماژول Small Form-factor Pluggable (SFP) است. در این مقاله، به طور مفصل به مکانیسم‌های داخلی این ماژول‌ها می‌پردازیم و به طور خاص بر روی سه مؤلفه نوری مهم تمرکز می‌کنیم  TOSA، ROSA و  BOSA.

مقدمه‌ای بر ماژول‌های SFP و اجزای نوری SFP

تعریف ماژول های SFP و نقش آنها در شبکه

ماژول‌های SFP تجهیزات فشرده (Compact) و قابل تعویض (Hot-Swappable) هستند که در مخابرات و ارتباطات داده برای کاربردهای مخابراتی و ارتباطات داده استفاده می‌شوند. این ماژول‌ها سیگنال الکتریکی دریافتی از دستگاه را به سیگنال نوری و بالعکس تبدیل می‌کند.SFPها توسط MSA (Multi-Source Agreement) استاندارد شده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد تا در بین برندها و دستگاه‌های مختلف قابل استفاده باشند و به آنها نقشی همه کاره در افزایش انعطاف پذیری و مقیاس پذیری شبکه می‌دهد.

فرستنده و گیرنده‌های فیبر نوری (ترنسیور- Transceivers) جزء لاینفک زیرساخت شبکه‌های انتقال فیبر نوری هستند. این دستگاه‌های جمع‌وجور دارای زیرمجموعه‌های نوری یکپارچه و پیچیده هستند که امکان استفاده از آن‌ها را در شبکه‌های امروزی و با تراکم بالا فراهم می‌سازد. با وجود طیف وسیعی از SFP‌های موجود در بازار، مانند SFP‌های استاندارد و انواع پیشرفته +SFP، که هر کدام دارای ویژگی‌ها و مشخصات متمایز خود هستند، درک عملکردهای اصلی آنها بسیار مهم است. پس بیاید با این سوال شروع کنیم که کاربرد اولیه ماژول های (ترنسیورهای) SFP چیست؟

• SFPها وظیفه ارسال و دریافت داده‌ها را بر عهده دارند «دو فرآیند حیاتی برای هر شکلی از ارتباط».
• این ترنسیورها وظیفه مهم تبدیل سیگنال‌های الکتریکی و سیگنال‌های نوری را تسهیل می‌کنند و امکان جریان بدون وقفه داده‌ها را در هر دو جهت ارسال و دریافت فراهم می‌کنند.

اهمیت درک ساختمان داخلی SFP

برای درک واقعی قابلیت‌ها، انعطاف پذیری و میزان اطمینان در ماژول‌های SFP، درک آنچه در داخل این ماژول‌ها وجود دارد و نحوه عملکرد اجزای داخلی بسیار مهم است. آگاهی از مکانیزم داخلی SFP نه تنها در عیب یابی، بلکه در تصمیم گیری آگاهانه در مورد خرید و استفاده از ماژول‌های مناسب برای نیازهای شبکه‌ای خاص کمک می‌کند.

باتوجه به اندازه جمع و جور و عملکرد پیچیده آنها، آیا تاکنون به مکانیسم‌های موجود در یک ترنسیور SFP فکر کرده‌اید؟ این اجزا چیزی بیش از بخش‌هایی از یک شبکه هستند - آنها قلب اتصال هستند. در داخل محفظه فلزی و مستحکم یک ماژول SFP، چندین جزء پیچیده و مجموعه‌های فرعی قرار دارند. اینها به طور هماهنگ برای دستیابی به قابلیت‌های چشمگیر ماژول SFP کار می‌کنند. در میان مهم‌ترین اجزای موجود در ترنسیور، می‌توان به سه بخش زیر اشاره کرد:

• Transmitter Optical Sub-Assembly یا (TOSA)، که نقشی محوری در ارسال سیگنال ایفا می‌کند.
• Receiver Optical Sub-Assembly یا (ROSA)، برای دریافت سیگنال ضروری است.
• Bi-Directional Optical Sub-Assembly یا  (BOSA)، که ارتباط دو طرفه را بر روی یک تار فیبر نوری امکان پذیر می‌کند.

هر جزء بر اساس استانداردهای دقیق مهندسی شده است و به داده‌ها اجازه می‌دهد بدون محدودیت در شبکه‌های بزرگ جریان داشته باشند و کاربران و دستگاه‌ها را در سراسر جهان به هم متصل کنند. این تقسیم بندی بر اساس عملکردی است که روی SFPها انجام می‌شود.

همه ما می‌دانیم که در یک ماژول SFP معمولی دو پورت وجود دارد که عبارتند از Transmit (TX) و Receive (RX). اجزای TOSA برای سمت فرستنده و اجزای ROSA برای عملکرد دریافت هستند.

نگاهی دقیق به اجزای ماژول SFP

بررسی دقیق‌تر ماژول SFP چندین مؤلفه پیچیده را نشان می‌دهد که برای کنترل سیگنال‌های فیبر نوری با هم کار می‌کنند و عبارتند از:

• زیر-مجموعه نوری فرستنده (TOSA)
• زیر-مجموعه نوری گیرنده (ROSA)
• برای انواع خاصی از SFPها، زیر-مجموعه نوری دو جهته (BOSA).

نمای کلی TOSA (زیر-مجموعه نوری فرستنده)

Transmitting Optical Sub-Assembly (TOSA) یک جزء حیاتی است که در بخش انتقال پورت‌های SFP قرار دارد. وظیفه اصلی آن «تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری» قبل از اتصال آنها از طریق رشته فیبر نوری متصل است. TOSA شامل چندین جزء کلیدی است، از جمله یک دیود لیزری که سیگنال نور را تولید می‌کند و یک رابط نوری که این سیگنال را به فیبر هدایت می‌کند. علاوه بر این، شامل یک مانیتور فتودیود برای کنترل خروجی لیزر، و یک رابط الکتریکی که تبدیل سیگنال را تسهیل می‌کند می‌باشد و یک محفظه‌ی محکم فلزی یا پلاستیکی نیاز است تا از این قطعات محافظت نماید.

به عنوان سنگ بنای ترنسیورهای فیبر نوری، طراحی TOSA می‌تواند برای پاسخگویی به نیازها و کاربردهای مختلف متفاوت باشد. ممکن است اجزای اضافی مانند عناصر فیلتر و ایزولاتورها (Isolators) را برای بهبود عملکرد خود ادغام کند و بر سازگاری و اهمیت آن در حوزه فیبر نوری تاکید کند.

Translation typesکاوش ROSA (زیر-مجموعه فرعی نوری گیرنده)

Receiver Optical Sub-Assembly (ROSA) یک جزء حیاتی دیگر است که در قسمت دریافت پورت SFP قرار دارد. مسئولیت اصلی آن گرفتن سیگنال نوری ارسال شده از TOSA ی فرستنده سمت مقابل و سپس برگرداندن آن به سیگنال الکتریکی است. این تبدیل بسیار مهم است، زیرا سیگنال را برای دستگاه های ارتباطی قابل درک و استفاده می‌کند.

ROSA از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: یک فتودیود که سیگنال های نور ورودی را تشخیص می‌دهد، یک محفظه محافظ ساخته شده از فلز یا پلاستیک، و یک رابط الکتریکی که اتصال به تجهیزات ارتباطی را تسهیل می‌کند. این اجزای سه گانه برای عملکرد هر فرستنده و گیرنده فیبر نوری ضروری است.

یک ROSA و یک TOSA که پشت سر هم کار می کنند، اجزای اصلی یک ماژول فرستنده گیرنده نوری را تشکیل می‌دهند و امکان ارتباط دو جهته را فراهم می کنند. علاوه بر این، ROSA ممکن است تقویت‌کننده‌ای را برای افزایش قدرت سیگنال دریافتی در خود جای دهد و اطمینان حاصل کند که یکپارچگی و کیفیت خود را برای پردازش بیشتر حفظ می‌کند.

نقش BOSA (زیر-مجموعه نوری دو جهته) در ماژول های SFP

TOSA (زیر-مجموعه نوری فرستنده) و ROSA (زیر-مجموعه نوری گیرنده) اجزای کلیدی هستند که مسئول ارسال و دریافت سیگنال‌ها در ترنسیورهای یک طرفه سنتی هستند. معمولاً هر کدام به یک فیبر نوری متصل می‌شوند تا به ارسال و دریافت سیگنال‌های یک طرفه دست یابند. اجزای BOSA به یک فناوری کلیدی در زمینه ارتباطات تبدیل شده‌اند، زیرا می‌توانند در ماژول‌های SFP دو طرفه ادغام شوند. این ادغام، ارتباط دو طرفه (فول دوبلکس – Full Duplex) را بر روی یک تار فیبر نوری انجام دهد و ترکیبی از عملکردهای تابشگر لیزری و آشکارسازهای نوری می‌باشد. با استفاده از تقسیم طول موج (WDM)، BOSA سیگنال‌های نوری با طول‌موج‌های مختلف را در یک کانال فیبر می‌فرستد و دریافت می‌کند، به طور موثر ساختار شبکه را ساده می‌کند، هزینه‌های استقرار را کاهش می‌دهد و راندمان انتقال سیستم را بهبود می‌بخشد.

استفاده از BOSA در ماژول‌های SFP دو طرفه نه تنها طراحی را بهینه می‌کند و فضای مورد نیاز برای تجهیزات را کاهش می دهد، بلکه عدم تداخل سیگنال و تضعیف بین طول موج‌ها را تضمین می‌کند و قابلیت اطمینان در ارتباطات را بهبود می‌بخشد. طراحی مهندسی با دقت بالا نه تنها با استانداردهای مختلف ارتباطی فیبر نوری مطابقت دارد، بلکه انعطاف‌پذیری و بهبود نگهداری شبکه را افزایش می‌دهد و در عین حال هزینه‌های زیرساخت را کاهش داده و ارتقای شبکه را آسان‌تر می‌کند. بنابراین، فناوری BOSA یک نیروی محرکه مهم برای ایجاد زیرساخت شبکه کارآمد، اقتصادی و پایدار است.

نتیجه:

اجزای پیچیده داخل یک ماژول SFP، مانند TOSA، ROSA، و BOSA، نشان دهنده پیشرفت‌های قابل توجه فنآوری در ارتباطات فیبر نوری است. درک آنچه در داخل یک ماژول SFP می‌گذرد به متخصصان شبکه اجازه می‌دهد تا از پیچیدگی و دقت موجود در تسهیل ارتباطات دیجیتالی روزمره لذت ببرند! از تولید و دریافت سیگنال‌های نوری گرفته تا توانایی انتقال داده‌ها در فواصل وسیع با حداقل تلفات، مکانیسم‌های درون این ماژول‌ها برای شبکه‌هایی که ما را در عصر دیجیتال متصل نگه می‌دارند، اساسی هستند. با پیشرفت تکنولوژی، طراحی و عملکرد این اجزای نوری به تکامل خود ادامه خواهند داد و سرعت ارتباطات، قابلیت اطمینان و کارایی کلی شبکه را بیشتر می‌کنند.

همانطور که می‌دانید ماژول فیبر نوری WDM (Wavelength-Division Multiplexing) شامل ماژول‌های فیبر نوری CWDM و DWDM می‌شوند. این ماژول‌ها با استفاده از فناوری WDM چندین سیگنال‌ نوری را با یکدیگر ترکییب نموده و بر روی یک فیبر منتقل می‌کند. با استفاده از این ترنسیورهای فیبر نوری می‌توان پهنای باند شبکه را افزایش داد. همچنین این ترنسیورها یک راه حل مقرون به صرفه در شبکه‌های LAN و MAN می‌باشد. برای اطلاعات بیشتر در مورد WDM می‌توانید به مقاله‌ی معرفی فناوری WDM (طول موج چند گانه) و انواع آن مراجعه کنید. در این متن نکاتی در مورد انتخاب ماژول‌های فیبر نوری 10G SFP+ CWDM and SFP+ DWDM جمع‌آوری شده است که به شما در انتخاب ترنسیور مناسب کمک می‌کند.

توان ماژول فیبر نوری 10G WDM

• اهمیت توان نوری Optical Power Budget (OPB)

Power Budget (OPB) نشان دهنده قدرت نوری برای انتقال سیگنال‌های نوری در مسافت‌های مختلف است. همانطور که می‌دانید انتقال سیگنال‌های نوری در فواصل بلند توان نوری دچار کاهش شده و در نهایت منجر به تضعیف سیگنال می‌شود. به همین علت هنگام انتخاب ماژول فیبر نوری 10G WDM بسیار مهم است که از حداکثر توان نوری ماژول اطمینان حاصل کنید.

• فرمول محاسبه Power Budget (OPB) ماژول فیبر نوری

برای محاسبه حداکثر توان نوری ماژول فیبر نوری به مثال زیر توجه کنید. فرض کنید فردی می‌خواهد یک ارتباط نوری CWDM را راه‌اندازی کند که شامل 2 کانکتور (افت هر کدام 0.6 دسی بل) و 4 نقطه اتصال فیوژن (افت هر کدام 0.1 دسی بل) می‌باشد. طول این ارتباط نوری 35 کیلومتر است. در این صورت چگونه می‌توان بررسی نمود که OPB ماژول SFP+ CWDM انتخابی مناسب می‌باشد؟

(در این مثال ماژول فیبر نوری Cisco CWDM-SFP10G-1550 را در نظر می‌گیریم )

The standard OPB = TX power - RX power = (-1dBm) - (-16dBm) = 15dB

The total power loss = 2×0.6dB – 0.1×4dB = 1.6dB

The worst OPB = the standard OPB - total optical power loss = 15dB - 1.6dB – 3dB(safety factor at 1550nm)= 10.4 dB

Transmission distance in worst case = (worst case OPB) / (cable loss at 1550nm) =10.4dB/0.25dB/km = 41.6km

با احتساب افت توان نوری ممکن، ماژول SFP+ CWDM سازگار با Cisco CWDM SFP10G 1550 می‌تواند سیگنال‌های نوری را تا مسافت 41.6 کیلومتر منتقل کند. این ماژول فیبر نوری 10G CWDM می‌تواند در مسافت 35 کیلومتری مورد نظر هم استفاده شود. اما توجه داشته باشید که توان نوری بر اساس یک محاسبه نظری انجام شده است و فقط به عنوان مرجع استفاده می‌شود. همچنین باید توجه داشت که درخواست‌های واقعی نیز نیازمند استفاده از تضعیف‌کننده‌ها می‌باشد.

طول موج ماژول‌های فیبر نوری 10G CWDM , DWDM

ترنسیورهای فیبر نوری CWDM و DWDM دارای طول‌موج‌های مختلفی هستند. ماژول‌های فیبر نوری CWDM از طول موج 1270 نانومتر تا 1610 نانومتر پشتیبانی می‌کنند، و ماژول‌های فیبر نوری DWDM بر روی طول موج‌های باند C با فاصله 50GHz (فاصله 0.4nm) و 100GHz (فاصله 0.8nm) اجرا می‌شوند. به طور معمول، طول موج‌های 1470 نانومتر و 1550 نانومتر در شبکه‌های WDM بیشتر استفاده می‌شوند. کاربران می‌توانند بر اساس تقاضای واقعی، ماژول‌های نوری متناظر را بخرند. به این نکته توجه کنید که یک ماژول فیبر نوری +CWDM 10G SFP نمی‌تواند به طور مستقیم با یک ماژول +DWDM SFP اتصال یابد، اما کاربران می‌توانند از یک تبدیل‌کننده OEO استفاده کنند تا طول موج CWDM را به طول موج DWDM تبدیل کنند.

انتخاب ترنسیورهای فیبر نوری SFP+ WDM بر اساس MUX/DEMUX WDM

WDM از یک دستگاه Multiplexer در سمت فرستنده و یک دستگاه Demultiplexer در سمت گیرنده استفاده می‌کند. این دستگاه وظیفه‌ی ترکیب کردن چندین سیگنال نوری بر روی یک و یا دو فیبر نوری را دارند. به عنوان مثال نوع دو فیبر از دو فیبر جداگانه برای هدایت مستقل داده‌ها استفاده می‌کند، در حالی که CWDM MUX/DEMUX از یک فیبر برای ارسال و دریافت همزمان داده استفاده می‌کند.

• ماژول‌های SFP+ CWDM بر روی CWDM MUX/DEMUX دو تار فیبر نوری

هنگام استفاده از دو تار فیبر نوری در CWDM MUX/DEMUX از دو تار فیبر نوری مجزا برای انتقال و دریافت داده‌ها استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که کانال‌ها با یکدیگر تداخل نداشته باشند. در این پیکربندی، تنها لازم است که از یکسان بودن طول موج‌ها در هر دو انتها برای دستیابی به ارتباطی بی نقص اطمینان حاصل شود.

همانطور که در نمودار نشان داده شده است، کاربران می‌توانند با اعتماد به طول موج‌های ثابت در هر دو انتها پیکربندی را به طور یکپارچه وارد کنند. با اسفاده از سیستم دو تار فیبر نوری CWDM MUX/DEMUX این  به‌ راحتی می‌توان ماژول‌های +CWDM SFP با طول موج‌های مناسب را انتخاب کرده و ارتباطی بی‌نقطه با CWDM MUX/DEMUX برقرار نمود. این انعطاف‌پذیری به کاربران امکان می‌دهد تا تنظیمات شبکه خود را براساس نیازهای خاص پهنای باند و ملاحظات زیرساختی تطبیق دهند و نگرانی‌های مربوط به مسائل پیچیده تطبیق طول موج‌ها را از بین ببرند.

• ماژول‌های SFP+ CWDM بر روی CWDM MUX/DEMUX یک تار فیبر نوری

زمانی که از یک تار فیبر نوری در CWDM MUX/DEMUX برای ارسال و دریافت داده‌ها به‌ طور همزمان استفاده می‌شود و به منظور جلوگیری از تداخل سیگنال‌های نوری از ماژول‌های فیبر نوری با طول موج‌های مجاور استفاده می‌شود. به مثال زیر توجه کنید: اگر شما از یک ماژول فیبر نوری با طول موج 1470nm در محل A استفاده کنید، در محل B می‌بایست ماژول فیبر نوری با طول موج 1490nm انتخاب شود. این تنظیمات حداقل تداخل متقابل بین سیگنال‌های نوری را کم کرده و پایداری ارتباط را حفظ می‌کند.

باتوجه به شکل یک جفت 4 کانال CWDM MUX/DEMUX یک تار فیبر نوری را در نظر بگیرید. پورت اول CWDM MUX در محل A از طول موج 1470nm برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند، و نیاز به اتصال به یک ماژول TX SFP+ CWDM با طول موج 1470nm دارد. گیرنده باید طول موج خود را با ماژول فیبر نوری CWDM هماهنگ کند تا سیگنال نوری متناظر را دریافت نماید. اطمینان از انطباق صحیح طول موج‌های فرستنده و گیرنده بسیار حیاتی است تا انتقال و دریافت پیوسته‌ی سیگنال‌های نوری تضمین شود.

" ماژول‌های فیبر نوری SFP+ DWDM هنگام همراه شدن با DWDM MUX/DEMUX از اصول مشابه CWDM MUX/DEMUX پیروی می‌کند. برای درک بهتر این مطلب به مثال زیر توجه کنید: در پیکربندی DWDM MUX/DEMUX یک تار فیبر نوری اگر اولین پورت در محل A داده‌ها را با طول موج 1550nmارسال کند، برای این اتصال خاص می‌بایست یک ماژول فیبر نوری +DWDM SFP با طول موج TX 1550nm انتخاب شود. ماژول فیبر نوری گیرنده باید طول موج خود را با ترنیسور DWDM هماهنگ کند تا بتواند سیگنال نوری متناظر را دریافت کند. طول موج‌های TX , RX باید بهم متصل شوند تا انتقال پایدار انجام شود؛ چرا که این دو باید روی همان پورت قرار بگیرند."

ماژول‌های فیبر نوری 10G BiDi انواع خاصی از فرستنده-گیرنده نوری (ماژول فیبر نوری) 10G CWDM و DWDM هستند. اگر کاربران نیاز به افزایش ظرفیت شبکه خود دارند و به یک سیستم کابل‌کشی آسان‌تر نیاز دارند، ترنسیور فیبر نوری +BiDi SFP نیازهای آن‌ها را برآورده می‌کند زیرا این ماژول‌ها داده‌ها را از طریق یک فیبر نوری ارسال و دریافت می‌کند. ترنسیور فیبر نوری +tunable SFP راه‌حلی مناسبی برای کاربرانی است که باید طول موج ماژول‌های فیبر نوری را براساس نیازهای خود تنظیم نمایند.

سوالات متداول در مورد +CWDM and DWDM SFP

سوال: آیا می‌توان طول موج معمولی مانند 850nm را به طول موج‌های DWDM یا CWDM تبدیل کرد؟

اگر نیاز به تبدیل طول موج‌ها به طول موج‌های CWDM یا DWDM دارید، می‌توانید از یک مبدل (Optical-Electrical-Optical) OEO برای دستیابی به این هدف استفاده کنید.

سوال: چگونه کابل‌های فیبر نوری مناسب برای ترنسیور فیبر نوری SFP+ CWDM و DWDM انتخاب کنیم؟

کابل‌های فیبر نوری به طور کلی در دو گروه Single-Mode و Multimode قرار می‌گیرند. کابل‌های فیبر نوری Single-Mode برای انتقال اطلاعات و داده‌ها در مسافت بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد. درحالی که کابل‌های فیبر نوری Multimode برای مسافت‌های کوتاه استفاده می‌شود. برای پشتیبانی از ارتباطات SFP+ CWDM و DWDM با فواصل تا 80 کیلومتر از کابل‌های فیبر نوری سینگل مود (Single-Mode) با کانکتور LC استفاده می‌شود.

پچ پنل یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های شبکه است که برای مدیریت و اتصال کابل‌های شبکه یا فیبر نوری به کار می‌رود. این دستگاه به عنوان یک نقطه مرکزی برای اتصال کابل‌ها به دستگاه‌های مختلف سوئیچ‌، روتر، سرور و دیگر تجهیزات استفاده می‌شود. با استفاده از پچ پنل، اتصالات فیزیکی بین این دستگاه‌ها و کابل‌ها برقرار می‌شود، که این امر امکان ارسال و دریافت اطلاعات در شبکه را فراهم می‌کند.

پچ پنل‌ها معمولاً در مکان‌هایی مانند مراکز داده، اتاق‌های سرور و رک‌ها نصب می‌شوند. آن‌ها برای سازماندهی و مدیریت کابل‌های شبکه بسیار مهم هستند و به مدیران شبکه این امکان را می‌دهند که به راحتی سیم‌کشی‌ها را به سرعت و با سهولت متصل یا جدا کرده، اضافه یا تغییر دهند بدون اینکه نیاز به تغییرات مستقیم بر سیم‌کشی‌های اصلی باشد.

"پچ پنل‌ها یک راه حل کابل کشی مقرون به صرفه هستند که با استفاده از آن می‌توان مراکز داده را به خوبی سازماندهی نمود."

معرفی انواع پچ پنل‌ها

در زیرساخت‌‌های مراکز داده، دو نوع پچ پنل وجود دارد که براساس کابل‌هایی که با آن‌ها سازگار هستند، به گروه‌های زیر تقسیم می‌شوند:

• پچ پنل فیبر نوری
• پچ پنل اترنت RG45

پچ پنل‌های فوق در طرح‌ها، پیکربندی‌ها یا تعداد پورت‌های مختلف در بازار موجود هستند، و می‌توان آن‌ها را بر اساس نیازهای مختلف شبکه، سفارشی سازی نمود.

پچ پنل‌های فیبر نوری 

پچ پنل فیبر نوری برای مدیریت اتصالات فیزیکی در شبکه‌های فیبر نوری استفاده می‌شوند. این پچ پنل‌ها به عنوان نقطه تقاطع اتصالات در شبکه‌های فیبر نوری عمل می‌کنند و محلی برای فیوژن نمودن کابل‌های فیبر نوری به پیگتیل‌ها می‌باشد. استفاده از پچ پنل فیبر نوری به مدیران شبکه امکان می‌دهد تا اتصالات را به راحتی تغییر داده و در صورت بروز مشکلات هر چه سریع‌تر آن را رفع نمایند. این پچ پنل‌ها باعث افزایش انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان در زیرساخت‌های شبکه فیبر نوری می‌شوند. پچ پنل‌های فیبر نوری معمولاً در یک رک نصب می‌شوند.

انواع پچ پنل‌های فیبر نوری

پچ پنل استاندارد فیبر نوری: پچ پنل استاندارد فیبر نوری یک دستگاه است که برای اتصال کابل‌های فیبر نوری در مراکز داده، شبکه‌های کامپیوتری و سیستم‌های ارتباطات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پچ پنل‌ها اغلب دارای آداپتورهای LC/SC/MTP هستند که به عنوان اتصال‌های میانی بین کابل‌های اصلی و پچ پنل‌ها استفاده می‌شوند. این پچ پنل‌ها معمولاً دارای یک قاب یا شاسی هستند که در آن ماژول‌های آداپتور یا پنل‌های آداپتور نصب می‌شوند. این پچ پنل‌ها معمولاً در دو نوع single mode و multimode و با گزینه‌های مختلف آداپتور و تعداد پورت‌های متفاوت عرضه می‌شوند تا بتوانند نیازهای مختلف شبکه را برطرف نمایند.

پچ پنل Breakout: پچ پنل Breakout یک نوع پچ پنل است که به طور خاص برای استفاده در شبکه‌های با دانسیته بالا یا در محیط‌هایی که نیاز به ارتباطات با سرعت بالا مانند 40G-10G و 100G-25G دارند، طراحی شده است. این پچ پنل‌ها به منظور کاهش تعداد کابل و بهبود جریان هوا در مراکز داده و رک‌های سرور استفاده می‌شوند. یکی از ویژگی‌های اصلی پچ پنل‌های Breakout این است که قابلیت اتصال کابل‌های با سرعت بالا را فراهم می‌کنند و از دانسیته بالای کابل‌ها جلوگیری می‌کنند. این پچ پنل‌ها معمولاً دارای مدل‌های مختلفی از جمله single mode و multimode هستند و از طریق آن‌ها می‌توان کابل‌های با سرعت بالا را به صورت منظم و مدیریت شده به سوئیچ‌ها یا تجهیزات دیگر متصل کرد.

پچ پنل ماژولار: پچ پنل ماژولار، این امکان را به کاربران می‌دهد تا با تغییر و جابجایی ماژول‌های آداپتور کوچک، اتصالات را به سادگی تغییر دهند و از این طریق انعطاف‌پذیری بیشتری را در مدیریت شبکه داشته باشند. پچ پنل ماژولار انواع مختلفی دارد و بر اساس نیازهای شبکه، از جمله تعداد و نوع پورت‌ها، نوع کابل‌های مورد استفاده و ویژگی‌های مدیریتی، انتخاب شود.

پچ پنل اترنت

همانطور که می‌دانید، کابل‌های پچ کورد اترنت (شبکه) انواع مختلفی دارند که به‌طور عمومی به عنوان Cat5e، Cat6، و Cat6a شناخته می‌شوند. هر یک از این انواع کابل‌ها ویژگی‌ها و مشخصات مختلفی دارند که بر اساس نیازهای شبکه و سرعت انتقال داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. باتوجه به اینکه کابل‌های شبکه انواع گوناگونی دارند، پچ پنل‌های شبکه هم شامل پچ پنل اترنت Cat5e/Cat6/Cat6a، پچ پنل blank keystone، پچ پنل اترنت 110 punch down و... .

یکی از پرطرفدارترین پچ پنل‌های شبکه پچ پنل Cat6 است که به دلیل سادگی و مقرون به صرفه بودن مورد استقبال متخصصین شبکه کاران قرار گرفته است. هنگامی که هنوز تصمیم نگرفته‌اید از چه کابل شبکه‌ای استفاده کنید می‌توانید پچ پنل blank keystone (انتخاب Keyston با کاربر است) را تهیه نمایید تا بتوانید براساس نیازهای شبکه اتصالات ترکیبی را ایجاد نمایید.

اهمیت نصب پچ پنل‌ها

پچ پنل‌ها یکی از اجزای کمّی است که در شبکه‌های مسی و فیبر نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد و تقریبا در تمام راه‌اندازی‌های شبکه‌های تجاری از پچ پنل‎‌ها برای نصب کابل‌‌ها استفاده می‌شود.

ویژگی‌های پچ پنل‌ها

1. تعداد پورت‌ها: پچ پنل‌ها دارای پورت‌های مختلفی هستند، از پچ پنل‌های کوچک با تعداد پورت‌های کم تا پچ پنل‌های بزرگ با صدها پورت.
2. نوع کابل پشتیبانی شده: پچ پنل‌ها ممکن است برای پشتیبانی از کابل‌های فیبر نوری، کابل‌های مسی Cat5e ،Cat6 ،Cat6a و غیره طراحی شوند.
3. نوع آداپتورها: Patch Panel‌ها برای انواع مختلفی از آداپتورها طراحی شده‌اند.
4. سازگاری با استانداردها: پچ پنل‌ها معمولاً با استانداردهای صنعتی مختلفی مانند TIA/EIA و ISO/IEC سازگار هستند.
5. مدیریت کابل: برخی پچ پنل‌ها دارای ویژگی‌های مدیریت کابل مانند نگهدارنده کابل و پنل‌های برچسب‌گذاری شده هستند که کمک می‌کنند کابل‌ها را به صورت منظم و تمیز نگه دارند.
6. نصب و استفاده آسان: پچ پنل‌ها باید از نظر نصب و استفاده آسان باشند و اجزای آن به راحتی قابل جدا شدن باشد.

سوالات متداول در مورد پچ پنل‌ها

1. آیا پچ پنل‌ها کیفیت سیگنال‌ها را کاهش می‌دهد؟ برخی بر این باورند که اتصالات بیش از حد بین پچ پنل‌ها، سوئیچ‌ها یا دستگاه‌های دیگر ممکن است سرعت شبکه را کاهش دهد. اما در حقیقت، یک پچ پنل مناسب سرعت شبکه شما را کاهش نمی‌دهد. فقط شما می‌بایست اطمینان حاصل کنید که کابل‌های به روش صحیح ترمینیت شده است یا خیر.
2. آیا به یک پچ پنل نیاز دارم یا فقط یک سوئیچ؟ پچ پنل و سوئیچ کارهای متفاوتی را انجام می‌دهند. به طور مثال عمده وظیفه پچ پنل‌ها مدیریت،نظم و سازمان‌دهی کابل‌ها است، در حالی که سوئیچ به دستگاه‌های متصل این امکان را می‌دهد تا از طریق کابل‌ها به یکدیگر متصل شوند. انتخاب بین آن‌ها بستگی به نیازهای شبکه دارد.

استفاده از داده‌های حجیم مانند انواع فیلم، بازی‌های آنلاین و محاسبات ابری و تبادل این داده‌ها روی بستر شبکه نیاز به افزایش پهنای باند قابل توجه دارد و موجب افزایش تقاضا برای اینترنت پرسرعت شده است. فیبر نوری سرعت و پهنای باند بیشتری نسبت به سیم‌های مسی سنتی فراهم می‌کند. باتوجه به اینکه فیبر نوری بازار ارتباطات شبکه را متحول کرده است، ابهامات رایجی برای کاربران جدید وجود دارد که ممکن است همه قابلیت‌ها و عملکرد آن را به طور کامل درک نکنند، این مقاله برخی از متداول ترین پرسش‌های پرتکرار کاربران فیبر نوری را پاسخ می‌دهد:

پرسش 1: کابل‌های فیبر نوری بادوام نیستند؟

یک پرسش رایج درباره فیبر نوری اینست که فیبرهای نوری چقدر بادوام هستند؟ کابل‌های فیبر نوری مدرن به گونه‌ای طراحی شده‌اند که کاملاً انعطاف‌پذیر هستند و می‌توانند مقدار مشخصی از استرس را بدون شکستگی تحمل کنند. در واقع، رشته‌های شیشه‌ای در فیبر نوری پوشش داده شده‌اند و می‌توانند در برابر شرایط آب و هوایی شدید و تنش مقاومت کنند. همچنین می‌توان کابل فیبر نوری مقاوم در برابر آتش سفارش داد و حتی می‌توان آن را با خیال راحت در آب غوطه ور کرد.

پرسش 2: کابل‌های فیبر نوری کمتر قابل اعتماد هستند؟

کابل‌های فیبر نوری در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون هستند زیرا به جای سیگنال‌های الکتریکی از پالس‌های نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند. این پالس‌های نوری تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی مانند تداخل فرکانس رادیویی قرار نمی‌گیرند در حالی که می‌تواند سیگنال‌های الکتریکی در کابل‌های مسی را مختل کند. الیاف شیشه یا پلاستیک، در کابل‌های فیبر نوری نارسانا هستند و خودشان نیز میدان‌های الکترومغناطیسی ایجاد نمی‌کنند. آنها همچنین در برابر میدان‌های الکترومغناطیسی خارجی یا "Crosstalk" مصون هستند، زیرا در هسته فیبر محدود شده‌اند و به بیرون تابش نمی‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود کابل‌های فیبر نوری در محیط‌هایی با منابع الکترومغناطیسی زیاد، مانند خطوط برق و مجاور تجهیزات صنعتی، قابل اعتمادتر باشند.

پرسش 3: کابل‌های فیبر نوری بسیار گران هستند؟

هزینه کابل‌های فیبر نوری در سال های اخیر به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. علاوه بر این، مزایای بلند مدت کابل‌های فیبر نوری، مانند سرعت و قابلیت اطمینان بیشتر و هزینه‌های نگهداری کمتر، غالبا سبب کاهش هزینه‌های بعدی هم می‌شوند. به عنوان مثال، مقدار داده‌ای که باید منتقل شود می‌تواند بر هزینه کابل‌های فیبر نوری تأثیر بگذارد. در برخی موارد، کابل فیبر نوری با ظرفیت بالاتر ممکن است برای مدیریت حجم زیادی از داده‌های ارسالی مورد نیاز باشد، این مورد می‌تواند هزینه کابل را بالا ببرد، اما همزمان می‌تواند در دراز مدت مصرف تعداد زیادی کابل کم ظرفیت تر را کاهش دهد و در هزینه‌ها صرفه جویی کند.

پرسش 4: نصب کابل فیبر نوری پیچیده‌تر است؟

تا حدودی درست است که نصب و نگهداری فیبر نوری به مهارت‌ها و تجهیزات تخصصی نیاز دارد، اما آسان تر از نصب و نگهداری سیم‌های مسی سنتی است. در واقع، نگهداری فیبر نوری در برخی موارد آسان‌تر است، زیرا کمتر در معرض آسیب ناشی از عوامل محیطی مانند رطوبت، تغییرات دما و تداخل الکترومغناطیسی است. همچنین با توسعه فناوری ساخت کانکتورهای فیبر نوری، در سال‌های اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است و نصب و نگهداری سیستم‌های فیبر نوری را آسان تر و سریع تر کرده است. استفاده از کانکتورهای Multi-fibre Push-On (MPO)، کانکتورهای Field-Terminated ، اتصالات فیوژن و کانکتورهای Small Form-Factor، همگی نصب فیبر را آسان‌تر و سریع‌تر کرده‌اند.

پرسش 5: کابل‌های فیبر نوری قابل خم شدن نیستند؟

کابل‌های فیبر نوری تا حدی قابل خم شدن هستند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که انعطاف پذیر و بادوام باشند. الیاف داخل کابل معمولاً با یک لایه محافظ سیلیکونی یا آکریلات (Silicone  یا Acrylate) پوشانده شده اند که از آسیب ناشی از خم شدن یا استرس جلوگیری می‌کند. این کابل‌ها با حداقل شعاع خمشی طراحی شده‌اند - حداقل شعاعی که در آن کابل می‌تواند بدون آسیب رساندن به الیاف خم شود. بیشتر اوقات، این شعاع می‌تواند از 10 تا 30 برابر قطر کابل باشد.

پرسش 6: فیبر در مرکز خود سوراخ دارد؟!

این ایده که فیبر نوری سوراخی در مرکز خود دارد یک اشتباه رایج است. فیبر نوری از یک رشته بسیار نازک یا "هسته" از مواد شفاف مانند پلاستیک یا شیشه تشکیل شده است که توسط لایه‌ای از مواد روکش با ضریب شکست کمتر احاطه شده است. این لایه معمولاً توسط یک پوشش محافظ یا لایه بافر احاطه شده است. نور مورد استفاده برای ارتباط یا انتقال از طریق فیبر نوری از طریق هسته فیبر عبور می‌کند و نه از سوراخی در مرکز!

پرسش 7: فیبر مالتی مود چند رشته ای است؟

در مقایسه با کابل‌های Single Mode برخی فکر می‌کنند کابل Multimode چند تار فیبر نوری دارد در صورتیکه که کابل مالتی مود هم فقط یک تار فیبر نوری دارد و فقط نحوه انتشار سیگنال نوری در آن متفاوت است.

با استفاده روزافزون از اتصالات 10GbE، انواع گوناگونی از ترنسیورهای +10G SFP برای ارسال داده‌های 10Gbps در حالت‌های مختلف شبکه طراحی و تولید شده‌اند. این راهنما به شما کمک خواهد کرد تا انواع مختلف ماژول‌های +10G SFP موجود در بازار را دسته‌بندی کنید.

بر اساس نوع کابل‌ها، ترنسیورهای +10G SFP می‌تواند به سه دسته تقسیم شود:

1. ماژول مسی +10G RJ-45 SFP
2. ماژول فیبر نوری مالتی مود +10GBASE SFP
3. ماژول فیبر نوری سینگل مود +10GBASE SFP

ماژول +10GBASE-T SFP 

ماژول +10GBASE-T SFP (ماژول مسی) از استاندارد MSA (Multi-Source Agreement) پشتیبانی می‌کند و برای ارسال اطلاعات و داده‌ها با سرعت 10Gbps از طریق کابل‌های unshielded twisted-pair طراحی و تولید شده‌اند.

تاکنون اتصالات 10Gb از لحاظ انعطاف‌پذیری، اقتصادی، سازگاری با نسل‌های قبل و سازگار با کاربر، موثرترین انتخاب اتصالات اترنت 10G شده است.

با استفاده از کابل‌های اترنت Cat6a/Cat7 حداکثر مسافتی که می‎‌توان داده‌ها را انتقال داد 100 متر می‌باشد. در حقیقت ماژول‌های مسی +10G SFP دارای برد محدودی هستند و حداکثر مسافتی که می‌توانند اطلاعات را با سرعت 10Gbps انتقال دهند 30، 50 و 80 متر می‌باشد.

ویژگی‌های ماژول +10GBASE-T SFP  

• امکان اتصال از طریق کابل Cat6a
•  پشتیبانی از معماری Middle of Row، Top of Rack و End of Row

ماژول‌های فیبر نوری +10GBASE-T SFP طبق جدول با کابل‌های زیر سازگار است و از استانداردهای 10GBASE-T، 1000BASE-T و 100BASE-T پشتیبانی می‌کند.

 تفاوت‌ ترنیسورهای +10GBASE-T SFP با SFP+ DAC و +SFP را می‌توانید در جدول زیر مشاهده نمایید.

"توصیه می‌شود هنگامی که دو سوئیچ دارای پورت‌های +SFP و 10GBASE-T باشند، ابتدا از پورت‌های مسی 10GBASE-T استفاده کنید و پورت‌های +SFP را برای اتصالات آینده به یک شبکه نوری برای دسترسی به فواصل بلند نگه دارید."

ماژول فیبر نوری 10GBASE SFP+ Multimode

ماژول‌های فیبر نوری 10GBASE SFP+ Multimode به دو گروه  10GBASE-SR و 10GBASE-LRM تقسیم می‌شوند و برای انتقال اطلاعات و داده‌ها در مسافت‌های کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ماژول فیبر نوری +10GBASE-SR Multimode SFP

ماژول فیبر نوری 10GBASE-SR یکی از متداول‌ترین ماژول‌های 10GbE است. SR مخفف short-range (محدوده کوتاه) است و ماژول‌های 10GBASE-SR می‌توانند با استفاده از فیبر نوری مالتی مود OM3 (MMF) تا ۳۰۰ متر اطلاعات را انتقال دهد.

ماژول فیبر نوری 10GBASE-LRM MMF/SMF SFP

به عنوان جایگزین ترنسیور 10G BASE-LX4، ترنسیورهای فیبر نوری 10G BASE-LRM قادر به پشتیبانی از حداکثر مسافت 220 متر بر روی فیبر نوری مالتی مود می‌باشند. توجه داشته باشید که ماژول‌های 10GBASE-LRM سیسکو قادر به پشتیبانی از حداکثر مسافت 300 متر بر روی فیبرهای نوری سینگل مود (SMF) هستند.

ماژول فیبر نوری 10GBASE SFP+ Single mode

سه نوع اصلی از ترنسیورهای +10G SFP سینگل مود وجود دارند:

• 10GBASE-LR
• 10GBASE-ER
• 10GBASE-ZR

 که برای انتقال اطلاعات و داده‌ها در فواصل بلند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ماژول فیبر نوری +10GBase-LR Single mode SFP

ترنسیور فیبر نوری 10GBASE-LR، LR مخفف "Long Reach" (دسترسی طولانی) است، با طول موج 1310 نانومتر عمل می‌کند و می‌تواند داده‌ها را تا مسافت 10 کیلومتر بر روی فیبر سینگل مود انتقال دهد. 

ماژول فیبر نوری +10GBase-ER Single mode SFP

به عنوان نسخه بهبود یافته از ماژول‌های LR، ترنسیور 10GBase-ER با طول موج 1550 نانومتر عمل می‌کند و برای انتقال اطلاعات  بر روی فیبرهای سینگل مود طراحی شده‌اند و تا 40 کیلومتر می‌تواند اطلاعات را انتقال دهد.

ماژول فیبر نوری +10GBase-ZR Single mode SFP

ترنسیور 10GBASE-ZR مشابه ترنسیور ER است. این ترنسیور 10GBASE-ZR با طول موج 1550 نانومتر و با استفاده از فیبرهای Single mode کار می‌کند، اما محدوده انتقال داده‌های آن به بیش از 80 کیلومتر می‌رسد.

طبق استاندارد IEEE 802.3ae کمترین فاصله‌ی کابل‌کشی برای ماژول‌های فیبر نوری SR، LRM، LR و ER برابر با 2 متر است.

همچنین برای برخی از کاربردهای ویژه ممکن است از ماژول‌های زیر استفاده کنید: 

ماژول‌های فیبر نوری +C/DWDM SFP

ماژول‌های +C/DWDM SFP در شرکت‌های بزرگ و مراکز داده استفاده می‌شوند. این ترنسیورها اغلب در 18 طول موج CWDM از 1270 تا 1610 نانومتر عمل می‌کند و محدوده انتقال آن از 10 تا 80 کیلومتر می‌باشد.

ماژول فیبر نوری +DWDM SFP

ترنسیور +DWDM SFP در طول موج‌های DWDM از CH17 تا CH61 عمل می‌کند و حداکثر مسافت انتقال داده 80 کیلومتر است.

ماژول فیبر نوری BiDi

ماژول فیبر نوری BiDi (Bidirectional)  می‌تواند همزمان اطلاعات و داده را در یک کانال ارتباطی ارسال و دریافت نمایند. این ترنسیور به عنوان یک نوع از ترانسیورهای WDM شناخته می‌شوند. ماژول‌های +BIDI SFP برای ایجاد اتصال دوطرفه اترنت 10 گیگابیت با استفاده از یک کابل فیبر یک حالته و اتصال‌گرهای LC تا 10 کیلومتر یا 40 کیلومتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. ماژول‌های دوطرفه باید به صورت جفت –D و –U استفاده شوند. 

ماژول فیبر نوری صنعتی (+Industrial SFP)

ماژول‌های صنعتی +SFP به طور خاص برای کار در گستره‌ای وسیع از دماهای عملیاتی چون 40- تا 85+ درجه سانتیگراد طراحی شده‌اند، این امر آن‌ها را برای کار در محیط‌های صنعتی و فضاهای باز با شرایط دشوار مناسب می‌سازد. این دماهای گسترده به ماژول‌های فیبر نوری این امکان را می‌دهد که در شرایط محیطی خاص نظیر دماهای بسیار پایین یا بسیار بالا، ارتفاعات بالا یا محیط‌های صنعتی با امواج الکترمغناطیسی قوی عمل کنند.

سوالات متداول در مورد ماژول فیبر نوری +10G SFP

آیا می‌توان از ترنسیورهای +Cisco SFP در سایر تجهیزات که برند متفاوتی دارند استفاده نمود؟

استفاده از ترنسیورهای +Cisco SFP در سایر تجهیزات که برند متفاوتی دارند توصیه نمی‌شود، اما برخی از سوئیچ‌های فیبر نوری با ترنسیورهای شرکت سیسکو سازگاری دارند.

تفاوت ترنسیور SFP-10G-LR و SFP-10G-LRM چیست؟

ماژول Cisco 10GBASE-LRM برای مسافت‌های 220 متر بر روی فیبر نوری Multimode و 300 متر بر روی فیبر نوری Single-mode پشتیبانی می‌کند، در حالی که Cisco 10GBASE-LR برای فواصل  10 کیلومتر بر روی فیبر نوری سینگل مود پشتیبانی می‌کند. همچنین قیمت ماژول فیبر نوری Cisco SFP-10G-LR کمی بیشتر از Cisco SFP-10G-LRM است.

آیا ماژول فیبر نوری 10GBASE-T می‌تواند از سرعت 10/100/1000Mbps پشتیبانی کند؟

در اغلب موارد ماژول فیبر نوری +10GBASE-T SFP به طور خودکار می‌تواند از سرعت 10/100/1000Mbps پشتیبانی کند.

تا کنون، ماژول‌های فیبر نوری +10G SFP به دلیل کارایی بالا، انعطاف‌پذیری در انواع اتصالات و کاربردهای مختلفی که دارند، به عنوان راهکاری مناسب در شبکه‌ها شناخته شده‌اند و یکی از اصلی‌ترین انتخاب‌ها برای بسیاری از Data Centerها می‌باشند.