ماژول فیبر نوری چیست و چه انواعی دارد؟

در گذشته در مقاله فیبر نوری چیست به خوبی توضیح دادیم که، Fiber optics، رشته‌های بلند و نازک شیشه ای (به قطر موی انسان) هستند. این رشته‌ها درون کابل‌های فیبر نوری قرار می‌گیرند و ما برای انتقال سیگنال‌های نور در فواصل طولانی به آنها متکی هستیم. این کابل‌ها برای اتصال به دستگاه‌های الکترونیکی به ماژول فیبر احتیاج دارند. اینکه ماژول فیبر نوری چیست؟ چه انواعی دارد؟ چگونه کار می‌کند؟ سوالاتی هستند که در این مقاله پاسخ خواهیم داد.

ماژول فیبر نوری چیست؟

ماژول فیبر نوری (optical module) فرستنده-گیرنده فیبر نوری (fiber optic transceiver) یا فرستنده-گیرنده نوری (optical transceiver) نیز نامیده می‌شود. ماژول فیبر یک دستگاه معمولی با قابلیت hot-pluggable (اتصال داغ) است که در برنامه های کاربردی ارتباطات داده با پهنای باند بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماژول‌ها معمولاً یک واسط الکتریکی در یک سو دارند که به داخل سیستم متصل می‌شود و یک واسط نوری در سوی دیگر که به دستگاه‌های مختلف از طریق یک کابل فیبر نوری اتصال می‌یابند.

عملکرد اصلی یک ماژول نوری به عنوان یک تبدیل‌کننده فوتوالکتریک است که سیگنال الکتریکی را به نور و بالعکس تبدیل می‌کند. انواع مختلفی از ماژول‌های ترنسیور فیبر نوری برای استفاده در برنامه‌های ارتباطات تلفنی موجود هستند و مشخصات و طراحی‌های مختلفی برای تأمین نیازهای متغیر طراحان استفاده می‌شوند.

فرستنده-گیرنده فیبر نوری

نحوه عملکرد ماژول فیبر نوری

بالاتر با ماژول آشنا شدیم اما نحوه کار یک ماژول فیبر نوری چیست؟ ماژول‌ها با ارسال پالس‌های نوری مدوله شده که توسط یک دیود از طریق کابل فیبر نوری منتقل می‌شوند، کار می‌کنند. آن‌ها معمولاً از دو کابل فیبر نوری جداگانه استفاده می‌نمایند، یکی برای ارسال داده به یک سمت و دیگری برای سیگنال از سمت مخالف. ماژول‌های فیبر قادر به ارسال و دریافت سیگنال از طریق همان کابل فیبر نوری به طور همزمان نیستند زیرا این ممکن است باعث تداخل سیگنال شود.

البته ماژول‌های فیبر نوری چند جهته مانند: Cisco SFP-10g-bxd-I نیز وجود دارند که امکان ارسال همزمان داده‌ها را در هر دو جهت با استفاده از یک کابل فراهم می‌کنند. فرستنده‌های چند جهته این کار را با مدوله کردن نور منتقل شده در طول موج‌های مختلف، انجام می‌دهند؛ به این معنی که می‌توانند سیگنال‌هایی را ارسال و دریافت کنند، که هنگام عبور از کابل با یکدیگر تداخل نداشته باشند.

بسیاری از ماژول‌های فیبر نوری مدرن در حال حاضر hot-pluggable هستند، به این معنی که ادغام آن‌ها در شبکه‌های موجود آسان است و می‌توانند فوراً با حداقل تنظیمات مورد استفاده قرار گیرند. همان‌طور که قبلا گفته شد، دو بخش اصلی فرستنده-گیرنده نوری وجود دارد، ابتدا سیگنال‌های الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنند و بعد از طریق خود کابل فیبر نوری، داده برای فواصل دور ارسال می‌شوند.

انواع ماژول‌های فیبر نوری

انواع ماژول‌ فیبر نوری چیست؟ ماژول‌های فیبر نوری را می‌توان بر اساس ویژگی‌های عملکرد و استفاده نهایی به دسته‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد. ویژگی‌هایی که معمولا در طبقه‌بندی فرستنده-گیرنده فیبر نوری استفاده می‌شوند عبارتند از: حالت فیبر(type mode)، نرخ انتقال (transfer rate)، فاصله انتقال (transmission distance)، طول موج (Wavelength) و نوع اتصال (Connector Type).

ماژول‌های فرستنده-گیرنده فیبر نوری با ویژگی‌های مشابه بیشتر، با هم گروه‌بندی شده و در بسته‌هایی طبقه‌بندی می‌شوند که به عنوان فاکتورهای فرم نیز معروف هستند. در حال حاضر 6 شکل اصلی فرستنده-گیرنده فیبر نوری در استفاده رایج وجود دارد: SFP+ ،SFP ،GBIC ،X2 ،XFP ،XENPAK.

انواع فرستنده-گیرنده نوری

type mode (حالت فیبر)

شاید اساسی‌ترین طبقه‌بندی فرستنده-گیرنده فیبر نوری “Type mode” فیبری یا همان نوع کابلی باشد که قرار است با آن مورد استفاده قرار گیرد. کابل‌های فیبر نوری به دو دسته اصلی چند حالته (Multimode) و تک حالته (Single-Mode) تقسیم می‌شوند. بنابراین ماژول‌های نوری نیز برای پشتیبانی از فیبرهای نوری مختلف به ماژول‌های تک حالته و چند حالته طبقه بندی می‌شوند.

• ماژول‌های نوری تک حالته با فیبرهای تک حالته استفاده می‌شوند. فیبرهای تک حالته از باند وسیع و ظرفیت انتقال زیاد پشتیبانی می‌کنند و برای انتقال از راه دور مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• ماژول‌های نوری چندحالته با فیبرهای چندحالته استفاده می‌شوند. فیبرهای چند حالته به دلیل پراکندگی مدول، عملکرد انتقال کمتری نسبت به فیبرهای تک حالته دارند، اما هزینه‌های آن‌ها نیز کم تر است. از آن‌ها برای انتقال با ظرفیت کم و مسافت کوتاه استفاده می‌شود.

transmission distance (فاصله انتقال)

همه ماژول‌های فیبر نوری نمی‌توانند داده‌ها را به یک فاصله انتقال دهند. همانطور که در بالا ذکر شد، یک تفاوت عمده در نوع چند حالته و تک حالته وجود دارد. برای کاربردهای چند حالته: هم سرعت انتقال و هم نوع خاص فیبر بر فاصله انتقال تأثیر می‌گذارد. در کاربردهای تک حالته: نرخ انتقال عامل غالب با توجه به فاصله انتقال است. در واقع transmission distance به محدوده‌ای از فاصله‌ها اشاره دارد که ماژول فیبر نوری قادر به انتقال اطلاعات در آن است. ماژول‌های فیبر نوری بر اساس فاصله انتقال عبارتند از:

• Short-Range Modules: برای انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. معمولاً در داخل یک مرکز داده یا شبکه محلی این نوع به کار می‌رود. مانند: ماژول‌های SR  و SR4 فیبر چند حالته
• Intermediate-Range Modules (IRM): آن‌ها در فاصله‌های متوسط کاربرد دارند. همانند ماژول‌های IR با استفاده از فیبر Multimode و Single-Mode
• Long-Range Modules: ماژول‌های فیبر نوری LRM برای فواصل زیاد، همچون اتصالات شهری با بین شهری به کار برده می‌شوند. ماژول‌های LR یا LR4 فیبر تک حالته از این نوع هستند.
• Extended-Range Modules: جهت انتقال اطلاعات در فاصله‌های بسیار طولانی و دیتا سنترهای بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. ماژول‌های ER4 با استفاده از فیبر تک حالته از این نوع محسوب می‌شوند.

transfer rate (نرخ انتقال)

انواع ماژول‌ فیبر نوری براساس نرخ انتقال داده نیز طبقه بندی می‌شوند. پنج نوع زیر از انواع ماژول‌های فیبر نوری محبوب در این دسته بندی هستند:

• 100GBase: صد گیگابیت بر ثانیه (100GB-100Gbe-100Gbps)
• 40GBase: چهل گیگابیت بر ثانیه (40GE-40Gbe-40Gbps)
• 10Gbase: ده گیگابیت بر ثانیه (10GE-10Gbe-10Gbps)
• 1000Base: یک گیگابیت بر ثانیه (1GE-1Gbe-1000Mbps)
• 100Base: صد مگابیت بر ثانیه (Fast Ethernet-FE-100mbps)

این نرخ‌ها به سرعتی اشاره دارند که یک فرستنده فیبر نوری قادر به انتقال داده از طریق اترنت است.

Wavelength (طول موج)

نور مادون قرمز در انتقال داده‌ها در شبکه‌های فیبر نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. طول موج، اندازه‌گیری فاصله بین قله‌های متوالی در موج نور است. ماژول‌های فیبر نوری معمولاً داده‌ها را در یکی از سه طول موج اصلی ارسال می‌کنند: 850 نانومتر، 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر.

Connector Type (نوع کانکتور)

اتصالات فیبر نوری (Optical fiber connectors)، فرستنده-گیرنده را به هم متصل می‌کنند تا نور بتواند از هسته عبور کند. ماژول‌های فیبرنوری را می‌توان براساس نوع اتصال دهنده آن‌ها به گروه‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد. چهار نوع اصلی از اتصالات ماژول فیبر نوری وجود دارد که امروزه همراه با فرستنده-گیرنده‌های نوری استفاده می‌شوند: SC، LC، MPO و ST.

فرستنده-گیرنده sfp

ماژول sfp چیست؟

 sfp در انواع ماژول فیبر نوری چیست؟ SFP مخفف عبارت ”small form-factor pluggable” به معنای “اتصال دهنده فرم فاکتور کوچک” است که با نام gigabit interface converter  (مبدل رابط گیگابیتی) نیز شناخته می‌شود. ماژول SFP یک فرستنده نوری قابل اتصال با فرم فاکتور کوچک است که در پورت SFP سوئیچ شبکه یا دستگاه دیگر قرار می‌گیرد.

فرستنده-گیرنده SFP به دلیل اندازه کوچکش در اکثر کاربردها جایگزین ماژول GBIC شده است. کوچکی سایز این ماژول به آن اجازه می‌دهد در فضاهای شبکه‌ای محدود، برای فراهم کردن ارتباط سریع بین سوئیچ‌ها و اجزای مهم شبکه استفاده شود. ماژول SFP قابل اتصال به برق است؛ که تنظیم شبکه‌های موجود را بدون نیاز به طراحی مجدد کل زیرساخت کابل آسان می‌کند.

ماژول‌های SFP زیادی در بازار وجود دارند، به همین جهت بسیاری از افراد معمولاً نیاز به دانستن طبقه‌بندی‌های مختلف آن دارند. ماژول‌ sfp را می‌توان براساس عملکرد، نوع کابل، نرخ داده و بازه انتقال در دسته‌های مختلفی طبقه بندی کرد، در ادامه هر یک را شرح خواهیم داد.

بر اساس نوع کابل

• مس: سیگنال را با کابل‌های مسی سنتی مانند کابل شبکه یا کابل DAC منتقل کنید.
• فیبر چند حالته (MMF): از کابل کشی OM4 ،OM3 ،OM2 ،OM1 و OM5 پشتیبانی می‌کند. درجه فیبر بالاتر عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد.
• فیبر تک حالته (SMF): مناسب برای کابل کشی فیبر تک حالته 9/125 است و حداکثر فاصله پیوند را فراهم می‌کند.

ماژول نوع SX در SFP با توجه به بازه انتقال

بر اساس بازه انتقال

• T: شامل 100 BASE – T ،1000 BASE – T ،2.5 GBASE – T ،5 GBASE – T، فاصله 100 متری تا کابل Cat۵.
• SX: برای دسترسی کوتاه است. در IEEE 802.3 z تعریف شده است؛ 1000 Base-SX در فیبر چندحالته به 550 متر می‌رسد. طول موج معمول 850 نانومتر است.
• LX: جهت دسترسی گسترده است. در IEEE 802.3 z تعریف شده است، 1000 BASE-LX در فیبر تک حالته به 10 کیلومتر می‌رسد. طول موج معمول 1310 نانومتر است.
• EX: مناسب دسترسی گسترده است. در IEEE 802.3 z تعریف شده است. 1000 BASE-EX با فیبر تک حالته به 40 کیلومتر می‌رسد. طول موج معمول 1310 نانومتر است.
• ZX: همچنین برای دسترسی گسترده است. در IEEE 802.3 z تعریف شده است، 1000 BASE-ZX به 70 کیلومتر (یا 80 کیلومتر) بر روی فیبر تک حالت می‌رسد.
• EZX: این نوع استاندارد نیست، اما توسط برخی از تولیدکنندگان تعریف می‌‌شود و مورد قبول اکثر مشتریان است. حداکثر فاصله می‌تواند به 120 کیلومتر یا حتی 160 کیلومتر با طول موج 1550 نانومتر برسد.
• BX: به یک فرستنده SFP دو جهته (BiDi) اشاره دارد؛ فاصله انتقال معمولی می‌تواند ۱۰ تا ۸۰ کیلومتر باشد. این روش از فناوری WDM برای انتقال دو طول موج بر روی یک فیبر واحد استفاده می‌کند. BX معمولاً شامل BX-U (بالادست) و BX-D (پایین دست) است و هر جهت از طول موج‌های مخالف مانند 1310 nm-TX /1490 nm-RX و 1490 nm-TX/1310 nm-RX استفاده می‌کند.

ماژول نوع 3G در SFP بر اساس نرخ انتقال

بر اساس نرخ انتقال

• 100BASE SFP: معمولاً مخفف سرعت 100 مگابیت در ثانیه و 155 مگابیت در ثانیه است که به طور گسترده در اترنت سریع، SDH/SONET و ATM استفاده می‌شود. اکثر دستگاه‌ها به سرعت 1G یا بالاتر ارتقا یافته‌اند. بنابراین، تعداد کمی از فروشندگان هنوز این نوع را ارائه می‌دهند.
• 622M SFP: ویژه تجهیزات SDH/SONET. مشابه نوع فوق، تعداد کمی از تولیدکنندگان این نوع را عرضه می‌کنند.
• 1000BASE SFP: به عنوان 1G نیز شناخته می‌شود، این ماژول محبوب‌ترین در ارتباطات داده است و بیشترین انتخاب تامین کننده را دارد.
• 2G SFP: کانال فیبر 2G و سرعت 2.5G، برای سوئیچ 2x FC SAN و دستگاه SDH/SONET مناسب است.
• 3G SFP: شامل سرعت 2.97G و 3.07G، برای انتقال ویدئو، CPRI (رابط رادیویی عمومی مشترک)، OBSAI (ابتکار معماری ایستگاه پایه باز) مناسب می‌باشد.
• 4G SFP: با سرعت ویژه 4.25G، برای سوئیچ 4x FC SAN مناسب است.
• 6G SFP: دارای سرعت ویژه 6.14G، برای برنامه CPRI (رابط رادیویی عمومی مشترک) یا OBSAI (ابتکار معماری ایستگاه پایه باز) کاربرد دارد.
• 8G SFP: سرعت خاص 8.5G، برای سوئیچ 8x FC SAN مناسب است.

ماژول نوع CWDM-SFP

بر اساس کاربرد

بر اساس کاربردهای مختلف، ماژول fsp معمولاً در انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• Regular SFP: معمولاً فرستنده-گیرنده‌هایی هستند که داده‌ها را از طریق فیبر duplex ارسال می‌کنند.
• CWDM SFP: پشتیبانی از انتقال CWDM برای بهبود پهنای باند در یک فیبر.
• DWDM SFP: پشتیبانی از انتقال DWDM برای به حداکثر رساندن پهنای باند و در عین حال صرفه جویی در کابل کشی فیبر
• BiDi SFP: فرستنده-گیرنده دو جهته برای فرستنده-گیرنده در فیبر سیمپلکس.
• SDH/SONET SFP: عمدتاً سرعت شامل 155 مگابیت بر ثانیه، 622 مگابیت در ثانیه و 2.5 گیگابیت در ثانیه، مناسب برای پلتفرم SDH/SONET.
• SFP کانال فیبر: سرعت 4G ،2G ،1G و 8G را پوشش می‌دهد و عمدتاً در شبکه ذخیره سازی استفاده می‌شود.
• ویدئو SFP: پشتیبانی از HD-SDI/3G-SDI/6G-SDI/12G-SDI، با تمرکز بر بازار انتقال ویدئو.
• PON SFP: شامل GPON و EPON، استانداردهای شبکه‌های نوری غیرفعال، عمدتاً برای برنامه FTTX.
• کابلSFP : این یک کابل مستقیم با اتصال SFP در دو سر است که یک راه حل کم هزینه برای طول بسیار کوتاه است.

مزیت‌های ماژول فیبر نوری sfp

مزایای استفاده از ماژول فیبر نوری sfp چیست؟

ماژول‌های SFP چندین مزیت نسبت به ماژول‌های سنتی مبتنی بر مس دارند. اول اینکه کابل‌های فیبر نوری ظرفیت پهنای باند بسیار بالاتری دارند و امکان انتقال سریع تر و مطمئن‌تر داده‌ها را در مسافت‌های طولانی‌تر فراهم می‌کنند. علاوه بر این، sfpها در برابر تداخل الکترومغناطیسی مصون هستند، همین ویژگی آن‌ها را برای محیط‌هایی با سطح بالای نویز الکتریکی ایده آل می‌کند. فیبر نوری همچنین امنیت بهتری را فراهم می‌کند زیرا هک و رهگیری آن‌ها دشوار است.

در سال‌های اخیر، تقاضای فزاینده‌ای برای سرعت داده‌های بالاتر و افزایش پهنای باند وجود داشته است. در نتیجه، ماژول‌های SFP فیبر برای پشتیبانی از نرخ انتقال سریع تر، مانند 40 گیگابیت بر ثانیه و 100 گیگابیت بر ثانیه، تکامل یافته‌اند تا نیازهای شبکه‌های مدرن را برآورده کنند. آن‌ها همچنین از نظر مصرف انرژی، بهینه‌تر شده‌اند و تراکم پورت بالاتری را در تجهیزات شبکه ممکن می‌سازند.

به طور کلی، ماژول‌های SFP فیبر با امکان انتقال کارآمد و قابل اطمینان داده‌ها از طریق کابل‌های فیبر نوری، نقش مهمی در زیرساخت شبکه سازی مدرن ایفا می‌کنند. آن‌ها به تکامل خود ادامه می‌دهند تا نیازهای شبکه‌های سریع تر و پیشرفته تر را برآورده نمایند. همین قابلیت‌هاست که ماژول‌های sfp را به یک جز ضروری در صنعت مخابرات تبدیل می‌کند.

کاربردهای ماژول sfp

ماژول‌های فیبر SFP طیف وسیعی از کاربردها را دارند. آن‌ها معمولاً در شبکه‌های مخابراتی برای اتصال دستگاه‌های مختلف شبکه در فواصل طولانی استفاده می‌شوند. همچنین در مراکز داده برای اتصال سرورها و دستگاه‌های ذخیره سازی به یکدیگر به کار می‌روند و اتصالات با سرعت بالا و قابل اعتماد را فراهم می‌کنند. در سال‌های اخیر، ماژول‌های فیبر SFP در استقرار شبکه‌های فیبر به خانه (FTTH) محبوبیت پیدا کرده‌اند و دسترسی به اینترنت پرسرعت را برای کاربران مسکونی و تجاری ممکن می‌سازند.

ماژول فیبر 10gbe در +sfp

ماژول +sfp چیست؟

ماژول +sfp یک نسخه پیشرفته از فرستنده-گیرنده SFP است و معمولاً برای اترنت 10 گیگابیتی، کانال فیبر و سایر برنامه‌های شبکه پرسرعت استفاده می‌شود. گیرنده‌های +SFP  مطابق با استانداردهای IEE802.3ae ،SFF-8431 و SFF-8432 طراحی شده‌اند.

ماژول‌های فیبر نوری +sfp برای شبکه‌های مسی و فیبر مناسب هستند. نوع کابل‌های فیبر نوری مورد استفاده در آن‌ها شامل OM3 ،OM4 ،OS1 و OS2 می‌شوند.  این ماژول‌های فیبر نوری، برد انتقال بالایی دارند به طوری که تا محدوده جغرافیایی 120 کیلومتر می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

ماژول‌های +SFP بسته به فاصله و اینکه شبکه تک حالته یا چند حالته است، نرخ داده بالایی بین 10 گیگابیت بر ثانیه و 25 گیگابیت در ثانیه ارائه می‌دهد. معمولاً از کانکتورهای LC برای کابل‌های فیبر نوری استفاده می‌شود، در حالی که کابل‌های RJ-45 برای کابل‌های مسی استفاده می‌شود. در حوزه‌های برنامه تقریباً مشابه XFP هستند که شامل OTU-2، شبکه‌های اپتیک موازی و SONET می‌شود.

سخن پایانی

ماژول فیبر نوری چیست؟ ماژول‌های فیبر نوری، یک قطعه برای اتصال انواع کابل‌های فیبر نوری به دستگاه‌های الکترونیکی در شبکه‌ها و ارتباطات داده‌ای با پهنای باند بالا هستند. این ماژول‌ها وظیفه تبدیل سیگنال‌های الکتریکی به نور و بالعکس را دارند.

انواع مختلفی از ماژول‌های فیبر نوری بر اساس نوع کابل، محدوده انتقال، نرخ انتقال، و کاربرد وجود دارند. این انواع شامل SFP معمولی، BIDI SFP، WDM SFP، SONET/SDH SFP PON SFP و Fiber Channel SFP می‌شوند. هر کدام از این انواع برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند و در شبکه‌های مختلفی مانند مراکز داده، ارتباطات تلفنی و انتقال ویدیو مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فناوران آتیه گئومات

سوالات متداول

• ماژول فیبر نوری چیست؟

یک ماژول نوری، که فرستنده-گیرنده فیبر نوری یا فرستنده-گیرنده نوری نیز نامیده می‌شود، یک دستگاه معمولاً قابل اتصال به برق است و در ارتباطات داده‌ای با پهنای باند بالا استفاده می‌شود.

• کاربرد ماژول فیبر نوری چیست؟

به بیان ساده‌تر، از ماژول‌های نوری برای تبدیل فوتوالکتریک استفاده می‌شود. فرستنده سیگنال‌های الکتریکی را برای انتقال بر روی فیبرهای نوری به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌کند و گیرنده سیگنال‌های نوری دریافتی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌نماید.

• ماژول SFP چیست؟

SFP (Small Form-factor Pluggable) یک فرمت کوچک و قابل تعویض برای ماژول‌های رابط شبکه است که هم برای برنامه‌های مخابراتی و هم برای ارتباطات داده استفاده می‌شود. یک رابط SFP روی سخت افزار شبکه، یک شکاف ماژولار برای یک فرستنده-گیرنده رسانه خاص، مانند: کابل فیبر نوری یا کابل مسی است.