以太网光网络器件介绍与网络设备部署

以太网光网络器件介绍概述以太网中，光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者局域网我们都可称之为光网络，光网络的组成通信要用到专用的光器件，下面我将介绍我们经常使用的一些器件光纤光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。携带信息的光波：数字信号为1时，光源器件发送一个传号光脉冲；当数字信号为0时，光源器件发送一个空号（不发光）。光纤的分类根据承载的光信号波长的不同，光纤分为单模及多模。多模光纤(Multi-modeFiber)：可以传多种模式，信号畸变大，传输距离近，主要用于局域网传输，传输波长在850nm，与光器件耦合相对容易，接头和保护套用米色或者黑色；单模光纤(Single-modeFiber)：只能传输一个传播模式，信号畸变小，传输距离远，主要用于远距离传输，传输波长在1310nm及1550nm，与光器件耦合相对较难，单模光纤线体为黄色，接头和保护套为蓝色。多模波长有850nm，模块波长有1310nm、1550nm两种。模指的是光信号进入光纤的角度，单模只能从一个角度进入光纤，多模可以多多角度进入光纤，光纤有多模和单模之分，严格来说光模块没有单模和多模之分，光模块一般只区分波长，模块的波长和光纤的波长匹配，即可收发数据，如下图。光纤跳线的接头，由于光模块有LC、SC接口的区分，所以相应的光纤也有此区分，以对接光模块。根据光纤两端接口来区分，有3类：LC-SC、LC-LC、SC-SC，使用前需要和光模块确认类型。根据模块可选择单纤和双纤，单纤一般都是单模光纤使用注意事项：1、光纤和光模块必须匹配，才能得到最佳的传输特性。单模光模块配套多模光纤使用时，由于多模光纤色散大，光信号在光纤内衰减，会影响光路连接稳定性。多模光模块配套单模光纤使用时，由于光纤承载波长不一样，会出现光信号衰减很大，两端光模块会出现无法连通的现象，即便因为距离短而协商上了，也会极度不稳定。2、光纤选用要与两端的光模块的接口要匹配，在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加光在传输过程的衰减。3、光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合。4、如果光纤接头被弄脏了的话，可以用棉签蘸酒精清洁，否则会影响通信质量。光模块光模块是实现光信号的发送及接收的模块，也称收发器，模块类型有多种，按分类方式有如下分类：封装：为了保护模块内部器件，使用金属封装，常见的封装有如下几种SFP，SFP+模块与SFP模块一样，外观及大小很像，主要用于10G光网络。XFP：XFP模块常见于10G光网络。X2：IGBC波长：光模块根据发光器件的波长来区分，常见有850nm/1310nm/1550nm几种，因为850波长的模块与多模光纤的波长匹配，所以我们习惯把850nm的光模块叫做多模光模块，同理1310nm/1550nm的光模块我们习惯的叫单模光模块。因此我们区光分模块单模和多模的方法只需要，看模块的波长即可还可根据接口标示的颜色区分，一般情况下蓝色-单模黑色-多模传输距离：光模块由于波长及发光器件功率因素，在传输距离上有区别一般包含如下类型：850纳米波长/550，1310纳米波长/10公里距离，1550纳米波长/40，1550纳米波长/80公里距离传输速度光模块的速度有：千兆模块铭牌有1.25G标识，万兆模块铭牌有10G标识不同速率的光模块需要特定网卡的支持。即万兆模块不能使用在千兆网卡上，千兆模块亦不能使用在万兆网卡上。光口一般不能协商速率。光纤插孔：光口模块和光纤对接的接口有两种，LC、SC。LC接口常见于SFP封装的模块，俗称小头光纤口。SC接口常见于GBIC封装的模块，俗称大头光纤口。收发类型：光模块根据收发用途，常见有如下几种双纤收发：此类模块比较常见，使用两条纤，一条用于RX，一条用于TX。单纤收发：此类模块使用一条纤，同时用于发送及接收。单纤接收：此类模块使用一条光纤，为纯接收，这种模块常用于分光环境，旁路部署，单纯用于接收数据。为了和电网络兼容，所以存在一些转换器件，以转换光电信号，SFP或GBIC光转电模块主要用于千兆光口。由于千兆光口速率固定，所以通过光转电模块转换出来的电口，只能支持千兆，不能协商速率，其不能与百兆电口设备对接，否则会出现无法连通的现象。一般情况下不建议使用光转电，这样会影响速率光模块使用注意事项：1、模块插入设备模块口的时候,请使用尽可能小的压力。如果强行将模块推进模块口可能会损坏模块或模块口。2、正确安装和拆卸。将模块插入模块口后才连接光纤线，光纤线从模块拔除后才能将模块从设备上拆卸下来。3、模块一般有2个端口，接收端RX（▼）和发射端TX（▲），连接时RX和TX相连接，连接后检测设备模块接口上的LED灯，当模块正常工作时，连接状态灯长亮，有数据传输时LED闪烁。分光器将光信号进行耦合、分支、分配的光设备。光分路器又称分光器，具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。我们使用的分光器是输入端口数与输出端口数不等的为树形光分路器。工作原理分光器是一个无源器件，只需要输入光信号即可，一组分光线路有一个上行接口和若干个下行接口，将上行的光信号按照功率比分发到若干个下行端，只是光信号从上行接口到下行接口后光信号的强度/光功率将下降，光信号内容是一样的，一般的分光器有1分2、1分4、1分8、1分16等用法：分光器上行端（IN）接光信号的发射端（TX），此时分光器将输入的光信号按照一定功率分成若干份在分光器的下行端（OUT）输出，此时我们可将分出的若干份光信号分给不同的用户，这些用户将拥有和输入端信号完全相同的光信号。例：若我们用的一个1分2、功率比是1:9的分光器，那么在输出端将得到2份一样的光信号，此时我们可将功率是9的输出端分给主用户，功率是1的输出端分给旁路设备。接线原则：分光器的输入端（IN）只能接光信号输出端，即接对端是光模块的TX，输出端接（OUT）只能接光信号输入端，即接对端光模块的RX端。我们目前使用的有机架式的4路1X2的光分路器，相当于4个1X2如上图版面标示为4路1X2的光分路器IN的是输入端，OUT是输出端，编号表示接口路数，如IN下1接口表示1路的输入接口，out下的1-1表示1路的输出接口1，out下的1-2表示1路的输出接口2。功能作用是将1输入的光信号按照一定比率的功率比分成2份从1-1和1-2输出。光分路器主要用于旁路部署时，把主光路的信号复制一部分到旁路设备中。光路Bypass与电口bypass功能一样，保护光设备出现故障时，使网络自动跳过该节点，形成直通状态进行通信，使整网络通畅，保证网络不受影响。1、目前我们的设备是受控式的设备，有一个LCD屏显示当前工作模式，设备地址等相关信息2、RJ45以太网或串口是设备监控数据通信接口，也就是心跳线接口3、光口：一组控制需要4个光口，实现网络保护，光口标示为R的为接收口，T的为发送口，用虚线连接的2个光口用于接网络的输入端和输出端，其余2个光口接需要保护的设备，当心跳信号触发时，虚线连接的2光口将直接连通，实现网络保护。如上图，有2组线路，光口上有光口编号1、2、3、4，3和4用虚线连，因此我们连接线路时，1和2连接保护的光设备，3和4连接光网络的输入和输出。还有一种是智能式bypass设备，我们使用得比较少，为一台二层设备。其通过自我发送心跳包，检测主设备线路是否通畅，通畅时才把主线路的数据转发到设备上，否则跳过该设备转发走。速度受控式bypass为物理层设备，和物理透镜一样，只是单纯的转发光信号，因此兼容千兆及万兆网络。智能式bypass设备为二层设备，具备数据包的概念，所以其区分千兆及万兆。模式Bypass设备为光路上的一环，和光模块及光纤一样，区分单模及多模，即工作波长。一般情况下接口颜色为蓝色是单模，米白色是多模光器件使用原则及建议原则：在同一条光路上，所有的器件必须为同一种模式，即工作的波长要匹配一直，例如在单模光路上，两端的收发器，传输的光纤，中间的分路器，光口bypass设备等，必须都为单模。同理，多模光路上，两端的收发器，传输的光纤，中间的分路器，光口bypass设备等，必须都为多模。建议：在同一条光路上的两端，实现收发光信号的收发器（即光模块），建议使用同一种厂商及型号的模块。此方法可以避免大多数光口兼容性问题。设备部署方式一般的组网方式：1、串联模式（网关模式、路由模式、网桥模式）2、并联模式（路由模式、网桥模式）3、单臂模式（旁路模式）交换机交换机防火墙防火墙交换机Sangfor的设备做网关部署交换机因特网企业内部网因特网服务器内部用户网关模式部署：将设备置于网络的公网出口，作为整个内部网的网关，其特点就是客户的网络设备(包括主机、路由器、工作站等)和所有计算机的设置（包括IP地址和网关）无须改变，同时解析所有通过它的数据包，增加了网络的安全性，因为设备直接连接外网，有外网IP，管理非常简便。缺点就是设备宕机或出故障会影响到客户的整个网络不能上网，增加了单点故障，性能上会给整个网络造成瓶颈。网关和路由的区别：网关模式就是我们通常说的你内网所有的主机，全部使用设备的IP地址（设备使用一个公网IP），把设备当做网关来出访，即启用把私有IP转换成公有IP。路由模式下就是设备不对数据包中的IP地址修改，直接进行路由转发，完成三层路由功能。但是当路由与公网相通时，你内网主机需用公网IP地址，不是私有IP地址，否则会上不了网。交换机交换机防火墙交换机Sangfor的设备做网桥部署交换机因特网企业内部网因特网服务器内部用户路由器交换机交换机防火墙交换机Sangfor的设备做网桥部署（并接）交换机因特网企业内部网因特网服务器内部用户路由器网桥透明模式部署：将设备串接在主干网络中，像交换机一样，平滑部署到网络中，对于内网中的计算机，也不需要做改动，部署很方便，设备只做透明转发，缺点和网关模式一样，宕机或出故障会影响到客户的整个网络不能上网，增加了单点故障，性能上会给整个网络造成瓶颈，并接可以解决。网桥多网口和多网桥：网桥多网口是指一个网桥由2个以上网口组成，多网桥是一个设备上有多个网桥交换机交换机防火墙交换机Sangfor的设备做单臂部署交换机因特网企业内部网因特网服务器内部用户路由器单臂技术方式能在对用户环境最小改动的前提下部署设备，增加了设备对网络环境的适应能力。因设备WAN口不连公网，没有公网地址，所以远程管理同样不是很方便，但这样部署丝毫不会影响客户的网络。但这样部署只能对流量做分析审计。设备这样部署时一般只有一个管理口和多个监控口，监控口是没有IP的，只能接受数据，监控口一般和交换机的镜像口连接。