что такое оптический коммутатор
8.3 ОПТИЧЕСКИЕ КОММУТАТОРЫ
Оптическая коммутация принципиально отличается от механической коммутации потоков. При механической коммутации время срабатывания составляет десятки миллисекунд (в среднем от 20 до 50мс). При оптической коммутации время срабатывания определяется переходными процессами в электрической цепи управления оптического коммутатора и обычно на несколько порядков меньше.
Оптический коммутатор – это один из наиболее важных элементов полностью оптической сети, без которого невозможно строить масштабируемые архитектуры. Большинство основных конструкций оптических коммутаторов должно иметь, по крайней мере, два выхода. Основными параметрами коммутатора являются:
В настоящее время используются разнообразные типы оптических коммутаторов:
В основе работы оптического коммутатора используется линейный электрооптический эффект Поккельса, который заключается в изменении показателя преломления материала пропорционально напряжённости приложенного электрического поля.
Устройства мультиплексирования/демультиплексирования систем с уплотнением по длинам волн – волновые фильтры и оптические коммутаторы – имеют одну общую деталь: в основе их работы лежат в той или иной степени интерференционные эффекты. Основные принципы работы легче рассмотреть на простейшем четырёхполюснике – разветвителе-коммутаторе. Схема сплавного разветвителя Х-типа показана на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2 – Схема разветвителя-коммутатора Х-типа
Излучение интенсивности I1, введённое в один волновод, проникает в другой (I0) за счёт связи двух волноводов. Погонный коэффициент связи k зависит от параметров волновода (разности показателей преломления сердцевины n1 и оболочки n2), длины волны λ и ширины зазора g между волноводами. Разветвитель характеризуется разностью постоянных распространения двух волноводов длиной L
где n1, n2 – эффективные показатели преломления сердцевины и оболочки.
Прикладывая электрическое напряжение U к электродам, расположенным по бокам или сверху, или снизу волноводов, можно регулировать фазовую расстройку за счёт линейного электрооптического эффекта (эффекта Поккельса).
Еще одна реализация разветвителя-коммутатора 2х2, состоящая из двух последовательных Х-разветвителей представлена на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3 – Схема двухплечевого оптического разветвителя-коммутатора
Оптические сигналы после прохождения по разным плечам интерферируют во втором разветвителе. Путём изменения напряжения U на электродах, охватывающих одно из плеч, можно регулировать разность фаз между приходящими во второй разветвитель сигналами и тем самым влиять на характер интерференции.
Анализ показывает, что при определенных условиях интерференции, т.е. когда сигналы приходят в фазе, сигнал идёт по одному каналу, когда же в противофазе – по другому каналу.
Наряду с электрооптичесим эффектом, для осуществления коммутации также широко используется акустооптический эффект.
Имеется ряд технических реализаций пространственных коммутаторов 2х2 на основе полупроводниковых оптических усилителей.
На основе простых оптических разветвителей-коммутаторов 2х2 – элементов – строятся более сложные оптические коммутаторы nxn. Поскольку составные элементы 2х2 принимают на входные полюса сигналы одной и той же длины волны, то и весь коммутатор nxn изготавливается для работы с поступающими оптическими сигналами одной и той же заданной длиной волны. Другими важными характеристиками коммутатора, кроме рабочей длины волны, являются максимальные вносимые потери и перекрестные помехи на выходных полюсах.
Зачем нужны и какие бывают оптические коммутаторы + 7 критериев выбора
Что такое оптические коммутаторы, кому они нужны и чем отличаются от обычных, объясняет EServer. https://e-server.com.ua/ Эксперты рассказывают о принципах работы и видах таких свитчей, делятся ключевыми критериями выбора.
Что такое оптические коммутаторы и где они пригодятся
Это обычный коммутатор, который оснащен SFP портами для оптоволоконных линий. Такие свитчи используют в полностью оптических сетях. Эти устройства не только контролируют поток данных и управляют им, но и преобразовывают среду их передачи. Другими словами, они могут играть роль медиаконвертера.
Принцип работы оптического свитча
Чтобы понять, как работают такие модели, нужно рассмотреть схему их подключения.
Для вывода сигнала и организации его приема на другой стороне линии, используют определенные приемопередатчики. Их встраивают в SFP-модули. К разъемам этих модулей подключаются оптоволоконные патч-корды, другой же конец шнура подсоединяется к разъему кросса. В него входит магистральное волокно, которое и идет до другой точки коммутации.
Таким образом, оптические свитчи пригодятся для организации оптоволоконных сетей.
Виды оптических свитчей
Как и обычные, эти модели бывают:
Помимо этих видов девайсов, существует еще два подвида свитчей:
Ключевые параметры оптических коммутаторов
Чтобы выбрать подходящий свитч с SFP, нужно обращать внимание на такие характеристики:
Как видно, не так уж трудно выбрать подходящий оптический коммутатор. Для начала следует подобрать подходящий вид модели — неуправляемый, настраиваемый или управляемый. Затем решить, сколько нужно портов. Лучше выбирать с запасом. Потом — обратить внимание на другие характеристики, ведь от них зависит качество работы аппарата и комфорт его использования.
Что такое коммутатор и switch, для чего он нужен и как работает?
Привет, дорогой товарищ! Сетевой путь привел тебя к магистру знаний, который без зазрения совести поделится тайнами сетевой магии. Ни слова более, ибо сегодня я поведаю тебе – что такое свитч или коммутатор. Это нехитрое устройство может называться по-разному: network switch, switching hub, bridging hub или самое распространенное название коммутатор. Начнем с определения.
Коммутатор – это устройство, предназначенное подключать несколько сетевых машин: компьютеров, ноутбуков, серверов, сетевых принтеров или даже самих коммутаторов. Имеет вид коробки с большим количеством сетевых LAN портов. Подобные порты ты уже видел на компьютере или ноутбуке. Для подключения чаще всего используют витую пару, но бывают случаи с коаксиальным кабелем или оптоволокном.
В чем отличие коммутатора и свича? Никакой разницы и определенных различий нет. Слово «Switch» — это просто англоязычное название.
Принцип работы коммутатора на примере
Вот у нас есть коммутатор или свитч с большим количеством портов – например, их 5. Ко всем 5 портам подключены компьютеры. Отлично, у нас образовалась локальная сеть. Принцип работы свитча в том, что он грамотно распределяет пакеты информации по таблице коммутации, где хранятся MAC адреса всех подключенных устройств. Пока не понятно? – дальше разберем поподробнее.
Правда изначально эта таблица полностью пустая. Давайте рассмотрим, как работает коммутатор на примере:
А теперь давайте подумаем – а для чего нужна эта таблица коммутации. Она как раз нужна для того, чтобы коммутатор при работе сети отправлял пакет только нужному адресату, а не всем сегментам сети. Как в прошлом примере, после того как коммутатор записал адрес 5-ой машины, в следующий раз он будет отправлять пакет не всем устройствам, а только на определенный порт, к которому подключен нужный комп.
Ну и главный вопрос: а для чего он нужен? Да в принципе только для соединения большого количества устройства в одну локальную сеть. Часто применяют на предприятиях. Например, у нас есть огромное количество отделов: бухгалтерия, отдел кадров, отдел безопасности, юристы. У каждого сотрудника есть свой компьютер. Чтобы соединить все эти устройства в одну сеть и используют свитч. Для коннекта могут использовать разные кабели и порты:
Отличие от концентратора
Теперь вы знаете – что такое свитч, но его очень часто путают с маршрутизатором и концентратором. Поэтому нужно разобрать и эти понятия.
Концентратор (или ХАБ по-другому) – это чем-то похожее устройство на коммутатор, но есть небольшое отличие. А отличие как раз в принципе работы. Hub при получении пакета информации отправляет этот же пакет всем сегментам сети и делает это постоянно. То есть, например, в сети идет связь 2 компьютеров и они активно отправляют друг-другу пакеты.
Но также одновременно концентратор отправляет или дублирует пакеты данных всем остальным подключенным устройствам. Проблема такого подключения в том, что в сети создается мусорный и ненужный трафик, что может привести к перегрузке сети и потери пакетов, если устройств будет слишком много. Тогда пакеты начнут теряться из-за недостаточной ширины канала.
Вот представьте, если бы вам постоянно приходили письма всех соседей вашего дома. У вас бы не хватило времени читать все письма. А работники почтовой службы сбились бы с ног.
В данный момент Хабы уже почти не используются. Хотя возможно их можно встретить в древних локальных сетях. Также минусом данного подключения является маломерность – то есть большое количество устройств вы просто не подключите.
Разновидности
Коммутаторы бывают нескольких видов:
Ещё коммутаторы могут различаться по уровню, на котором они работают по модели OSI. Данную модель должен знать каждый уважающий себя IT инженер или системный администратор. Но на всякий случай приведу удобную табличку.
2 уровня – работает с получением кадров и MAC-адресами. Не работают с IP адресами и понимают информацию вида: MAC-адрес и приоритетный тег (IEEE 802.1p).
3 уровня – работает со всеми видами IP (IPv4, IPv6, IPX, IPSec), также может работать с защитой трафика на подобном уровне. Можно также называть и маршрутизатором, так как данный аппарат может работать с протоколами: PPPTP, PPPoE, VPN и т.д.
4 уровень – более высокий уровень адресации, который можно настроить не только между устройствами, но и при использовании определенных приложений. Работает также со всеми другими уровнями: 2 и 3.
Отличие от маршрутизатора
Маршрутизатор или роутер – работает примерно так же как и коммутатор, но при этом в своем арсенале имеет полноценную операционную систему. За счет этого маршрутизатор имеет более гибкую систему настройки сети, также у маршрутизатора есть возможность раздавать сетевые настройки подключенным сегментам (по-другому функция DHCP).
Роутер имеет возможность фильтровать трафик, настраивать пропускную способность, а также работать с внешней глобальной сетью – интернет. В таком случае маршрутизатор выступает как управляемый шлюз между двумя сетями. При этом аппарат будет иметь два IP адреса:
Параметры
Итак, у нас есть вот такие нехитрые коробочки с сетевыми портами. Как я уже и говорил, порты могут быть разного вида. То есть работать как с витой парой, так и с коаксиальным и оптоволоконным кабелем. Есть совмещенные коммутаторы.
Например, есть два офиса: центральный (где находится сервер) и второстепенный. Второстепенный можно подключить с помощью оптоволокна. То есть связующий порт будет оптический. Но вот далее все остальные локальные порты будут типа Ethernet. Как видите коммутаторы могут иметь разное количество портов – всё зависит от потребности пользователя. Мелкие обычно используют в домашних условиях или небольших офисах. Большие же часто применяют в крупных организациях.
Также порты могут иметь разную скорость. Чаще используют входные порты по 1000 Мбит/с в секунду, а локальные по 100 Мбит/с. Если в организации используется более оживленный трафик, то локальные порты могут быть 1-2 Гбит/с или вообще использовать оптоволокно с более высокой скоростью.
Помимо всего у некоторых моделей есть поддержка PoE портов. PoE порт – это специальный вход, который позволяет питать устройство по сетевому кабелю. Например, у вас есть камера, которую нужно установить в труднодоступном месте, где нет отдельных розеток. Тогда питание можно подать по PoE выходу. То есть устройство одновременно будет подключено к сети и к питанию.
SFP-порты позволяют использовать «оптику» для подключения отдаленных устройств. Обычно витая пара имеет небольшую дистанцию действия – 50-100 метров. Оптоволокно может бить куда дальше. Также оптический кабель надежнее защищен от электромагнитного воздействия и имеет меньший диаметр.
Mpps
Ещё одна очень важная характеристика, а именно скорость обслуживания пакетов. Из названия понятно, что данный параметр должен быть достаточно высокий в больших локальных сетях. Измеряется в Mpps (million packet per second – миллион пакетов в секунду). В малых сетях используют слабые аппараты от 2,0 до 10,0 Mpps. В крупных компаниях, работающих с трафиком, до 71,4 Mpps. Понятно дело, что чем больше этот показатель – тем дороже switch.
Размер таблицы
У нас используется таблица именно-MAC адресов. Если локальная сеть будет слишком сложной и таблицы не будет хватать, то сеть может подтормаживать, так как коммутатору нужно будет перезаписывать новый адреса, на старые. Один адрес занимаем 48 бит. В некоторых случаях инженеру нужно изначально подсчитать – какого размера будет таблица.
Способ крепления
Можно разделить на два вида: настольный и настенный. Первый вариант обычно устанавливают в серверные шкафы. Второй вариант можно крепить в любой место и прикручивать хоть на потолок, хоть на стену. Подобные виды используют именно вдали от сервера при подключении большого количества машин.
Возможности и функции
Если вам нужен сетевой коммутатор, то я вам советую посмотреть важные функции, которые должен поддерживать тот или иной аппарат. В зависимости от поддержки будет расти или падать цена. В некоторых случаях определенные возможности не нужны, и поэтому не стоит за них переплачивать. Все зависит от загруженности сети.
Более подробно про Wi-Fi можно прочитать тут.
Назначение
ПОМОЩЬ СПЕЦИАЛИСТА! Если у вас ещё остались вопросы или вас нужно проконсультировать по данной теме – пишем в комментарии.
Видео
Коммутаторы: что это такое, для чего нужны, чем отличаются
Список современного оборудования, использующегося при прокладке сетей достаточно обширен, но «базовыми» устройствами в нем, особенно если речь идет о сетях с большим количеством клиентов, можно считать маршрутизаторы и коммутаторы. О первых мы достаточно подробно рассказали в прошлом материале, поэтому на этот раз поговорим о том, что такое коммутаторы, что делают эти сетевые узлы, а также какие отличия есть между их моделями.
Коммутаторы – что это такое?
Коммутатор (он же Ethernet Switch или просто «свитч») – это отдельный узел, служащий для объединения нескольких устройств в локальную сеть. В отличие от маршрутизатора, подключение производится исключительно по кабелю, то есть, устройство не обеспечивает развертывание беспроводной сети. Собственно, в связи с этим на его панели и располагается большое количество стандартных сетевых разъемов RJ45.
На первый взгляд эта особенность может показаться минусом, так как подключение по Wi-Fi, во-первых, гораздо удобнее, а, во-вторых, позволяет использовать даже такое оборудование, которое не имеет порта для проводного подключения (смартфоны, ультрабуки). На практике же, коммутаторы существуют параллельно с маршрутизаторами и решают несколько другие проблемы. В частности, они могут использоваться:
Это далеко не полный список возможных вариантов. Например, в нем отсутствует использование в домашней сети, когда портов на роутере не достаточно для подключения всех основных устройств по проводу. Использовать сетевой свитч можно и в этом случае, но чаще всего здесь ему на смену приходит концентратор или, как его еще называют, хаб. На самом деле, в контексте данного материала разница между ними не очень важна, но именно на ней можно проще всего объяснить, за что отвечает коммутатор.
Принцип работы
Визуально, как и хаб, он отвечает за подключение нескольких устройств к одной сети, однако «внутри», на уровне логики передачи сигнала, он работает иначе.
В локальной сети все данные передаются кадрами (фреймами) – условными единицами информации, состоящими из двух частей: «кусочка» передаваемого файла и сервисной информации (в частности адреса «получателя»). В итоге из серии фреймов и формируется непрерывный поток – трафик. Самый простой пример – изображение с камеры наблюдения, транслируемое на пульт охраны.
Сетевой коммутатор или хаб в данном случае играют роль промежуточного звена, усиливающего сигнал и перенаправляющего кадры от передающего устройства к конкретному получателю. Подобный процесс именуется forwarding или, по-русски, ретрансляция.
Хаб принятый с одного из портов кадр ретранслирует на все остальные порты, «не разбираясь», кому он на самом деле предназначен, поскольку конечное устройство по сервисным данным само определит, нужно ему обработать поступивший фрейм или можно его проигнорировать. Основным минусом в данном случае является загрузка каналов «лишними» данными и сопутствующее снижение пропускной способности, возрастающее вместе с числом подключенных устройств, потому как к каждому из них постоянно будет направляться непрерывный поток кадров. Во многом по этой причине максимальное количество портов на хабе ограничивается 12.
Коммутатор можно назвать более «умным» устройством. В его внутренней памяти содержится матрица MAC-адресов всех подключенных устройств. Изначально она пуста, но во время работы автоматически заполняется, позволяя свитчу точно знать, к какому порту, какое устройство в данный момент подключено. Соответственно, при ретрансляции данных каждый фрейм не передается одновременно на все порты, а направляется исключительно от источника к получателю, не нагружая остальные каналы. Таким образом можно получить существенный прирост скорости передачи данных, а точнее, избежать ее ненужного падения даже при большом количестве клиентов и внушительных объемах передаваемых данных. Число стандартных RJ45-портов в свитчах может достигать 48, но во многих случаях одними ими узел не ограничивается и также оснащается дополнительными типами разъемов для подключения, например, оптического кабеля.
Виды свитчей
Итак, что делают и для чего нужны коммутаторы, разобрались, теперь стоит поговорить об их различиях. Их достаточно много, и по большинству ключевых характеристик устройства делятся на несколько групп.
По классификации в соответствии с эталонной моделью сетевых коммуникаций Open System Interconnect (OSI):
По типу коммутации:
По ширине пропускания каждого порта:
Это далеко не все, чем отличаются коммутаторы, но наиболее основные параметры. Собственно, ими и следует руководствоваться при подборе конкретной модели в соответствии с планируемым вариантом использования.
Особенности и разновидности оптических коммутаторов
С развитием высоких технологий в нашем быту появляется множество нововведений, которые, так или иначе, упрощают его. Интернет, как средство общения и получения любой информации, давно перестал быть чем-то из ряда вон выходящим. Наоборот, специалисты в области интернет-технологий каждый год разрабатывают новые и все более совершенные средства и процессы, способные сделать процесс получения информации еще более быстрым.
В связи с этим больше распространение сегодня получила прокладка оптического кабеля цена которого вполне приемлема. Говоря в целом об оптоволоконной связи, непременно стоит отметить, что она весьма существенно влияет на развитие интернет-технологий, поэтому и пользуется сегодня большим спросом.
Предназначение оптического коммутатора
Одним из самых важных и значимых оптоволоконных элементов, поддерживающих работоспособность сети, является оптический коммутатор. Он является гибкой платформой, способствующей маршрутизации сигнала. Сегодня маршрутизация в системах связи производится полностью в оптической области, чего нельзя было добиться некоторое время назад. Поэтому довольно часто стал использоваться оптический кабель для внутренней прокладки или для других областей. Для разных областей применения существуют свои типы оптических кабелей. Это может быть кабель для помещений, подводный кабель для канализаций или даже дна водоемов, а также подвесные кабели.
Оптические коммутаторы выполняют примерно ту же функцию, что и привычные электронные коммутаторы в обычных сетях. Сегодня повсеместно используются разные типы коммутаторов: мостовой интерферометр, коммутатор на волноводах, направленные ответвители.
Использование оптического коммутатора сегодня выгодно с разных точек зрения. Это так же эффективно, как и монтаж СКС ВОЛС по сравнению с установкой иных сетей, который по праву можно назвать достойным вложением в бизнес. И если проект по использованию волоконно-оптического кабеля цена которого будет зависеть от разных внешних и внутренних условий, можно смело утверждать, что затраты окупятся в ближайшем будущем. Ведь это позволит создать высокопроизводительную и надежную кабельную инфраструктуру. Именно поэтому работу с оптоволоконными кабелями следует доверять профессионалам, знающим свое дело!