Медиаконвертер (конвертер среды передачи) — это компактное, активное, сетевое, отдельно стоящее устройство, преобразующее среду распространения сигнала из одного типа в другой. Под средой распространения сигнала может пониматься любая среда передачи данных: витая пара, коаксиальный кабель, оптическое волокно.

Наиболее распространённым в современном мире является тип медиаконвертера, который конвертирует сигналы из витой пары в оптическое волокно. При этом встречаются модификации OEO – медиаконвертеров, то есть преобразующих сигнал «оптика-электрика-оптика».

Внешний вид медиаконвертера

Медиаконвертер включает в себя следующие элементы:

  1. Металлический корпус.
  2. Линейный порт, может быть реализован:
    • А) несъемной оптической сборкой 1*9 (двухволоконной или одноволоконной);
    • Б) портом для установки SFP трансивера.
  3. Клиентский порт:
    • А) в конвертерах среды передачи в роли клиентского порта выступает стандартный разъем RJ-45 для подключения витой пары;
    • Б) в OEO в роли клиентского порта выступает SFP – порт.
  4. Светодиодные индикаторы, отображают основные рабочие параметры устройства.
  5. DIP-переключатель. Механический переключатель для смены режима работы (к примеру, изменение скорости передачи) или включения/отключения дополнительных функций (таких как LFP), устанавливается только в определённые модификации.
  6. Разъем для подключения адаптера питания (AC 220V/DC 5V 1A).
Медиаконвертер спереди и сзади
Фото медиаконвертера спереди и сзади

Виды медиаконвертeров

Медиаконвертер позволяет модернизировать сетевой интерфейс устройства из медного в оптический и перейти на работу по оптическим кабелям. В редкий случай осуществляется переход из оптического интерфейса в оптический интерфейс.

Виды медаиконверетеров
Схема видов медиаконвертеров

По линейным портам медиаконвертеры можно разделить:

  • Медиаконвертеры со встроенный приемопередатчиком. В данном типе медиаконвертеров используется встроенный, несменный приемопередатчик форм фактора 1*9;
Медиаконвертеры со встроенным и сменным передатчиком
Фото медиаконвертеров со встроенным и сменным передатчиком
  • Медиаконвертеры со съемным приемопередатчиком (SFP-портом). В качестве линейного, а в модификациях OEO – в качестве клиентского интерфейса, в данном случае выступает SFP-порт, который позволяет пользователю самому конфигурировать рабочие характеристики медиаконвертера.

Различают несколько видов медиаконвертеров со встроенным приемопередатчиком:

  • Двухволоконные (SC/UPC duplex) – предназначены для передачи данных по двум волокнам. В основном используются на сетях с небольшой ёмкостью, но достаточно распределённых географически;
  • Одноволоконные (SC/UPC simplex) – предназначены для работы по одному волокну. Это самый распространённый вид конвертеров, т.к. при малых финансовых вложениях позволяет эффективно использовать оптические линии связи.
Одноволоконный и двухволоконный медиаконвертер
Фото одноволоконного и двухволоконного медиаконвертера

Медиаконвертеры с SFP-портом так же бывают двух видов:

  • Медиаконвертеры с SFP портом (SFP slot) – предназначены для использования трансиверов форм-фактора SFP. Благодаря использованию SFP модулей обеспечивается большая гибкость в работе.
  • OEO – медиаконвертеры, оснащены SFP портами на линейном и клиентском интерфейсах, за счет чего имеет наибольшую гибкость в использовании, так как в зависимости от установленных SFP трансиверов может выступать как классический медиаконвертер «из оптики – в медь», так и OEO преобразователем (от англ. Optical to Electrical to Optical).
Медиаконвертеры c SFP портом и OEO
Фото медиаконвертеров c SFP портом и OEO

Кроме функциональных отличий медиаконвертеры могут различаться по условиям эксплуатации:

  • Медиаконвертеры коммерческого исполнения – наиболее распространенный вид медиаконвертеров, предназначенный для использования в рамках телекоммуникационных машинных залов при температуре в диапазоне 0…+70°C и влажностью воздуха до 85% без конденсата.
  • Индустриальные медиаконвертеры – специальная модификация медиаконвертeров, рассчитанная на экстремальные условия эксплуатации такие как: широкий диапазон рабочей температуры -40…+85°C, вибрации (IEC 60068-2-6), удары (IEC 60068-2-27), электромагнитные воздействия. В связи со специфичностью области применения индустриальных медиаконвертеров они также оснащаются крепежом на DIN рейку и встроенным блоком питания, рассчитанным на подключение к сети постоянного тока (18…75 В).
Индустриальный и обычного медиаконвертер
Фото индустриального и обычного медиаконвертера

Принципы работы медиаконвертеров

Принцип работы медиаконвертера прост, он заключается в конвертировании информационного сигнала из одной среды распространения в другую, без внесения в информационный поток каких-либо изменений (что принял, то и передал далее).

В упрощённом виде любой медиаконвертер состоит из:

  1. Клиентского порта;
  2. Обрабатывающего передаваемый трафик процессора (CPU)
  3. Линейного порта.

В рамках этой статьи не будут рассматриваться используемые в медиаконвертерах процессоры, о возможном исполнении портов устройства, описано ниже.

Линейный порт медиаконвертера

Как уже указывалось выше, в качестве линейного порта в медиаконвертере могут использоваться:

  • Двухволоконный встроенный приемопередатчик;
  • Одноволоконный (WDM) встроенный приемопередатчик;
  • Встроенный SFP – порт.

В данном случае необходимо уточнить, что любой встроенный приемопередатчик, используемый в современных медиаконвертерах, представляет собой трансивер форм-фактора 1*9.

Встроенные трансиверы 1x9
Фото встроенных трансиверов 1×9

Двухволоконные трансиверы 1*9 применяются как в 100Base-Fx, так и в 1000Base-Fx медиаконвертерах. Напомним, что для работы двухволоконной дуплексной (двунаправленной) системы передачи необходимо задействовать два независимых оптических волокна. В качестве среды передачи могут использоваться как многомодовые ОВ, так и одномодовые ОВ. Тип волокна передачи в данном случае определяется передатчиком используемого трансивера.

Принцип работы двухволоконной среды передачи прост: по первому ОВ сигнал распространяется от передатчика первого модуля к приемнику второго, а по второму ОВ сигнал передается от передатчика второго модуля к приемнику первого. Условно можно сказать, что два трансивера соединены с ОВ зеркально по отношению друг к другу.

Двухволоконная система связи
Схема передачи двухволоконной системы связи

Ассортимент двухволоконных медиаконвертеров со встроенным приемопередатчиком напрямую зависит от широты продуктовой линейки двухволоконных трансиверов 1*9, в таблице ниже приведены все модификации двухволоконных приемопередатчиков 1*9.

Технических характеристик DF 1x9
Таблица технических характеристик двухволоконных трансиверов в медиаконвертерах

Не смотря на широкий ассортимент трансиверов 1*9 наиболее распространёнными моделями двухволоконных медиаконвертеров являются всего несколько модификаций из таблицы ниже.

Популярные двухволоконные медиаконвертеры
Таблица популярных двухволоконных медиаконвертеров

Причиной является низкий уровень спроса на большинство моделей трансиверов работающим по двум волокнам. В настоящее время такие модификации конвертеров применяются в рамках государственных сетей передачи данных (в силу принятых в сфере стандартов), а также в локальных корпоративных сетях.

При необходимости более экзотичной модификации, используются комплекты – медиаконвертер с SFP – портом и подходящий двухволоконный SFP трансивер.

На данный момент наиболее популярной модификацией медиаконвертеров является – одноволоконный WDM медиаконвертер со встроенным приемопередатчиком. В этом типе медиаконвертеров, как и в двухволоконных моделях, в качестве приемопередатчика используется трансивер 1*9, но в данном случае одноволоконный, то есть WDM. Это позволяет организовывать при помощи WDM медиаконвертеров дуплексную связь по одному оптическому волокну.

Одноволоконная система передачи данных основывается на технологии WDM (от англ. Wavelength Division Multiplexing), также может называться BiDi (BiDirectional). Это простейший вариант спектрального уплотнения. Оптический приемопередатчик имеет один приемо-передающий порт, через который происходит и передача оптического сигнала, и прием.

Оптическая часть одноволоконных трансиверов состоит из специальной оптической сборки BOSA (BiDirectional Optical Sub-Assembly), включающей в себя:

  1. Оптический передатчик, работающий на заданной длине волны (Tх);
  2. Оптический приемник (Rх);
  3. Линзу, которая распределяет оптические сигналы в зависимости от их длины волны между передатчиком и приемником.
Конструктив BOSA
Конструктив BOSA

Свет излучаемый лазером (Tх1) проходит через линзу (отражатель) и передается в ОВ, а свет приходящий из ОВ отражается линзой и передается на приемник (RX1).

Принцип действия: Лазер Tх1 изучает свет на длине волны λ1 → свет беспрепятственно проходит через линзу, установленную в трансивере №1 и передается в ОВ → свет с длинной волны λ1, попадая в трансивер №2, отражается линзой и поступает на приемник Rх2. Свет из лазера Tх2, в свою очередь, имеет длину волны λ2 (отличающуюся от λ1) и также отражается линзой в трансивере №1.

Одноволоконная передача возможна только в одномодовых волокнах, принципы технологии WDM не работают в многомодовых ОВ.

Принцип действия одноволоконной передачи
Схема принципов действия одноволоконной передачи

Главной особенностью технологии WDM является то, что трансиверы, используемые для одноволоконной связи всегда парные. Это обусловлено тем, что для организации соединения необходимо использовать разные длины волн.

Ассортимент трансиверов WDM 1*9 весьма широкий, ниже приведена таблица с возможными моделями и их краткими техническими характеристиками.

Технических характеристик WDM 1x9
Таблица технических характеристик WDM трансиверов в медиаконвертерох

Но и здесь не обошлось без нюансов – наиболее распространёнными являются всего две модели одноволоконных медиаконвертеров:

  1. Медиаконвертер WDM, 20 км, 10/100Base-T – 100Base-FX с DIP-переключателем или без него;
  2. Медиаконвертер WDM, 20 км, 10/100/1000Base-T – 1000Base-FX с DIP-переключателем или без него.

Остальные же модели достаточно редки и с течением времени становятся все более «экзотичными», поэтому, как и в случае с двухволоконными медиаконвертерами для реализации той или иной редкой модели WDM медиаконвертера используется комплект: медиаконвертер с SFP – портом и соответствующий WDM SFP трансивер.

SFP – порт в качестве линейного порта медиаконвертера на данный момент является наиболее гибким решением, так как сфера его использования зависит только от установленного в порт SFP трансивера. При необходимости медиаконвертер с SFP – портом можно «обновлять» путем замены SFP модуля или переустановки его на другую оптическую трассу.

В зависимости от модификации медиаконвертеры с SFP – портом могут быть:

  • 100Base – Fx;
  • 1000Base – Fx;
  • 100/1000Base – Fx.

Медиаконвертер с SFP – портом 100/1000Base – Fx является наиболее универсальным решением, так как позволяют организовывать как 1,25 Гбит/с подключения, так и 100 Мбит/с, все зависит от стоящей задачи и установленного в медиаконветер SFP модуля.

Так же следует помнить, что в качестве приемопередатчика в медиаконвертерах с SFP – портом могут выступать не только двухволоконные или одноволоконные WDM SFP модули, но и CWDM и DWDM трансиверы, что значительно увеличивает спектр областей применения этого типа медиаконвертеров.

Если при использовании двухволоконных и WDM трансиверов вкупе с медиаконвертером с SFP – портом можно получить редкую модификацию, то при использовании CWDM или DWDM SFP модулей можно организовывать полноценные промежуточные узлы связи в системах спектрального уплотнения WDM, более подробно можно ознакомиться по ссылке.

Клиентский порт медиаконвертера

В зависимости от типа устройства в качестве клиентского порта медиаконвертера могут выступать:

  • SFP – порт – используется только в OEO – медиаконвертерах;
  • RJ45 – порт (8P8C) – используется во всех современных медиаконвертерах реализующих преобразование «медь – оптика».

Дальше будет дано описание клиентского порта, реализованного RJ45 интерфейсом («медным выходом»).

В зависимости от модели медиаконвертера клиентский порт может работать со скоростью передачи:

  • 10/100 Мбит/с (10Base-T, 100 Base-T) в моделях с 100Base-Fx линейным портом;
  • 10/100/1000 Мбит/с (10Base-T, 100 Base-T, 1000 Base-T) в моделях с 1000Base-Fx линейным портом.

Таким образом можно сказать, что RJ45 порт в медиаконвертерах является multirate (мультискоростным), где максимально возможная скорость передачи ограничена скоростью передачи линейного порта.

Однако встречаются модификации медиаконвертеров с портами 8P8C, которые поддерживают передачу информации только на одной скорости, то есть не поддерживают режим multirate.

Например, в медиаконвертере с линейной скоростью 100 Мбит/с, скорость клиентского порта ограничена стандартом 100 Base-T или при линейной скорости 1,25 Гбит/с (1000 Мбит/с), передача «в сторону клиента» будет ровна 1000 Мбит/с.

Световые индикаторы медиаконвертеров

На лицевой панели любого медиаконвертера есть 3 или 6 световых индикаторов состояния, они отображают текущее состояние устройства. Так как большинство медиаконвертеров представляют собой неуправляемые активные сетевые устройства, световые индикаторы являются единственным способом диагностики состояния и неисправностей.

Световые индикаторы медиаконвертeров 100 Мбит/с

Лицевая панель медиаконвертеров 100 Мбит/с
Фотография лицевой панели медиаконвертеров 100 Мбит/с
Световые индикаторы 100 Мбит медиаконвертeров
Таблица световых индикаторов медиаконвертeров 100 Мбит/с

Световые индикаторы медиаконвертeров 1000 Мбит/с

Лицевая панель медиаконвертеров 1000 Мбит/с
Фотография лицевой панели медиаконвертеров 1000 Мбит/с
Световые индикаторы медиаконвертеров 1000 Мбит/с
Таблица световых индикаторов медиаконвертeров 1000 Мбит/с

DIP-переключатели медиаконвертeров

Зачастую медлиаконверторы представляют собой неуправляемые (unmanagment) активные сетевые устройства, но в некоторых моделях есть необходимость настраивать рабочие параметры, такие как: скорость передачи, включение/выключение функции LFP, включение/выключение полнодуплексного режима и т.д. В этом случае для настройки используется DIP-переключатель.

DIP-переключатели медиаконкертера
Фотография DIP-переключателей медиаконкертера

DIP-переключатель – это механический переключатель, расположенный на корпусе медиаконвертера (сзади или сбоку), в зависимости от положения включается/выключается та или иная функция.

DIP-переключатели медиаконвертeров 100 Мбит/с

Использование DIP переключателя медиаконвертера 100 Мбит/c
Таблица DIP переключателей медиаконвертера 100 Мбит/c

Режимы работы DIP-переключателей медиаконвертeров 100 Мбит/с

Режимы работы DIP переключателей медиаконвертeров 100 Мбит/с
Таблица режимов работы DIP переключателей медиаконвертeров 100 Мбит/с

DIP-переключатели медиаконвертeров 1000 Мбит/с

Использование DIP переключателя медиаконвертера 1000 Мбит/c
Таблица DIP переключателей медиаконвертера 1000 Мбит/c

Режимы работы DIP-переключателей медиаконвертeров 1000 Мбит/с

Режимы работы DIP переключателей медиаконвертeров 1000 Мбит/с
Таблица режимов работы DIP переключателей медиаконвертeров 1000 Мбит/с

Сферы применения медиаконвертeров

Пик популярности медиаконвертеров пришёлся на времена, когда коммутаторы с оптическими портами были достаточно дороги. Простое и недорогое решение позволяло преобразовать «медный» порт в оптический, с небольшими финансовыми вложениями. В связи с этим, можно с уверенностью заявлять, что основной сферой применения медиаконвертeров являются сети FTTx.

Напомним, что сети FTTx (от англ. Fiber To The «X») – это технология строительства оптических сетей передачи данных, основной особенностью которой является возможность прокладки оптоволоконного кабеля до потребителя «X». Где в качестве потребителя «Х» может выступать:

  • «N» — FTTN (FibertotheNode) — волокно до сетевого узла;
  • «C» — FTTC (FibertotheCurb) — волокно до микрорайона, квартала или группы домов;
  • «B» — FTTB (Fiber to the Building) — волокно до здания;
  • «H» — FTTH (FibertotheHome) — волокно до жилища.
Схема устройства разных видов FTTx
Схема FTTx

В качестве оборудования FTTN часто используются OEO-медиаконвертeры, которые выполняют роль недорогих ретрансляторов и устанавливаются на узлы связи для регенерации приходящего канала связи.

Использование медиаконвертeров в сегменте FTTC маловероятно в связи с особенностью сегмента и техническими возможностями медиаконвертeров. На этом участке сети и в сегменте FTTB, в качестве головного устройства зачастую используются оптические коммутаторы доступа.

В коммутаторы устанавливаются SFP модули, работающие на скорости 100Мбит/с, 1,25Гбит/с с дальностью работы до 3 или 20 км. Приёмной стороной для каждого оптического SFP модуля может являться либо L2 коммутатор с “аплинком” SFP-портом, либо медиаконвертер или медиаконвертер связке с L2 коммутатор на 8-16 8P8C (RJ-45) портов, работающих на скорости 10/100Мбит/с.

В том случае, если на одной площадке используется большое количество медиаконвертeров возникают некоторые неудобства, а именно:

  • каждая единица требует отдельной розетки;
  • каждый медиаконвертер – это отдельно стоящее устройство, и со временем они превращаются в нагромождение «коробок» окутанное проводами.

Для решения этой проблемы было разработано специальное шасси высотой 2U. Оно решает проблему чрезмерного использования розеток, так как обладает встроенными блоками питания, от которых запитываются все установленные медиаконвертеры, и позволяет организовать коммутацию проводов.

В FTTH медиаконвертеры используются либо в коммерческих помещениях (офис, торговый зал и т.д.), либо в рамках коттеджей. Зачастую провайдеры устанавливают у абонента WDM медиаконвертер для оптимизации кабельной инфраструктуры, а на своей стороне WDM SFP модули, установленные в управляемый коммутатор. Подобная комбинация использует лучшие качества «обоих миров». Конвертеры обеспечивают простое и экономичное решение для абонентского доступа, а SFP и коммутатор позволяют оператору управлять услугами и отслеживать состояние сети.

Одно из преимуществ медиаконвертеров – это простота использования, достаточно подключить провода, включить в розетку и устройство работает. Это же качество работает и в обратную сторону. Медиаконвертеры это неуправляемые устройства, они не предоставляет возможности удалённо подключиться и проверить или изменить параметры работы, что в свою очередь накладывает определённые ограничения в использовании.

Выбор медиаконвертeров

Подбор требуемого медиаконвертeра начинается с определения скорости передачи в организуемом канале связи, причем как в линейной части, так и в клиентской. После определения скорости передачи необходимо определиться с типом линии:

  • тип оптического волокна;
  • количество выделенных под организацию канала связи волокон.

Современные медиаконвертeры поддерживают:

  1. Оптические волокна:
    • Многомодовое оптическое волокно (MMF);
    • Одномодовое оптическое волокно (SMF G.652, G.657).
  2. Схему передачи:
    • Двухволоконную;
    • Одноволоконную (Bi-Directional, WDM).
  3. Линейная скорость передачи:
    • 100 Мбит/с;
    • 1000 Мбит/с;
    • 100/1000 Мбит/с;
    • 1,25 Гбит/с;
    • 2,5 Гбит/с.
  4. Клиентская скорость передачи:
    • 100 Мбит/с;
    • 10/100 Мбит/с;
    • 100/1000 Мбит/с;
    • 1,25 Гбит/с;
    • 2,5 Гбит/с.

Приведем несколько примеров для иллюстрации. В пределах серверной или здания, чаще всего используется пара волокон. Для такого вида подключения подойдут двухволоконные медиаконвертеры, работающие по MMF или SMF (выбор зависит от проложенного волокна), с дальностью работы до 2 км.

Для соединения площадок внутри города, целесообразнее использовать одноволоконные WDM медиаконвертeры. Они помогут эффективнее использовать ёмкость существующей кабельной инфраструктуры. Особенностью данного вида медиаконвертeров, является работа по одному одномодовому волокну на разных длинах волн.

На одном конце линии устанавливается конвертер, который передаёт информацию на волне 1310 нм и принимает на волне 1550 нм. На другой стороне используется обратный медиаконвертер, с передачей на волне 1550 нм и приёмом сигнала на 1310 нм. Дальность передачи этого типа медиаконвертeров составляет до 80 км.

В городских Metro сетях, наиболее разумно использовать медиаконвертеры с SFP – портом, за счет этого их можно использовать как на протяженных трассах, так и в рамках систем уплотнения CWDM или DWDM, все напрямую зависит от установленного в медиаконвертер SFP трансивера.

Подробнее о подборе SFP трансиверов можно прочитать по ссылке.

Установка и настройка медиаконвертеров

Установка медиаконвертeра достаточно проста:

  1. Скоммутировать линейный порт с линией передачи оптическим патч-кордом, с соответствующей оконцовкой: SC/UPC – для встроенных приемопередатчиков и LC/UPC для моделей с SFP-портом;
  2. Скоммутировать клиентский порт;
  3. Подключить блок питания;
  4. Включить блок питания в сеть.
Подключения медиаконвертeра
Этапы подключения медиаконвертeра

В том случае, если на узле связи используется шасси для медиаконвертeров, то необходимо установить крепежные механизмы на корпус медиаконвертeра, после скоммутировать порты и установить медиаконвертeр в шасси.

В том случае, если используется медиаконвертeр без DIP-переключателей, но настройка не требуется. Необходимо лишь удостовериться по световым индикаторам, что медиаконвертeр корректно работает.

Если же используется медиаконвертeр с DIP-переключателями, то необходимо выставить переключатели в соответствии с требованиями сети (скорость передачи, включение/выключение функции LFP, включение/выключение полнодуплексного режима и т.д.). При установке медиаконвертeра в шасси конфигурация DIP-переключателей производиться до инсталляции.

После выставления корректного режима работы медиаконвертeра при помощи DIP-переключателей необходимо удостовериться по индикаторам на лицевой панели, что медиаконвертeр работает корректно.

Причины неисправности медиаконвертeров

Основных причины неисправности медиаконвертеров
Таблица основных причин неисправности медиаконвертеров