Медиаконвертеры. Зачем нужны и как работают

20 августа 2020 15:00

Рассказываем о том, что собой представляет медиаконвертер и для каких целей его используют. О том, чем отличаются устройства, а также об их ключевых характеристиках вы тоже можете прочесть в статье.

Что такое медиаконвертер и для чего он нужен

Если коротко, то это преобразователь информационных сигналов. Устройство дает возможность подключать оптоволоконные каналы связи к разному активному оборудованию, предназначенному для работы с медными проводниками. Таким образом, преобразователь снимает ограничение стометровой длины медной линии связи. Кроме того, он пригодится, если нужно расширить сеть и не докупать оборудование.

Интересно: преобразователи используются не только для превращения «медного» сигнала в оптический. Они применяются в системах видеонаблюдения: аналоговый сигнал превращается в оптоволоконный.

Теперь пару слов о том, как устроена модель и как она работает. Если говорить просто, то оптический конвертер состоит из двух частей: для электрической и оптической линий связи. Связь между ними обеспечивается чип-свитчем. Этот компонент обеспечивает преобразование сигнала без искажений.

Уровни конвертеров

• L1 — простое устройство, которое просто преобразует сигнал. Такие модели не работают с данными, которые поступают через соединение.
• L2 — двухуровневые девайсы тоже преобразовывают сигналы, но при этом на одном отрезке сети их можно использовать в любом количестве, в отличие от одноуровневых моделей. Кроме того, они умеют обрабатывать данные, поскольку являются коммутирующими конвертерами. Такие модели часто оснащаются авточувствительным портом на медной стороне, что позволяет использовать их для соединения разных по скорости участков сети.

Управляемые и неуправляемые модели

Неуправляемый медиаконвертер обеспечивает соединение. Но мониторинг сети и нахождение неисправностей, как и настройка сетевых конфигураций, не входят в список выполняемых им функций. Работает такой конвертер по принципу «plug and play»: подключил — и все работает.

Управляемые конвертеры дополнительно контролируют сеть, выявляют неисправности, позволяют настраивать конфигурации удаленно. К тому же они обычно оснащаются поддержкой SNMP — простого протокола сетевого управления.

Совет: если конвертер будет использоваться в месте, не оснащенном удобно расположенными сетевыми розетками, стоит приобрести вариант с PoE портом. Эта технология позволяет одновременно передавать информацию и обеспечивать питание через один кабель типа витая пара.

Технические параметры моделей

Оптические медиаконвертеры отличаются:

• Скоростью передачи данных. Наиболее распространены модели с показателем в 100 Мбит/сек, но также популярны и гигабитные варианты.
• Типом оптического волокна. Бывают одно- и многомодовые, симплексные и дуплексные. По этому параметру модель выбирают, основываясь на используемом оптоволокне.
• Интерфейсами. Модели оснащаются коннекторами RJ-45 для подключения витой пары. А вот оптические коннекторы могут быть SC, FC, ST, LC. Что выбрать, зависит от особенностей вашей сети.
• Расстоянием передачи данных. У большинства моделей этот показатель составляет 20 км, но есть варианты с дальностью передачи в 80 и более километров.
• Рабочими длинами волн. Популярностью пользуются модели, использующие 1310 нм и 1550 нм длины волн.

Примечание: есть модели, поддерживающие технологию WDM. Прием и передача сигнала в таких устройствах может осуществляться на обеих длинах волн по одному оптическому волокну.

Также стоит отметить, что модели делятся на классические и промышленные. Первые — используются в стандартных сетях, характеризуются стандартным напряжением питания в 5 В. Вторые — более продвинутые. Они часто оснащены антивандальными корпусами, что позволяет использовать их на улице. Такие медиаконвертеры не боятся высокой влажности, ультрафиолета, жары, а также мороза и механических нагрузок. Напряжение питания у них обычно больше — 12-36 В.

Если нужно соединить оптическую и электрическую сети, купить медиаконвертер — отличное решение. Выбрать такое устройство нетрудно, если знать особенности сети.

Что такое медиаконвертер

Содержание статьи

Рынок IP-видеонаблюдения постоянно растет и развивается, что подтверждено многочисленными исследованиями различных маркетинговых агентств. В связи с этим на рынке систем безопасности продолжает расти спрос на активное сетевое оборудование. Речь идет об маршрутизаторах, коммутаторах, беспроводных точках доступа и медиаконвертерах.

Принцип работы устройства

Медиаконвертер – сетевое устройство, предназначенное для организации системы передачи пакетных данных из одной среды в другую. Благодаря таким устройствам возможно создавать системы громадной напряженности. Медиаконвертеры способны преобразовывать среду прохождения сигнала. Самой распространенной средой является медь и все, что из нее создано – световое волокно, медные провода и оптические кабели, в которых используется принцип передачи сигнала по витой паре и волоконно-оптической линии связи.

Предприятия и организации, желающие увеличить свою сеть, очень часто применяют медиаконвертеры. В первую очередь таким недорогим способом можно связать между собой удаленные отделы и структуры на базе оптоволоконных соединений, что в конечном итоге увеличит пропускную способность и число конечных пользователей. Медиаконвертеры позволяют недорого модернизировать локальную сеть, которая все еще работает на базе медных кабелей без необходимости полной модернизации.

Классификация медиаконвертеров

Медиаконвертеры незаменимы в случаях, когда требуется передать данные на большие расстояния. К примеру, если необходимо организовать систему IP-видеонаблюдения на площади в несколько км² и обеспечить передачу видеоизображения и звука с IP-видеокамер на пост видеонаблюдения, расположенный в некотором удалении.

Признаки, по которым классифицируются данные устройства:

1. Управляемость. Медиаконвертеры могут быть управляемыми и неуправляемыми. Неуправляемый тип настроить нельзя – он работает в автоматическом режиме. В некоторых случаях его можно превратить в управляемый, установив шасси. Вторым типом можно управлять при помощи веб-интерфейса и протокола SNMP.
2. Используемый стандарт медного порта. Может быть выбран один из трех стандартов режима работы, каждый из которых обеспечивает различную скорость передачи данных.
3. Используемый стандарт оптического порта. Здесь также можно выбрать один из четырех стандартов режима работы, каждый из которых предусматривает использование разных разъемов. К примеру, разъем ST подходит для многомодового волокна, а разъем FC – для одномодового. Разъемы SC и LC пользуются наибольшей популярность, т.к. могут использоваться как для одномодового, так и для многомодового волокон и имеют различия только в размерах.

Медиаконвертеры Ethernet: Оптика в медь. Советы

Преобразователи из медного Ethernet в оптический (медиаконвертеры) – достаточно простые устройства, не имеющие никаких сложных дополнительных настроек, однако они имеют свои особенности в применении, которые нужно учитывать при построении сети.

В данной статье даны рекомендации по использованию и подбору медиаконвертеров, описана работа функций «Link Fault Pass-through» и «Far End Fault», и особенности поведения преобразователей в резервированных сетях.

LFP и FEF

Вы можете подумать, что единственная цель медиаконвертера – преобразовывать сигнал из одной среды передачи (медный провод) в другую (оптическое волокно). Это действительно так, но ещё современные медиаконвертеры поддерживают функции, которые повышают надежность сети при правильном использовании.

Разумеется, основная роль медиаконвертера заключается в передаче данных между двумя устройствами, которые невозможно соединить напрямую, при этом преобразователь должен оставаться невидимым для сетевых устройств. По сути, медиаконвертер должен «имитировать кабель». Звучит достаточно просто, но, когда они используются в паре, «кабель» фактически состоит из двух медных кабелей и двух волоконных кабелей (см. рис. 1 ниже). Именно по этой причине появились такие функции как «Link Fault Pass-through» и «Far End Fault».

Рис. 1 Использование медиаконвертеров в паре

Link Fault Pass-through (LFP) – функция «Link Fault Pass-through» служит для оповещения соседнего медиаконвертера об обрыве медного кабеля. Рассмотрим, что произойдет, если медный кабель, соединяющий коммутатор слева с медиаконвертером, неожиданно оборвется (см. рис 2). В этом случае коммутатор справа не будет знать об обрыве, и, хотя соединение было разорвано, сеть будет продолжать пересылать данные “вникуда”, предполагая, что соединение по-прежнему активно. В таком случае на помощь приходит функция Link Fault Pass-through (LFP). Детальная работа LFP проиллюстрирована на рисунке 2 ниже.

• Изображение 1: Нормальная работа двух медиаконвертеров.
• Изображение 2: Медный кабель до конвертера A в обрыве. Конвертер A посылает специальное сообщение LFP преобразователю B.
• Изображение 3: Конвертер A отключает соединение с преобразователем B.
• Изображение 4: Конвертор B отключает медное соединение.
• Изображение 5: Конвертер B отключает соединение с преобразователем A.

Рис. 2 Link Fault Pass-through в действии

Far End Fault (FEF 802.3u) – функция «Far End Fault» служит для оповещения об обрыве одной из жил (!) оптоволоконного кабеля.

Рассмотрим, что произойдет, если одна из жил оптоволоконного кабеля, соединяющего медиаконвертер слева с медиаконвертером справа, неожиданно оборвется.

В этом случае коммутатор слева не сможет передавать данные на коммутатор справа. Однако, если другая жила оптоволоконного кабеля по-прежнему цела, коммутатор справа продолжит передачу на коммутатор слева, что может привести к ошибкам передачи по всей сети. В этом случае на помощь приходит функция Far End Fault. Детальная работа FEF проиллюстрирована на рисунке 3 ниже.

• Изображение 1: Нормальная работа двух медиаконвертеров.
• Изображение 2: Одна из жил оптоволоконного кабеля от конвертера A до конвертера B обрывается.
• Изображение 3: Конвертер B отключает медное соединение.
• Изображение 4: Конвертер B отключает вторую жилу оптоволоконного кабеля до конвертера А.
• Изображение 5: Конвертер A отключает соединение по медному кабелю.

Рис. 3 Far End Fault в действии

Важное напоминание: используйте медиаконвертеры в парах

На приведенных выше иллюстрациях мы показали, что медиаконвертеры используются парами. Многие инженеры-проектировщики игнорируют этот момент и используют только один преобразователь Ethernet в оптику. Проблема с использованием только одного преобразователя заключается в том, что, если включены функции «Far End Fault» или «Link Fault Pass Through», то они не будут работать должным образом. Мало того, что медиаконвертеры должны использоваться парами, но, кроме того, они должны быть от одного производителя и, желательно, одной модели. Это связано с тем, что разные производители могут использовать проприетарные протоколы для функций «Far End Fault» и «Link Fault Pass Through». Кроме того, один и тот же производитель может использовать разные микросхемы в разных моделях, что приведет к несовместимости различных моделей.

Давайте подробнее рассмотрим, что произойдет, если мы используем только один преобразователь с функцией LFP (см. рис. 4 ниже). На самом деле, легко понять, почему использование LFP в этой ситуации вызовет проблемы. Прежде всего, имейте в виду, что LFP — это функция, которая реализована в медиаконвертере. Если соединение по медному кабелю между коммутатором слева и медиаконвертером обрывается, медиаконвертер отправит сообщение на коммутатор справа, о том, что передача не удалась. Проблема заключается в том, что коммутатор не поймет сообщение LFP, и, следовательно, сообщение будет отброшено. Из-за этого коммутатор справа продолжит передачу данных в медиаконвертер с ожиданием передачи данных на коммутатор слева. Тот факт, что этого не происходит, может привести к сбою сети.

Рис 4. Работа Link Fault Pass-through только с одним медиаконвертером

Работа медиаконвертеров в резервированных сетях

Влияние режима работы медиаконвертера на работу резервированной сети

Резервирование является важным аспектом любой сети, но особенно важно в промышленных сетях. Многие коммутаторы Ethernet поддерживают как протоколы STP/RSTP, так проприетарные протоколы, например, Moxa Turbo Ring.

Как известно, для работы протоколов резервирования коммутаторы обмениваются друг с другом специальными служебными сообщениями – BPDU.

Некоторые модели медиаконвертеров, работающие в режиме передачи «Store-and-Forward», не могут передавать BPDU-пакеты протоколов резервирования. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы переключить преобразователи в режим «Pass-through», поскольку в этом случае оптоволоконная линия обеспечивает прозрачную линию связи.

Влияние медиаконвертера на время восстановления сети

При использовании медиаконвертеров в сети Ethernet, использующей протоколы резервирования STP/RSTP или Turbo Ring, вы должны учитывать влияние, которое преобразователи оказывают на скорость восстановления.

Рассмотрим каждый случай отдельно:

• Скорость восстановления для STP/RSTP довольно низкая, и, хотя включение медиаконвертеров немного замедлит работу, они не окажут заметного влияния на скорость восстановления.
• Проприетарные протоколы гораздо быстрее, чем STP/RSTP. Например, Turbo Ring от Moxa имеет время восстановления менее 20 мс. Поэтому, если вы используете медиаконвертеры в такой сети, вы должны ожидать заметное снижения времени восстановления.

Руководство по использованию конвертеров Ethernet в оптоволокно

Worton

Медиаконвертеры делают возможным использование оптоволокна при необходимости и внедрение нового оборудования в существующую кабельную инфраструктуру. Они могут обеспечить беспрепятственное совмещение меди и оптоволокна, а также внедрение различных оптических сетей в сети предприятия LAN. Данное руководство познакомит Вас с медиаконвертерами Ethernet в оптоволокно, которые дают возможность соединить два медных порта устройств на более дальних расстояниях с помощью волоконно-оптического кабеля.

Медиаконвертеры Ethernet в оптоволокно

Соответствуя IEEE стандарту 802.3, медиаконвертер Ethernet в оптоволокно обеспечивает соединение для устройств Ethernet, Fast Ethernet, гигабитного and 10-гигабитного Ethernet. Некоторые конвертеры поддерживают переключение скоростей передачи данных 10/100 или 10/100/1000, позволяя подключать оборудование с различными скоростями передачи данный и интерфейсами к одной непрерывной сети.

Применение точки-точки

Пара медиаконвертеров может быть использована в двухточечном соединении между двумя UTP Ethernet коммутаторами (или роутерами, серверами, концентраторами) через оптическое волокно или для подключения UTP устройств к рабочим станциям и файловым серверам.

Рисунок 1: Применение точки-точки

Оптоволокно в кампусе

В данном применении 10/100 медиаконвертер устанавливается в резервном корпусе питания для высокоплотной разводки оптоволокна от UTP коммутатора в ядре сети (точка A). UTP коммутатор рабочей группы (B) с помощью оптоволокна и автономного медиаконвертера 10/100 подключен к ядру сети. Другой конвертер 10/100 осуществляет оптоволоконное соединение с UTP портом ПК для настольного приложения (C). Ethernet-коммутатор (D) напрямую подключен к медиаконвертеру в ядре сети с помощью оптоволокна.

Рисунок 2: Приложение распределения высокоплотного волокна.

Использование в резервной оптической/медной сети

Медиаконвертеры Fast Ethernet обеспечивают резервное оптическое или медное соединение. В случае поломки одного кабельного соединения в работу вступает резервное для обеспечения бесперебойной работы сети. Резервные модули-конвертеры могут обеспечить обнаружение неисправностей соединения и переключиться на использование резервного пути в течение 100 и менее микросекунд, таким образом обеспечивая короткое время отклика, необходимое для критически важных сетевых приложений. Резервные соединения могут проходить параллельными или географически разделенными маршрутами, как показано в примере ниже.

Рисунок 3: Резервное приложение

TDM конвертеры Ethernet в оптоволокно

Конвертеры Ethernet в оптоволокно T1/E1 и T3/E3 — надежный и выгодный способ расширить традиционное медное соединение телекоммуникационных протоколов TDM (Time Division Multiplexing) с использованием оптоволокна. Конвертеры T3/E3 и T1/E1 работают в парах, удлиняя дистанции цепей TDM с помощью оптоволокна, улучшая невосприимчивость к шуму, качество обслуживания, обеспечивая предохранение от вторжения и безопасность сети. Данный тип часто используется внутри здания или в качестве соединения между зданиями и комплексах или кампусах.

T1/E1 конвертер Ethernet в оптоволокно

Конвертеры T1/E1 Ethernet в оптоволокно поддерживают стандарты T1 (1,544 Мбит/с), E1 (2,048 Мбит/с) и могут быть совместимы с линейными кодами AMI, B8ZS и HDB3. Эти конвертеры часто выполняют функции диагностики, помогая в установке и обслуживании соединений T1 или E1. Некоторые из диагностических функций включают местное и удаленное закольцовывание и тестовые режимы, которые вводят шаблоны уведомлений о данных или тревогах, как, например, сигнал сбоя связи (AIS). Это характеристики включают тестирование и устранение неполадок индивидуальных сегментов и всего соединения T1/E1.

Рисунок 4: Приложение T1/E1

T3/E3 конвертер Ethernet в оптоволокно

Конвертер T3/E3 Ethernet в оптоволокно поддерживает соответствующее стандартам T3 (44,736 Мбит/с) или E3 (34,368 Мбит/с) конвертирование Ethernet в оптоволокно и может быть использован для оптического соединения таких устройств, как система корпоративной телефонии PBX, мультиплексоры, роутеры, видеосерверы. Конвертеры T3/E3 могут осуществлять независимый фрейминг для работы с кадрированными или не кадрированными, направленными или частично ненаправленными потоками данных, а также поддерживают линейное кодирование B3ZS для T3 (DS3) и HDB3 для E3.

Применение T3/E3

Медиаконвертеры T3/E3 также предоставляют выгодное решение для расширения пунктов разграничения телекоммуникаций. На картинке ниже пара конвертеров T3/E3 используются для расширения границ между зданиями по оптоволокну.

Рисунок 5: Приложение T3/E3

Пприложения медиаконвертера последователи в оптоволокно

Медиаконвертеры последователи в оптоволокно на оптоволоконные предлагают расширение волокна для медных соединений последовательного протокола. Они могут автоматически обнаруживать скорость в бодах сигнала подключенного полнодуплексного последовательного устройства и поддерживать точки-точки и многоточки конфигурации. Они могут быть соединены с портом RS-232, RS-422 или RS-485 сетевых устройств.

Применение RS-232

Оптические медиаконвертеры RS-232 способны беспрепятственно подключаться к большинству последовательных устройств, поскольку они поддерживают все виды сигналов аппаратных средств управления потоком, работая в качестве асинхронного оборудования. RS-232 широко используется, потому что он так легко доступен. Но он имеет ограниченное расстояние и чувствителен к шуму и не многоточечной линие. (Многие устройства могут быть подключены к одному и тому же набору медного кабеля, в то время как каждое устройство слушает свои собственные данные и договаривается с другими перед отправкой). В этом приложении, ПК получает доступ к терминальному серверу через последовательное соединение, в котором используются два RS-232 оптических медиаконвертера для достижения интеграции оптических и медных кабелей.

Рисунок 6: Применение RS-232

Применение RS-422

Оптические медиаконвертеры RS-422 имеют передовые преимущества по сравнению с конверторами RS-232. Он может работать на большие расстояния, и устойчив к многоточечной линии и шуму. В этом приложении преобразователи RS-422 развернуты в конфигурации bookend, чтобы обеспечить возможность расширения последовательного сетесого расстояния по оптоволокну. Они устанавливаются на каждом конце оптической линии связи и обеспечивают преобразование мультимедиа для подключения между последовательным хостом/контроллером и многоточечными последовательными устройствами.

Рисунок 7: Приложение RS-422

Применение RS-485

Оптические медиаконвертеры RS-485 используются во многих многоточечных приложениях, в которых один компьютер управляет многими различными устройствами. Конвертер RS485 является многоточечной линией и может также работать на больших расстояниях, как RS-422, но он имеет лучшие функции командования и прослушивания. В этом приложении пара конвертеров RS-485 предлагает многоточечное соединение между хост-оборудованием и подключенными многоточечными устройствами через оптоволоконный кабель.

Рисунок 8: Приложение RS-485

Вывод

Медиаконвертер меди в оптоволокно будет по-прежнему пользоваться большим спросом в течение длительного времени из-за постоянно растущих требований к расстоянию передачи, которое медные кабели Ethernet не могут покрыть, но оптоволоконные кабели способны расширяться. Ethernet медиаконвертер меди в оптоволокно, TDM медиаконвертер меди в оптоволокно и медиаконвертер последователи в оптоволокно являются тремя основными типами, и каждый тип имеет определенные приложения, поэтому было бы лучше рассмотреть требования к сети перед развертыванием любого из медиаконвертеров Ethernet.