Что такое и зачем нужен медиаконвертер

Какая бы не была СКС (структурированная кабельная система+р) в его составе всегда будут проводники, узлы связи и множество активного оборудования. Особенно же стоит обратить внимание на устройства преобразования информационных сигналов. В этой статье мы постараемся максимально раскрыть информацию о медиаконвертерах и их роли в современных сетях.

Для чего нужен медиаконвертер?

Давайте узнаем, что такое медиаконвертер, какие функции он выполняет и для чего предназначен. Данные элементы необходимы для расширения информационных сетей, а это весьма актуально для информационных пространств. Медиаконвертеры позволяют подключать оптические каналы связи к различному активному оборудованию, которое предусмотрено было для работы с медными проводниками. То есть, медиаконвертер позволяет снять ограничение длины медной линии со значением 100 метров. Кроме этого, остается возможность использовать старое сетевое оборудование, вместо того, чтобы устанавливать новое.

Точным определением рассматриваемых нами устройств будет следующее. Медиаконвертер – это специальное техническое приспособление, при помощи которого меняется тип среды распространения информационных сигналов. Средой в нашем случае являются медные и оптоволоконные кабельные системы.

Также нужно уточнить, что медиаконвертеры используются и в других технических отраслях. Например, в системе видеонаблюдения данное устройство позволяет передавать аналоговый сигнал с видеокамеры по оптике. Как видите, происходит смена типа среды, где существует и передается сигнал. Но дальше мы будем рассматривать только медиаконвертеры для сетей Fast/Gigabit Ethernet

Если стоит задача по оптимизации технического оснащения офиса или целой компании и у Вас уже есть знания в использовании медиаконвертеров и зачем они нужны, тогда начинайте их внедрять. Ведь их внедрение весьма простое, а результатом станет рост пропускной способности сети в несколько раз.

Краткая история появления медиаконвертеров

Первой, кто начал производить такие устройства, стала компания из Тайваня с названием Cameo Communications, Inc.. В начале 2000-ых на техническом рынке начался большой спрос на сетевое оборудование такого типа. Как только медиаконвертеры появились на рынке, они стали очень востребованы, и получили известность под востребованной до сих пор маркой D-Link.

Сейчас же медиаконвертеры производит множество компаний. Сами устройства стали оптимизированы, на много дешевле и с большой эффективностью. Только вот теперь медиаконвертеры от разных производителей почти полностью идентичны по своей функциональности.

Типы медиаконвертеров

Устройство данного типа можно условно разделить на 2 группы. Первые – это простые Ethernet-медиаконвертеры 1-го уровня модели OSI, а вторые это коммутирующие 2-го уровня модели OSI. Отличие состоит в том, что при использовании коммутирующих медиаконвертеров нет ограничения по их количеству на заданном отрезке сети. Для правильного подбора обращайте внимание на сами технические характеристики. Посмотрим на медиаконвертеры 100 и 10 TX для Fast Ethernet и сравним с10/100/1000T для Gigabit Ethernet. Как видите параметры говорят о функциях преобразования не только в самой среде передачи данных, а и о скорости.

А теперь поподробнее. Медиаконвертеры 1000 Мбит/с преобразовывают медную среду Gigabit Ethernet 1000Base-TX в оптический интерфейс, чтобы производить передачу по оптоволоконному кабелю. Последний может иметь длину до 200 км.

Устройства еще различаются по типу соединения – LC, FC, ST и SC.

SC говорит о несъемных оптических приемопередатчиках.

LC – это классический разъем, что подходит для SFP модуля. В информационных сетях именно SFP медиаконвертеры используются для подключения оптики, так как являются универсальным решением.

Не забывайте, что отдельные модификации медиаконвертеров снабжены уникальными функциями, а значит, подбор устройства должен осуществляться под определенные потребности кабельной системы (+р). Современные и более дорогие могут менять скорость передачи данных в соответствии с видом канала. Также в их задачу входит слежение за целостностью потока данных и уведомлять о статусе линии в реальном времени. При разрыве они сразу же сигнализируют об этом.

Медиаконвертер: основные понятия и принцип работы

Если вам требуется объединить сеть, где применяется устаревшая конфигурация медного провода, с другой сетью, в которой используется кабель из оптоволокна, обеспечивающий быструю и качественную передачу информации, это можно сделать при помощи оптического медиаконвертера. Этот прибор превращает поток, транслируемый в медном кабеле в поток, проходящий по оптоволоконной линии.

Понятие оптического медиаконвертера

Медиаконвертер представляет собой портативное оборудование, оснащенное двумя медиа-интерфейсами и блоком питания. Устройство получает данные из одного источника, преобразуя и передавая их затем в другой источник. Медиаконвертер может быть оборудован в любой точке сети. Для разных типов информации, требующей конвертирования, применяются различные конфигурации коннекторов. Чаще всего в сочетании с много- и одномодового материала используют проводной UTP-интерфейc, иначе называемый неэкранированной витой парой.

Медный интерфейс устройства выполнен соединителем типа RJ45, который служит для подключения:

Их оптическая часть включает SFP или SC/ST-порты.

Медиаконвертеры обеспечивают передачу информации со скоростью в пределах 10 Мбит/с – 10 Гбит/с.

Все медиаконвертеры можно условно поделить на такие группы:

• Fast Ethernet;
• гигабитные Ethernet;
• десятигигабитные Ethernet.

Принцип функционирования медиаконвертера

Оптический медиаконвертер преобразует CAT5-модулированный поток данных вида Ethernet на поток, пригодный для передачи по оптической волоконной линии. Противоположная оконечность оптоволоконной магистрали оснащена другим конвертером, который возвращает потоку информации его исходный вид. Необходимо отметить, что если проводной интерфейс на основе CAT5 и RJ45 допускает двухстороннюю трансляцию данных по кабелю, то оптоволоконная линия передает их только в одну сторону. Поэтому волоконно-оптическая магистраль включает две жилы, осуществляющие трафик информации в противоположных направлениях. В большинстве случаев они имеют названия transmit/receive (Tx/Rx). Однако, с развитием технологий стали появляться одноволоконные оптические медиаконвертеры, например, в которых трафик передается по оптике в одной жиле одновременно в противоположных направлениях.

Виды медиаконвертеров

Имеется множество разновидностей конвертеров, несмотря на их простое функционирование. Новейшие модели этих устройств часто несут дополнительную функцию коммутаторов, что вызывает некоторую путаницу в определениях.

Медиаконвертер Layer 1 и Layer 2

Обычные устройства данного класса являются одноуровневыми, работающими только с электрической и физической интерпретацией потока данных. Они никак не изменяют информацию, идущую по соединению. Двухуровневые медиаконвертеры Ethernet наряду с физическим представлением первого уровня оснащены сервисными опциями второго уровня. Здесь, как правило, более двух разъемов, что дает возможность осуществить больше двух подсоединений медного кабеля посредством одного волоконно-оптического канала. Медиаконвертеры обычно включают отдельный «медный» разъем, служащий в целях обеспечения коммуникации между разноскоростыми частями сети.

Принципы выбора медиаконвертера

Корректно работающее оборудование данного класса способно существенно увеличить расстояние возможной передачи в локальных сетях. При подборе медиаконвертирующего оборудования для собственной сети, нужно принять во внимание следующее:

1. Чип устройства должен функционировать в дуплексном и полудуплексном режимах. Полудуплексная организация работы еще характерна для ряда многоканальных коммутаторов и концентраторов. Поддержание медиа-устройством только дуплекса может стать причиной коллизий информации, и ее утери.
2. Необходимо обязательно проверить подсоединение медиаконвертера к разным сращивателям волоконно-оптического кабеля во избежание потерь совместимости различных конвертирующих устройств.
3. Желательно, чтобы оборудование работало только в оптимальной для него температуре внешней среды.

Любой медиаконвертер также должен быть оснащен предохранителем, защищающим информацию от потерь в результате сбоев электроснабжения.

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.