如何更進一步的監控光纖網路串接
專案概述
乙太網是 Internet 協定 （IP） 通信的傳輸機制。儘管乙太網自 1973 年在施樂的帕洛阿爾托實驗室（Xerox's Palo Alto Labs）測試最初的概念以來就已經存在，但它在過去幾年中才在控制系統應用中發展更為成熟，甚至在最近的CCTV 應用中也能開始順利推展了。由於更好的交換技術的發明和發展，使得乙太網網路更適用於控制系統網路，例如交通運輸系統。
我們透過在乙太網路交換器的光纖連接埠上增加數位診斷和監控傳輸功率，來能來增強乙太網交換機的效能。這個功能將能支援用戶測量特定交換機的光學參數，並確定交換機和光纖設備的效能。想要能在遠端的管理中心即能輕鬆排除現場障礙，這就是一個不可或缺的工具，而不是驅車親臨到現場各個機櫃去手動排除障礙。
技術發展
乙太網是以 IEEE 802.3 標準定義的一種技術。這個標準定義了乙太網路的傳輸媒介、傳輸線材、光纖和無線通訊的類型、電氣特性和尋址方案。
乙太網是一種分組通信技術，專為電腦對電腦通信而設計的。有關乙太網通信的規則進一步說明是，假設每台機器都連接到同一根電線電纜，就像一群人在一個房間裡開會一樣。如果一台機器想要通訊（說話），它就會接收(傾聽)，如果電線上什麼都沒有，它就會說話。如果兩台計算機同時通話，它們會聽到對方的聲音，因此它們會後退並待機一段時間，然後重新連接。
當今的乙太網網路使用交換機來佈建網路系統，每個設備都通過雙絞線、光纖電纜或無線通道在全雙工連接上進行通信，因此永遠不會有兩台機器在同一線路上同時發送。這改變了網路系統的動態運作方式，乙太網路交換系統將能突破以往，到達更多過去無法到達的地方。
每個乙太網介面設備在製造時會有一組預設的硬體位址。而交換器使用此位址來相互串聯。如果您想知道產品的出廠相關資訊，可以透過以下的 URL 查找 MAC 位址。
http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml
當機器通過乙太網發送資訊時，它會發送一個 Bit Packet，其中包含發送機器的 MAC 位址和目標機器的 MAC 位址。乙太網交換器的主要工作是建立一個參考表，該表將交叉引用電腦的 MAC 位址和連接該電腦的埠。當數據封包進入乙太網交換器時，交換器會查看目標 MAC 位址，在其表中找到可以配對的項目，並將該數據封包轉發到該電腦的連接埠。如果表中沒有匹配項目，則它會同時將該數據包轉發到所有的連接埠。
隨著交換機技術的進步，乙太網已成為一種逐漸普及的網路技術，可用於即時控制網路，例如交通號誌。由於從本質上講，交通號誌在地理位置上是個別分開的，因此透過乙太網路交換機可以將號誌燈從機櫃連結到行控中心。這些網路交換器因為設置的地點往往為長距離分隔遙遠，所以透過光纖纜線彼此連接。而這將會為長保網路的完整性以及障礙排除帶來新的挑戰。
挑戰
分散式網路（如交通號誌系統網路或高速公路網路運輸管理）是更加艱鉅的挑戰，因為乙太網交換器的安裝位置有時彼此相距數英里，而距離中央控制更加遙遠。當網路使用光纖電纜時，連接通常遵循如下所示的概念。
光纖電纜設備容易受到來自周邊環境外力斷開和損壞。有些配線架和跳線可能會因操作失當或錯誤造成故障。然後，若是光纖網路更新或佈建中，如果只是簡單地切斷光纜時，就有存在反鏟衰落 (backhoe fade)的風險性。所以針對光纖纜線相關設備進行障礙排除將存在挑戰性，需要專門的設備和專業知識來找出光纖纜線故障的問題根源。
解決方案
益網科技開發了一種內建光學診斷功能的乙太網交換機，稱為數位診斷監控（DDM）/數位光學監控（DOM）。使用 DDM/DOM，使用者可以用乙太網交換機管理功能對光纖連接問題進行故障排除。
DDM/DOM 子系統可通過交換器管理管理系統來操作使用。無論是使用 Web 瀏覽器、Telnet 還是 Console Port 控制台埠，使用者都可以從聯網上的交換機器連結進入本服
DDM/DOM 能顯示部分的連接埠狀態，比如說它顯示了 SFP 連接埠的狀態，在上面顯示的螢幕中，此交換器沒有將模組插入埠 7，但在埠 8 中有一個模組。DDM/DOM 測量和監控 SFP 模組的運作參數，包括光學特性，並顯示一組參數，使用戶能夠監控雷射器的運作狀況以及光纜設備的效能。
如上所示，圖中顯示了使用 DDM/DOM 的 SFP 模組時的狀態顯示。 請注意，所示特定設備的傳輸波長為 1310nm，被設計用來進行長達 10 公里的傳輸距離。
► 以下參數由 DDM/DOM 子系統測量：
- SFP 模組內的溫度。
- Vcc 直流電
- 向 SFP 供電。
- Tx Bias 發射偏置
- 鐳射二極體發射器的電流。
- Tx Power 發射功率
- 傳輸到光纜中的光能量是一個測量值，但它可能無法反映進入電纜中的光能所存在的實際功率以及實體電纜的狀態。Tx Power可用作監控雷射器運作狀態的參考。
- Rx Power 接收電源
- 是指從光纜接收到的光量。
結果
兩台交換機之間的即時網路示例：
► EX74000/EX78000
►EX25611
注意交換機之間的功率水平。交換機 1 TX 功率為 -8.392 dBm，交換機 2 RX 功率為 -8.389 dBm。交換機 2 TX 功率 = -5.616 dBm，交換機 1 RX = -5.017 dBm。使用短跨接電纜連接時，功率損失很小。我們主要是監測這兩個參數，因為它們在解決光纖設備的相關傳輸障礙時最有用。
請參閱下面的截圖，了解當其中一個光纖連接器如果未完全設置時會發生什麼情況。
如果其中一個連接器未正確設置，會發生什麼情況？下面的兩張圖片顯示了正確設置的 LC 連接器與在鎖卡就定位前，未按下的 LC 連接器之間的物理差異。
若沒有太大的物理差異，在例行的物理檢查中肯定很難發現這種異常。但是，如下圖所示，接收功率與普通 SW 2 螢幕的差異如上所示。RX功率電平從-8.389 dBm變為-22.366 dBm，或光功率損失13.977 dB。網路工作正常，使用沒有 DDM 功能的一般設備不會發現此異常，直到有一天電纜的重量和/或振動導致連接器移轉得更遠或完全斷訊的網路故障狀態。
請注意，RX功率水平為-22.366 dBm，將遠低於我們的預期，因此我們可以立即回頭查看正在傳輸到該交換器的交換器，並監測TX功率水平是否正常。
交換器 1 的 TX 功率 = -8.392 dBm，因此是正常的。在這種情況下，我們可以假設交換機 1 和交換機 2 之間存在一些異常。從顯而易見的事情開始，我們開始檢查連接狀態。而在這種情況下，我們發現交換機 1 上的連接器鬆動，該連接器正在傳輸到交換機 2，此連接器未正確設置。這可能是跳線損壞或連接器端接損壞或接頭損壞。
► DDM/DOM 的優勢：
帶有 DDM/DOM 的乙太網交換機能支援使用光纖電纜的分散式網路的使用者，而使用上比標準光纖介面更能有效的維護其網路。其結果是減少了到現場維修處理的次數，減少了網路停機時間，減少了設備和人員培訓的投資，並實現了更穩定的維護管理模式。
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