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光纖類型及可能引發的故障

時間:2020-08-06 16:01 來源: 點擊:

    核心交換機的端口主要是光纖類型,但是交換機光纖端口的價格是非常昂貴的,需要用戶特別注意,同時交換機的光纖端口沒有堆疊能力,只能被用于級聯。剖析交換機光纖端口級聯連接方式和基本類型,歡迎大家留言補充。

    級聯既可使用普通端口也可使用特殊的MDI-II端口。當相互級聯的兩個端口分別為普通端口(即MDI-X)端口和MDI-II端口時,應當使用直通電纜。當相互級聯的兩個端口均為普通端口(即MDI-X)或均為MDI-II端口時,則應當使用交叉電纜。

    無論是10Base-T以太網、100Base-TX快速以太網還是1000Base-T千兆以太網,級聯交換機所使用的電纜長度均可達到100米,這個長度與核心交換機到計算機之間長度完全相同。因此,級聯除了能夠擴充端口數量外,另外一個用途就是快速延伸網絡直徑。當有4臺交換機級聯時,網絡跨度就可以達到500米。這樣的距離對于位于同一座建筑物內的小型網絡而言已經足夠了!

    使用Uplink交換機光纖端口級聯現在,越來越多交換機(Cisco交換機除外)提供了Uplink端口,使得核心交換機之間的連接變得更加簡單。Uplink端口是專門用于與其他交換機連接的端口,可利用直通跳線將該端口連接至其他交換機的除Uplink端口外的任意端口。

    這種連接方式跟計算機與交換機之間的連接完全相同。需要注意的是,有些品牌的交換機(如3Com)使用一個普通端口兼作Uplink端口,并利用一個開關(MDI/MDI-X轉換開關)在兩種類型間進行切換。利用直通線通過Uplink端口級聯交換機。

    使用普通端口級聯

    如果核心交換機沒有提供專門的級聯端口(Uplink端口),那么,將只能使用交叉跳線,將兩臺交換機的普通端口連接在一起,擴展網絡端口數量。需要注意的是,當使用普通端口連接交換機時,必須使用交叉線而不是直通線。利用交叉線通過普通端口級聯交換機。

    交換機光纖端口的級聯

    由于交換機光纖端口的價格仍然非常昂貴,所以,光纖主要被用于核心交換機和骨干交換機之間連接,或被用于骨干交換機之間的級聯。需要注意的是,交換機光纖端口均沒有堆疊的能力,只能被用于級聯。

    光纖跳線的交叉連接

    所有交換機光纖端口都是2個,分別是一發一收。當然,光纖跳線也必須是2根,否則端口之間將無法進行通訊。當核心交換機通過核心交換機光纖端口級聯時,必須將光纖跳線兩端的收發對調,當一端接“收”時,另一端接“發”。

    同理,當一端接“發”時,另一端接“收”。令人欣慰的是,CiscoGBIC光纖模塊都標記有收發標志,左側向內的箭頭表示“收”,右側向外的箭頭表示“發”。如果光纖跳線的兩端均連接“收”或“發”,則該端口的LED指示燈不亮,表示該連接為失敗。只有當交換機光纖端口連接成功后,LED指示燈才轉為綠色。

    交換機光纖端口的級聯

    同樣,當骨干交換機連接至核心交換機時,光纖的收發端口之間也必須交叉連接。核心交換機與骨干交換機的連接

    光纖跳線及交換機光纖端口類型

    光纖跳線分為單模光纖和多模光纖。交換機光纖端口、跳線都必須與綜合布線時使用的光纖類型相一致,也就是說,如果綜合布線時使用的多模光纖,那么,交換機的光纖接口就必須執行1000Base-SX標準,也必須使用多模光纖跳線;如果綜合布線時使用的單模光纖,那么,交換機的光纖接口就必須執行1000Base-LX/LH標準,也必須使用單模光纖跳線。

    需要注意的是,多模光纖有兩種類型,即62.5/125μm和50/125μm。雖然交換機光纖端口完全相同,而且兩者也都執行1000Base-SX標準,但光纖跳線的芯徑必須與光纜的芯徑完全相同。

    否則,將導致連通性故障。另外,相互連接的交換機光纖端口的類型必須完全相同,或者均為多模交換機光纖端口,或者均為單模交換機光纖端口。一端是多模交換機光纖端口,而另一端是單模交換機光纖端口,將無法連接在一起。

    傳輸速率與雙工模式

    與1000Base-T不同,1000Base-SX、1000Base-LX/LH和1000Base-ZX均不能支持自適應,不同速率和雙工工作模式的端口將無法連接并通訊。

    因此,要求相互連接的光纖端口必須擁有完全相同的傳輸速率和雙工工作模式,既不可將1000Mbps的交換機光纖端口與100Mbps的光纖端口連接在一起,也不可將全雙工模式的光纖端口與半雙工模式的核心交換機光纖端口連接在一起,否則,將導致連通性故障。

    一天,某處室的一上網用戶打來電話反映上網有問題;剛開始的時候,筆者還認為這是上網用戶自己原因造成的,于是隨口建議他重新更換一個IP地址,或者重新插拔一下網絡線纜試試;沒想到,電話還沒有掛斷,其他上網用戶紛紛打來電話,集中反應無法上網故障,這才讓筆者感到事態的嚴重性。既然出現了大批量用戶無法上網的故障,筆者趕快到故障現場進行去處理。

    組網環境

    到達故障現場,筆者先進行了一番仔細勘察,發現那些無法上網的用戶基本都來自四樓;查看網絡結構拓撲圖,筆者發現四樓所有用戶全部通過超五類網絡雙絞線連接到兩組堆疊的華山3050交換機上,這些交換機都集中放置在四樓的專用配線間中。為了實現與局域網網絡的高速連接,所有樓層的接入交換機統一使用SFP/1310nm/10km型號的模塊,并通過千兆多模光纖連接到局域網的核心交換機上,核心交換機選用的是華山8500路由交換機,該交換機位于局域網的中心機房中;其中四樓的接入交換機與局域網核心交換機之間的直線距離大約為200米左右,它們之間采用的連接方式為:接入交換機--光纖接線架--核心交換機,光纖線纜與光纖接線架等設備統一都是由本地的寬帶運營商提供的。為了有效防止廣播風暴現象對整個局域網的運行產生影響,局域網中的所有電腦根據所在處室的不同,劃分為了8個VLAN,每個VLAN的網關統一設置在局域網的核心交換機上;平時,各個樓層中的所有電腦都能正常上網,并且上網速度非常快捷。

    故障排查

    由于出現故障的上網用戶,全部來自四樓網絡,筆者下意識認為這種故障肯定是由四樓網絡自身因素引起的;為了判斷自己的分析是否正確,筆者立即使用筆記本電腦,到其他樓層網絡進行測試連接,發現在其他樓層上網訪問一切正常,顯然局域網的核心交換機工作狀態是正常的,問題看來要在四樓網絡中仔細尋找。

    1、查交換機

    既然四樓網絡中那么多用戶同時不能上網,那么問題應該先從樓層接入交換機開始查起;想到做到,筆者立即趕到四樓專用配線間,仔細觀察接入交換機上SFP/1310nm/10km型號模塊的信號燈狀態,發現該信號燈處于熄滅狀態,這就意味著四樓交換機級聯端口沒有被正常啟用,難怪連接到四樓交換機上的所有電腦不能正常上網訪問了。會不會是四樓接入交換機自身有什么問題呢?通常遇到交換機存在問題時,無論大問題、小問題,我們只要簡單地重新啟動一下交換機后臺系統,各種故障現象就能立即消失了;這次筆者也沒有例外,可是讓筆者感到非常失望的是,當四樓交換機重新啟動穩定后,四樓網絡中的所有電腦還是不能上網,這說明上述故障現象可能與交換機自身系統沒有任何關系。

    2、查端口

    有沒有可能是四樓接入交換機與局域網核心交換機之間的級聯端口工作模式不匹配呢?想到這一點,筆者認為可能性還是存在的,如果它們的端口工作模式不匹配,四樓網絡與局域網網絡之間的通信就會不正常,那么四樓網絡自然也就不能正常上網了。為了檢查它們的連接端口是否匹配,筆者分別以系統管理員身份登錄進入兩臺交換機后臺系統,使用"interface"命令進入級聯端口的視圖模式狀態,在該模式狀態下執行"displayinterfacexx"命令(其中xx為級聯端口號碼),查看級聯端口的配置信息,發現它們的工作模式是匹配的,它們統一使用的是1000兆、全雙工模式。

    3、查模塊

    在排除交換端口因素后,筆者打算將光纖線路的收發端口進行一下對調,也就是說在交換模塊上將插入的兩條光纖芯號線交換一下位置,讓之前插入到TX端口上的芯號線插入到RX端口上,讓之前插入到RX端口上的芯號線插入到TX端口上。由于這項操作需要在核心交換機與接入交換機兩端同時進行,于是筆者請另外一位同事在核心交換機現場進行幫忙;讓筆者感到非常意外的是,這位同事趕到核心交換機現場時,發現對應模塊上的信號燈處于點亮狀態,這是為什么呢?后來,當我們同時調換收發光纖的端口位置時,發現四樓交換機對應模塊上的信號燈又處于點亮狀態了,與此同時核心交換機模塊上的信號燈卻熄滅了,會不會是連接四樓網絡的這對光纖被弄錯了?經過仔細檢查,筆者確認這對光纖線路沒有弄錯,那么為什么在交換過收發位置后,四樓交換機燈會亮,而核心交換機的燈會熄滅呢?

    經過與同事認真分析,筆者認為交換機的模塊不存在任何問題,因為當交換機的端口處于1000兆、全雙工模式狀態時,兩側的光端口在通信時不需要經過協商,只要交換模塊的RX端口收到了光信號,那么對應端口的信號燈狀態就會被點亮;相反,如果交換機的端口處于自動協商模式狀態時,光纖線纜中的兩根芯號線必須同時連通,才能保證它們在通信時協商成功,兩側的交換模塊信號燈狀態也應該處于同時點亮狀態。可是,現在一端交換模塊的信號燈處于點亮狀態,另外一端處于熄滅狀態,這說明連接四樓交換機與核心交換機的這對光纖線纜中有一根芯號線是不通的,在對調收發端口位置后,交換模塊的信號燈仍然是一側點亮、一側熄滅狀態,顯然交換模塊是沒有任何問題的,問題出在其中一根芯號線上。

    4、查光纖

    既然問題確定出在連接四樓交換機與核心交換機的這對光纖線纜上,那么究竟那根芯號線存在問題呢?由于筆者手頭沒有專業的工具,于是邀請本地寬帶運營商技術人員,到故障現場幫忙進行檢測、查看。本地寬帶運營商技術人員帶來了一種光功率計這樣的工具,該工具專門用來判斷光纖線路通與不通的;經過反復測試、檢查,技術人員發現這對光纖線纜中間存在很大的信號衰減,導致其中一根芯號線根本無法正常收到光信號;后來,技術人員又使用了一種叫做光時域反射計的專業工具,對這對光纖線纜的信號收發進行了測試,終于找到了光信號大幅度衰減的原因,原來是光耦合器自身性能問題造成了信號衰減,重新使用新的光耦合器設備進行替換過后,這對光纖線纜終于通暢了,四樓網絡中的所有電腦經過測試,發現無法上網的故障現象也立即消失了。

    故障總結

    通過認真排查,我們終于找到了故障的罪槐禍首是光纖信號衰減,造成了上網失敗故障。為了幫助各位更好地解決由光纖信號衰減引起的網絡不通故障,筆者上網對這類現象的形成原因進行了搜索、總結,發現造成光纖信號衰減主要有以下幾個因素:

    1、跳線因素。通常來說,我們在鋪設光纖線纜的時候,使用的線纜在性能方面還是能得到保證的,同時工作人員在實際施工的時候,也會對光纖線纜的性能進行質量測試,如果真的質量不過關的話,也會在第一時間發現問題;可是,光纖跳線這個細節因素往往不引起人重視,并且市場上的光纖跳線在質量方面也是千差萬別,我們很多人在選用光纖跳線的時候,往往抱著無所謂的態度去隨意選擇,當我們運氣不好,選擇了一個質量不好的光纖跳線時,光纖信號能夠衰減10個dbm,這個衰減幅度足以造成網絡連接不通故障。為此,為了避免光纖跳線因素的干擾,我們必須在組建網絡的時候,到質量硬、信譽好的公司去選擇跳線;當然,如果條件允許的話,我們最好在夠買現場,使用光功率計來測試一下自己購買的跳線。

    2、耦合器因素。由于光耦合器一般都是安裝在光纖配線盒上的,對于它的質量問題,相信很多人都會忽視它的;可是,在實際管理網絡的過程中,筆者發現光耦合器要是性能不好的話,也容易造成幅度比較大的信號衰減,所以如果在組網的過程中需要單獨購買光耦合器的時候,還是需要到質量硬、信譽好的公司去購買。

    3、耦合次數因素。為了把位于不同局點的光纖線纜連接起來,我們通常需要在管道進內對光纖線路進行耦合;通常情況下,我們對光纖線路每進行一次耦合,光纖信號就會衰減1個dbm左右,要是耦合的次數比較多的話,那么光纖信號的衰減幅度就會大大增加,這樣一來也會影響網絡連接速度。

    4、光纖接頭因素。這是一個比較常見的問題,要是大家仔細留意一下,就可以發現任意一對光纖線路,哪怕是通信良好的光纖線路,我們只要使用究竟將光纖接頭反復擦拭幾遍,光纖信號的衰減都能減少2個dbm左右;因此,當光纖線路工作時間比較長了之后,或者光纖線路處于灰塵比較多的工作環境中時,我們應該嘗試使用究竟來擦拭光纖線纜的接頭,相信這樣能夠獲得意向不到的效果。

    5、交換模塊因素。很多時候,管道進或地下使用的是多模光纖線路,可是用戶在選用交換模塊時,卻選用了單模交換模塊,如此一來它們之間的連接就會出現不匹配現象,那么就可能引發數據嚴重丟包、信號衰減幅度增大等問題;同樣地,如果交換模塊是多模,但光纖跳線卻是單模的,這也會引起網絡連接不正常故障;此外,光纖線路與光纖跳線之間如果不匹配的話,同樣也會造成不正常的網絡故障。

    基于上述理論分析,我們在排查光纖線路連接故障時,可以嘗試按照下面的步驟來進行:

    首先使用專業的光功率計或光時域反射計,來檢查光纖線路的連通性是否正常,如果能夠正常收發光信號的,那就意味著光纖線纜的連通性是正常的;要是發現光纖線路不能正常收光的話,那就存在兩種可能:一是光纖線纜的兩側沒有正確匹配,二是光纖線路存在斷裂現象,這個時候我們必須請專業鋪設光纖線路的人員來檢查、解決問題了。

    在確認光纖線路連通性正常的情況下,要是交換機的光模塊端口無法被正常啟用的話,那需要重點檢查交換模塊的工作模式以及信號衰減問題,具體的排查步驟可以參照上面的順序來進行。
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