Switch Fibra Óptica: O que é e como funciona?

Um switch de fibra óptica é um dispositivo de rede compatível com o protocolo FC (Fibre Channel). Projetado para uso em redes que conectam outros dispositivos computacionais, esses equipamentos podem ser utilizados em inúmeras áreas e aplicações, como por exemplo na construção de uma rede SAN.

Além de todas as funções de comutação de dados inerentes aos switches, um switch FC é capaz de converter dados elétricos em luz antes de encaminhá-los para fibra, além de também converter a luz em um sinal elétrico na chegada dos pacotes de dados.

Em redes e na comunicação entre computadores, o switch Fiber Channel se refere a qualquer equipamento de comutação de circuito colocado entre as fibras, que funciona como uma ponte de rede multiportas, conecta várias fibras ópticas entre si e controla o roteamento dos dados de entrada e saída.

Também conhecido como switches FC, esses dispositivos fazem a transferência de dados e/ou sinal através de cabos de fibra e módulos ópticos. Existem diferentes tipos de FC switches, incluindo comutadores direcionadores modulares com alta contagem de portas, semi-modulares ou de porta fixa.

Um switch de fibra pode ser combinado para criar grandes malhas SAN, que interconectam milhares de servidores e sistemas de armazenamento. Normalmente, vários cabos de dados são conectados ao aparelho para permitir a comunicação entre os diferentes dispositivos de rede.

Alguns switches, conhecidos como "All-optical", transmitem o sinal de luz de entrada original através do núcleo do switch totalmente óptico transparente, sem precisar convertê-los para o formato elétrico.

Vale frisar que switches de fibra possuem muitos benefícios em relação aos switches convencionais de cobre. A camada de fibra, usada em comutadores ópticos, é principalmente estática.

Isso significa que o cabeamento do switch óptico precisa ser feito apenas uma vez e pode ser reconfigurado remotamente sem a necessidade de atualizações ou intervenção manual.

O que é um Switch All-optical?

Um switch all-optical controla o roteamento entre várias fibras ópticas sem qualquer conversão de dados elétricos. Neste contexto, roteiam todo o sinal de luz que entra, encaminhando para a saída sem converter ou alterar os pacotes de dados.

Por não usar conversão elétrica, esse tipo de dispositivo não têm corrupção de dados ou instabilidade de tempo.

Switch Fibra Óptica: O que é e como funciona?

Que tipos de sinais um switch all-optical pode rotear?

Qualquer comprimento de onda que se propague através da fibra óptica pode ser transferido ou roteado através de um switch totalmente óptico, incluindo sinais de modo único com comprimento de onda de 1260 a 1675 nm e sinais multimodo com comprimento de onda de 850 e 1300 nm.

É importante ressaltar que nenhum outro método de conversão de roteamento permite que dispositivos transfiram dados em qualquer taxa e em qualquer formato. Neste caso é possível, por exemplo, rotear sinais de vídeo, áudio, dados e sensores ópticos com largura de banda de 400 Gbps+.

Como funciona um switch fibra ótica?

Resumidamente, um switch de fibra óptica é projetado para transmitir dados com alto desempenho, baixa latência, alta disponibilidade e sem perdas. Para isso, são usados cabos com tubos de vidro extremamente finos (fibras ópticas) para enviar sinais para telefones, rede de computadores, televisores e outros sistemas.

Os switches de fibra convertem os fótons que chegam nas portas de entrada em elétrons para fazer a comutação internamente e, posteriormente, convertem novamente os sinais elétricos em fótons para a transmissão de saída.

Ao contrário dos switches baseados em cobre, o switch FO suporta todas as velocidades de transmissão e direciona o fluxo de bits de entrada para a porta de saída, independentemente da velocidade ou protocolo, sem precisar de uma atualização.

Alguns switches FC ainda permitem adicionar recursos como criptografia e zoneamento, que servem para desabilitar o tráfego indesejado, além de poder separar os sinais recebidos em diferentes comprimentos de onda e direcioná-los para diferentes portas.

Para que tudo isso funcione, o equipamento utiliza pequenos espelhos que refletem o sinal de entrada para a porta de saída.

Com isso, espera-se que a tecnologia MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), tecnologia que integra elementos mecânicos, sensores e eletrônicos em um pequeno chip, seja o método predominante para a construção deste tipo de switch.

Como funciona um switch fibra ótica?

Quais são os tipos de network switches de fibra óptica?

Seguindo o crescimento da Internet e o crescimento do armazenamento de dados, os switches elétricos tradicionais não são mais suficientes para atender novas demandas de transmissão.

Deste modo, atualizações são feitas todos os anos. Atualmente, existem dois tipos principais de switch de fibra óptica no mercado, são eles: o switch óptico opto-mecânico e switch óptico MEMS. Entenda:

Switch Óptico Opto-Mecânico

O switch óptico opto-mecânico é antigo, mas ainda muito utilizado. No geral, são indicados para o monitoramento de energia óptica multicanal, redes ópticas locais, comutação de diversas fontes de laser ou receptores ópticos em redes do tipo ethernet.

Esses sistemas também são bastante utilizados para testes e medições de fibra óptica, componentes, sistemas ou aplicações em sistemas de sensores multiponto. As configurações variam de acordo com o número de sinais de redirecionamento, podendo ser: 1x1, 1x2, 1x4, 1x16 e assim por diante.

Exemplo: em uma configuração 1x4, isso significa que o switch conecta canais ópticos redirecionando um sinal de entrada para outro sinal selecionado de 4 fibras de saída. Podendo assim, alcançar excelente confiabilidade, perda de inserção e conversa cruzada.

Switch Óptico MEMS

Por sua vez, um switch óptico MEMS usa uma espécie de micro espelho para refletir um feixe de luz. A direção em que o feixe é refletido, pode ser alterada ajustando o ângulo do espelho, o que permite que a luz de entrada seja conectada a qualquer porta de saída.

O estado de comutação deste tipo de switch é altamente estável contra variações ambientais de temperatura e vibração devido ao seu design exclusivo. Logo, um All optical switch se distingue de seus pares opto-mecânicos em muitos aspectos, como características, desempenho e confiabilidade.

Em algum grau, a chave óptica MEMS pode ser considerada como uma subcategoria de chaves opto-mecânicas. Considerando todos os aspectos, embora o switch opto-mecânico tenha mais volume em comparação com outras alternativas, o switch MEMS é ainda superior.

Várias velocidades de comutação de rede de fibra óptica

No geral, um switch ethernet de fibra óptica se apresenta em várias velocidades diferentes, com nomes específicos da seguinte forma:

Switch Fast Ethernet com velocidade de 10/100 Mbps
Switch Gigabit Ethernet com velocidade de 10/100/100 Mbps
Switch Ethernet de dez Gigabits com velocidade de 10/100/1000/10000 Mbps

Atualmente, a velocidade mais utilizada e popular entre os usuários, é o switch Gigabit Ethernet, enquanto o switch 10gb vem ganhando cada vez mais espaço, principalmente em data centers.

Além dos citados, de configuração fixa, também se pode encontrar outros switches de fibra com maior velocidade de transmissão, variando de 25 até 100 Gbps.

Várias portas de switch de rede de fibra óptica

Os switches de fibra óptica, normalmente, vêm em configurações que variam de 5 a 54 portas. Essas portas, são uma combinação de conectividade de fibra e cobre.

Várias portas de switch de rede de fibra óptica

Alguns slots SFP/SFP + são destinados a conectividade de fibra, enquanto os conectores RJ-45 são destinados para conectividade de cobre. Para os switches de fibra de 25, 40 ou 100G, existem várias portas como SFP28, QSFP +, QSFP28 etc.

Vale destacar que a conectividade de fibra suporta a transferência de dados por cabos de até 120 km, enquanto a conectividade de cobre permite apenas distâncias de 100 metros.

Switches FC com portas PoE

Um switch FC ethernet fibra/cobre pode ainda incorporar a tecnologia Power over Ethernet (PoE), o que evita a necessidade de instalação de cabos de energia para dispositivos conectados como telefone VoIP, câmera IP, acess points sem fio etc.

Essa tecnologia está presente nas portas ethernet (cobre) e fornece energia elétrica a um dispositivo computacional pelo cabeamento existente.

O preço do Switch de Fibra Óptica

Como observado, há diferentes tipos de switches de fibra, com diferentes funcionalidades e requisitos. Logo, existe também um diferença de preços praticados entre os diferentes grupos de produtos.

Se considerarmos os switches com configurações iguais, quanto maior a velocidade que o switch FC oferece, maior será também o seu preço. Exemplo: um switch Gigabit 24 portas Ethernet é mais barato do que um switch 24 portas 10Gb.

Obviamente, o princípio preço também é aplicado a sistemas com diferentes números de portas e recursos. Dito isso, caso o problema seja conectar dispositivos a desktops que não necessitam da tecnologia PoE, um switch não PoE é a opção mais econômica.

Por que usar um switch de fibra?

Levando em consideração a crescente popularidade da Internet e o crescimento explosivo da produção de conteúdo, os dados gerenciados pelas redes de comunicação também não param de crescer.

Desta forma, a tecnologia de fibra óptica fornece a solução ideal para interconectar e explorar a capacidade de servidores, storages e outros sistemas ópticos por completo.

Graças ao switch de fibra óptica, a eficiência da prestação de serviços foi bastante aprimorada. Com sua invenção, os sistemas telefônicos e mecânicos, iluminação, televisão e redes de computadores, podem se beneficiar com os desenvolvimentos da fibra óptica.

Logo, o congestionamento da rede não é mais um problema. Afinal de contas, quase todos os sinais e dados podem ser transmitidos e recebidos ao mesmo tempo. Além disso, o número de sinais de transmissão não é mais limitado.

Quando comparado aos switches ethernet (cobre), o FC se destaca por evitar perda de pacotes, além de garantir que os pacotes de dados cheguem na ordem a qual foram transmitidos, o que proporciona maior eficiência, velocidade e confiabilidade.

Além do destacado, estes dispositivos são mais modernos e reduzem o custo, o uso de energia e os atrasos de conversão elétrica, que criam caminhos transparentes com latência próxima de zero e, como a comutação de fibra óptica usa software de gerenciamento, ela mantém um inventário de roteamento de conexões cruzadas.