Optik alıcı-vericiler. Fiber optik alıcı-vericiler. SFP modüllerinin türleri

Yuri Petropavlovski

Haziran 2017'de, Rusya'da başka bir tür yüksek teknoloji ürünü üretimi başladı - Fiber Trade LLC, Novosibirsk'te fiber optik alıcı-vericilerin üretimi için bir tesis başlattı. Şirketin açıklamasına ve bu alandaki diğer uzmanların görüşüne göre, bu, Rusya'da bu tür cihazların tam bir seri üretim döngüsüne sahip ilk ve şimdiye kadarki tek tesis. Diğer şirketlerin de Rusya'daki optik alıcı-vericiler de dahil olmak üzere optoelektronik bileşenlerin geliştirilmesi ve üretimi ile uğraştığına dikkat edilmelidir, örneğin St. A.F. Rusya Bilimler Akademisi'nden Ioffe. Okuyuculara ayrıca herkesin, hatta dünyanın önde gelen elektronik şirketlerinin bile kendi mikro elektronik ürünleri ve diğer elektronik bileşenleri üretmediği hatırlatılmalıdır. Kendi üretimi olmayan firmalara Fabless firmaları denir; onlar için mikroelektronik, sipariş üzerine uzmanlaşmış işletmeler (Dökümhaneler-şirketler) tarafından üretilir.

Fiber optik alıcı-vericilerin özelliklerini düşünmeden önce, şirketin kendisi hakkında bazı veriler. Özel şirket Fiber Trade LLC, daha önce Novotelecom ve Vimpelcom için çalışmış olan 1974 doğumlu Aleksey Valentinovich Yunin tarafından 2010 yılında Novosibirsk'te kuruldu (Şekil 1). Şirketin o zamanki faaliyetinin ana alanı, Rusya pazarına telekomünikasyon ekipmanı tedarikiydi. 2012 yılında şirkete GOST 2.201-80 (2011'de değiştirildi) uyarınca geliştirme organizasyonu FKRD'nin kodu verildi ve bu, kendi FiberTrade (FT) ticari markası altında ürünler geliştirmeye ve tasarlamaya başlamayı mümkün kıldı.

Telsiz üretiminin oluşturulmasına yönelik pratik çalışmalar 2015 yılında başlamış ve 2017 yılında tesisin lansmanı ile sona ermiştir. Bu süre zarfında, 7. sınıf temiz odalar oluşturmak ve önde gelen dünya üreticilerinin yüksek hassasiyetli test ekipmanlarını kurmak için zor görevler çözüldü. Proje, Alexey Yunin'in kendi fonları ve diğer özel yatırımcılar pahasına finanse edildi (yaklaşık 40 milyon ruble), tesisin oluşturulması sürecine hiçbir üçüncü taraf şirket dahil olmadı. Beklenen üretim hacmi yılda 960 bin alıcı-verici ve gelir hacmi - yılda 3.8-4.2 milyar ruble olacak. Geri ödemenin geri dönüşü 2020 yılına kadar planlanmaktadır.

2018 yılı sonuna kadar, şirketin personel sayısının 70 kişiye çıkarılması planlanmaktadır (şu anda 22 geliştirme mühendisi ve 23 üretim mühendisi ve diğer uzmanlar bulunmaktadır). Şirket profilinde deneyime sahip kalifiye uzmanların bulunmaması nedeniyle, daha sonraki eğitimlerle üniversite mezunlarını çekme olasılığı değerlendirilmektedir.

Şu anda şirket, PJSC VimpelCom, OJSC Megafon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, LLC Vkontakte, LLC Mail Ru Group ", CJSC" Comstar-Region "ve diğerleri dahil olmak üzere önde gelen telekomünikasyon ve BT şirketleriyle sürekli olarak işbirliği yapmaktadır. Gelecekte, şirket Rusya'daki fiber optik alıcı-verici pazarının %50'sine kadarını işgal edebilir; ana ihracat destinasyonları BDT ülkeleridir. Firmanın halihazırda dünyada benzeri olmayan projeleri olduğu göz önünde bulundurularak Avrupa ülkelerine ürün ihraç etme imkanları değerlendirilmektedir.

Bu projelerden biri, çeşitli satıcıların telekomünikasyon ekipmanlarında (aynı anda 5'e kadar) çalışmasına izin veren çok satıcılı alıcı-vericileri içerir. 19 Ekim 2017'de Federal Fikri Mülkiyet Hizmeti, "Çeşitli Üreticilerin Anahtarlama Ekipmanlarında SFR + Modülünün Birleşik Bir Tanımının Oluşturulması" Bilgisayar Programının Devlet Tescil Belgesini yayınladı. Fiber Trade'in çok satıcılı alıcı-vericileri, sistemlerinde farklı üreticilerin ekipmanlarını kullanan şirketlerin maliyetleri düşürmelerine ve aynı zamanda farklı satıcılardan (satıcı, tedarikçi ve ticari markanın sahibidir) modüllerden oluşan bir deponun bakımı için ek maliyetlerden kaçınmalarına olanak tanır.

Diğer bir proje ise veri şifreleme işlevini destekleyen optik modüllerdir.

Bazı "teorik uzmanlar", Rusya'da mikroelektronik üretiminin zor ve ümitsiz olduğunu düşünüyor. Gerçekten de, bu tür üretim, en başından beri büyük finansal maliyetler gerektirir. Bu alandaki projeleri uygulamak için, yalnızca iyi bir uzmanlık eğitimi ve kapsamlı iş deneyimine sahip değil, aynı zamanda Alexey Yunin'in görüşüne göre Rusya'da bu alanı geliştirmek için büyük bir istek duyan uzmanlara ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, yerli fiber optik alıcı-vericilerin üretiminin bir takım avantajları vardır.

Yabancı cihazların başlıca dezavantajları, yazılımın operatörlerin gereksinimlerini karşılayacak şekilde değiştirilememesi ve sağlanan cihazların bildirilmemiş işlevsellik olasılığıdır. Daha ucuz Çinli alıcı-vericiler ayrıca, kusurlu modülleri iade etmek / değiştirmek için tüketicilerden ek maliyetler gerektiren daha yüksek kusur yüzdesi ile karakterize edilir. Alexey Yunin'e göre, fiber optik alıcı-vericilerin üretiminin ana hedeflerinden biri ülkenin güvenliğini sağlamak. Rusya'da onlar için ürün ve yazılım geliştirirken, üretici ürünleri hakkında kelimenin tam anlamıyla her şeyi bilir ve onları kontrol edebilir. Bu durumda gerçekten de “siber savaşlar” ve hacker saldırıları çağında bilgi güvenliğinin gözetilmesinden bahsedebiliriz. Ülkede radyo elektronik ürünlerinin üretiminin bir diğer önemli avantajı, ortaya çıkan tüm konularda yerli müşterilerle ilişkilerde çok daha fazla esneklik.

Tesis ürünlerinin ana tüketicileri, ülkenin önde gelen telekom operatörleri ve veri merkezleridir. Gelecekte şirketin, örneğin Rusya pazarının fiber optik alıcı-verici ihtiyaçlarının %50'ye kadarını karşılama ve dış pazarlara girme gibi büyük planları var. İç pazardaki satışları önemli ölçüde artırmaya yardımcı olacak İthal İkame Projesi'ne (MSVEI) üye olma arzusu var. Alıcı-vericilere olan ihtiyaç yalnızca artacaktır, örneğin, Rusya'da 2024 yılına kadar, 5G ağlarının şu veya bu şekilde, 300 binden fazla nüfusu olan şehirlerde konuşlandırılması planlanmaktadır, bu da baz istasyonu ekipmanının değiştirilmesini ve sayılarında önemli bir artış.

Ülkenin önde gelen telekomünikasyon operatörleri tarafından gerçekleştirilenler de dahil olmak üzere Fiber Ticaret ekipmanı testleri, şirketin fiber optik alıcı-vericilerinin güvenilirlik ve işlevsellik açısından Avrupalı ​​benzerleriyle rekabet edebilirliğini göstermiştir.

Şirketin 2017 kataloglarında, alıcı-vericilerin kendilerine ek olarak, diğer ürün türleri de sunulmaktadır: medya dönüştürücüler, kanal sızdırmazlık ekipmanı, uzun hatlar için ekipman, pasif ekipman.

Fiber Optik Alıcı-Vericiler

Fiber optik alıcı-vericiler (FOT) veya optoelektronik alıcı-vericiler, fiber optik iletişim hatları (FOCL) üzerinden iletilen optik sinyalleri elektrik sinyallerine ve tam tersi elektrik sinyallerini optik sinyallere dönüştürmek için tasarlanmıştır. WOT ihtiyacı, ağ ve hücresel operatörler tarafından fiber optik geniş bant erişim ağlarının aktif tanıtımının başladığı 1990'larda ortaya çıktı. O zaman, aktif telekomünikasyon ekipmanının baskılı devre kartlarında VOT'lar gerçekleştirildi. Bununla birlikte, bu tür cihazların (anahtarlar, çoklayıcılar, yönlendiriciler, medya dönüştürücüler) yelpazesinin büyümesiyle bağlantılı olarak, bilgi işleme ve veri iletim cihazlarını ayırma ihtiyacı ortaya çıktı. Ayrıca, birleştirme amacıyla fiber optik hatlar üzerinden sinyalleri iletmek için cihazların kendileri şu veya bu şekilde standartlaştırılmalıdır.

Oldukça uzun bir süredir, çeşitli üreticilerin HOT'ları, aktif telekomünikasyon ekipmanının standart elektrik bağlantı noktalarına monte edilmiş birleşik kompakt eklenti modülleri olmuştur. Bir ağ altyapısının oluşturulmasına yönelik bu yaklaşım, tasarımdaki ve özellikle önemli olan, optik ağların yeniden yapılandırılmasında, örneğin veri iletim hızını, iletilen bilgi hacmini ve iletişim aralığını artırmak için maliyetleri optimize etmenize olanak tanır. Fiber optik hatlar üzerinden sinyal iletimi.

YİD modülleri çeşitli tasarımlarda mevcuttur - form faktörleri. Şu anda en yaygın kullanılan SFP modülleri (Small Form-factor Pluggable), Şekil 2'de gösterilmektedir. SFP modülleri, modüllerin elektronik bileşenlerini elektromanyetik radyasyondan ve mekanik hasardan koruyan metal kutulardaki kompakt bloklardır. Modüller genellikle iki optik bağlantı noktasına sahiptir - bir lazer yayıcı (TX - verici) ve bir fotodedektör (RX - alıcı), modülün iki dalga modunda çalışmasını sağlar (Şekil 3). Tek dalgalı SFP modüllerinin yalnızca bir bağlantı noktası vardır ve iletim yönünü tersine çevirmek için çoğullama modunu kullanır.

Modüllerin baskılı devre kartlarında, emitörler ve fotodedektörlere ek olarak, diğer elektronik üniteler ve bileşenler kurulur - lazer diyot kontrol devreleri, sinyal-doğrusal kod dönüştürücüler, fotodiyot öngerilim devreleri, çeşitli amplifikatörler ve filtreler, dijital izleme devreleri. Modül kartları ayrıca kontrol yazılımına sahip EEPROM (Elektriksel Olarak Silinebilir Yeniden Programlanabilir Bellek) içerir (SFP modül blok şemasının bir çeşidi için Şekil 4'e bakın).

YİD'nin çeşitli mekanik ve elektriksel özellikleri uluslararası standartlar tarafından değil, çeşitli ekipman üreticileri arasındaki anlaşmalar temelinde geliştirilen MSA (Çok Kaynaklı Anlaşma) spesifikasyonları tarafından belirlenir. Çoklu spesifikasyon sürecinin bu “doğası”, MSA anlaşmalarına katılan şirketlerin “belirsiz aralığı” ile karakterize edilir. MSA spesifikasyonlarının etkin bir şekilde geliştirilmesi için, 1990'da Amerika Birleşik Devletleri'nde, bilgi depolama endüstrisindeki form faktörlerini belirlemek için bir Küçük Form Faktörü Komitesi (SFF Komitesi) oluşturuldu. Düzinelerce komite üyesi arasında en büyük elektronik ve bilgisayar ekipmanı üreticileri temsil edilmektedir - Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. 2016 yılında, organizasyon adını SNIA SFF Technology Affiliate olarak değiştirdi. Bugüne kadar, SFF Komitesinin ortakları, yukarıda listelenenlere ek olarak, önde gelen diğer şirketlerdir - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET ve bir dizi diğerleri (toplamda 50'den fazla şirket) .

Genel olarak SFP ve SFP+ optik alıcı-vericilerin ne olduğunu inceledik. Bu yazıda, birkaç daha ince noktayı daha ayrıntılı olarak analiz etmek istiyoruz.

Özellikle, alıcı-vericilerin optik konektör tipine, standartlara ve dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojisine göre sınıflandırılması üzerinde duracağız.

Kablo grometi

SFP modüllerine bağlantı için optik kablo, bir LC (Lucent / Little / Local Connector) veya SC (Abone / Kare / Standart Konnektör) konektörüne kesilmelidir.

Buna göre modüller iki tip kablo konnektörü ile mevcuttur: SC ve LC.

Burada belirtmek gerekir ki SFP, SFP + biçimlerinin çift fiber optik alıcı-vericileri neredeyse her zaman bir LC konektörü ile birlikte gelir SC daha büyük olduğundan ve bu konektörlerden ikisi bir çift yönlü modüle sığmayacaktır. SC kullanımı sadece tek lifli olanlarda mümkündür.

SC, optik kabloların çeşitli cihazlara bağlanmasını kolaylaştırmak ve kablo kesilenini kontaminasyondan ve mekanik hasardan korumak için tasarlanmış ilk seramik konektörlerden biridir. Bir optik kablonun liflerinin mikroskobik kalınlığı göz önüne alındığında, bir zerre toz bile iletişim kalitesinde önemli bir bozulmaya veya bağlantının kopmasına neden olabilir.

LC konektörü, Lucent tarafından SC'nin geliştirilmiş bir versiyonu olarak geliştirilmiştir. Yüksek bağlantı / fiber yoğunluğu ortamlarında optik kabloların kolay kullanımı için yarı boyutlu ve geçmeli cihaza sahiptir.

Genel olarak, Ethernet standartları hem bir hem de ikinci konektörün kullanımına izin verir, ancak çoğu üretici hala modüllerinde LC için konektörler kurar. Her zaman standart olarak bir SC konektörüyle üretilen tek fiberli SFP WDM modülleri bile artık bir LC konektörüyle de mevcuttur.

Bu makalede optik konektörler hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

standartlar

Optik alıcı-vericiler Ethernet ağlarında çalışır ve bu nedenle geçerli standartlardan birine uygun olmalıdır. Kolaylık sağlamak için, tablodakilerin parametrelerini özetledik.

İletim hızı	Standart		Standart	lif sayısı	lif türü	Verici dalga boyu, nm
					çok modlu, tam çift yönlü
					garantili çarpışma algılamalı çok modlu, yarı çift yönlü
	TIA / ÇED-785-1-2002				çok modlu
					Tek mod
					Tek mod
					çok modlu
					Tek mod
					çok modlu
					Tek mod
					Tek mod
					Tek mod
					Tek mod
					çok modlu
					çok modlu	1275, 1300, 1325, 1350
					Tek mod	1275, 1300, 1325, 1350
					Tek mod
					Tek mod
					çok modlu
					çok modlu
					Tek mod
					Tek mod
					çok modlu
					Tek mod	1295, 1300, 1305, 1310
					Tek mod	1295, 1300, 1305, 1310

Optik tek modlu fiber şeffaflık pencereleri

Modern optik kablonun büyük çoğunluğu, farklı versiyonların SMF G.652 standardına aittir. Standardın en son sürümü olan G.652 (11/16) Kasım 2016'da piyasaya sürüldü. Standart, sözde standart tek modlu fiberi tanımlar.

Optik fiber üzerinden ışık iletimi, farklı optik yoğunluğa sahip ortamlar arasındaki arayüzde toplam iç yansıma ilkesine dayanır. Bu prensibi uygulamak için fiber iki katmanlı veya çok katmanlı yapılır. Işık ileten çekirdek, katmanların sınırında tam yansımanın meydana gelmesi nedeniyle daha düşük kırılma indislerine sahip malzemelerden yapılmış şeffaf kabuk katmanları ile çevrilidir.

Bir iletim ortamı olarak optik fiber, zayıflama ve dağılma ile karakterize edilir. Zayıflama, fiberden geçerken sinyal gücü kaybıdır ve kilometre başına kayıp seviyesi (dB / km) olarak ifade edilir. Zayıflama, iletim ortamının malzemesine ve vericinin dalga boyuna bağlıdır. Absorpsiyon spektrumunun dalga boyuna bağımlılığının eğrisi, minimum zayıflama ile birkaç tepe içerir. Saydamlık pencereleri veya telekomünikasyon pencereleri olarak da adlandırılan grafikteki bu noktalar, emitör seçimi için temel olarak seçilmiştir..

Altı adet tek modlu fiber şeffaflık penceresi vardır:

• O-bandı (Orijinal): 1260-1360 nm;
• E-bandı (Genişletilmiş): 1360-1460 nm;
• S-bandı ( Kısa dalga boyu): 1460-1530 nm;
• C aralığı ( Geleneksel): 1530-1565 nm;
• L-bandı ( Uzun dalga boyu): 1565-1625 nm;
• U bandı ( Ultra uzun dalga boyu): 1625-1675 nm.

yaklaşıyor her aralıktaki lif özellikleri yaklaşık olarak aynı kabul edilebilir. Şeffaflığın zirvesi düşüyor, genellikle , uzun dalga sonuna E-bant ... Spesifik zayıflama Turuncu yaklaşık bir buçuk kat daha yüksek S- ve C-bandından daha , özel kromatik dağılım - tersi, 1310 nm dalga boyunda minimum sıfır ve sıfırın üzerinde C-bandı.

Başlangıçta, bir optik kablo kullanarak çift yönlü bir bağlantı düzenlemek için, her biri kendi iletim yönünden sorumlu olan bir çift fiber kullanıldı. Bu uygundur, ancak döşenen kablonun kaynağına göre savurgandır. Bu sorunu azaltmak için, dalga boyu bölmeli çoğullama veya başka bir deyişle dalga çoğullama teknolojisi geliştirilmiştir.

Dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojileri, WDM / CWDM / DWDM

WDM

WDM teknolojisi, Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama, bir fiber boyunca farklı ışık uzunluklarına sahip birkaç ışık akısının iletilmesine dayanır.

Temel WDM teknolojisi, sırasıyla O- ve C-bandından en yaygın olarak kullanılan dalga boyu 1310/1550 nm olan bir çift yönlü bağlantı oluşturulmasına izin verir. Teknolojiyi uygulamak için, biri 1550 nm verici ve 1310 nm alıcılı, diğeri ise 1310 nm verici ve 1550 nm alıcılı bir çift "ayna" modülü kullanılır.

Her iki kanalın dalga boyundaki fark 240 nm'dir, bu da her iki sinyali özel algılama araçları kullanmadan ayırt etmeyi mümkün kılar. 1310/1550 kullanılan ana çift, 60 km'ye kadar kararlı bağlantılara izin verir.

Nadir durumlarda, 1490/1550, 1510/1570 çiftleri ve O-bandına göre daha düşük spesifik zayıflamaya sahip şeffaf pencerelerden diğer seçenekler de kullanılır, bu da daha "uzun menzilli" bağlantılar düzenlemeyi mümkün kılar. Ek olarak, bir kablo TV sinyali 1550 nm dalga boyunda veri ile paralel olarak iletildiğinde 1310/1490 kombinasyonu vardır.

CWDM

Geliştirmenin bir sonraki aşaması, Kaba WDM teknolojisi, CWDM, kaba dalga boyu bölmeli çoğullamaydı. CWDM iletmenizi sağlar 18 adede kadar veri akışı 20 nm'lik bir adımla 1270 ila 1610 nm dalga boyu aralığında.

Çoğu durumda, CWDM modülleri çift fiberdir. Aynı fiber üzerinden ileten ve alan BiDi, çift yönlü SFP CWDM modülleri vardır, ancak Ukrayna'da hala oldukça nadirdirler.

Vericiler (modüller) SFP ve SFP + CWDM aynı dalga boyunda iletir.

Bu tür modüllerin alıcısı geniş banttır, yani herhangi bir dalga boyunda bir sinyal alır, bu da CWDM uyumluluğu için onaylanmış herhangi iki modül ile tek bir dupleks kanalı düzenlemeyi mümkün kılar. Birkaç kanalın aynı anda iletimi için, "renkli" SFP modüllerinden (her biri kendi dalga boyuna sahip bir vericiye sahiptir) veri akışlarını fiber üzerinden iletim için tek bir ışında toplayan ve onu parçalara ayıran pasif çoklayıcılar-çözücüler kullanılır. uç noktada bireysel akışlar ... Alıcıların çok yönlülüğü, ağ oluşturmada büyük esneklik sağlar.

DWDM

Bugüne kadarki en son gelişme - Yoğun bir spektral çoğullama olan Yoğun WDM (DWDM), 0 adımla 1528.77-1563.86 nm dalga boyu aralığında 24'e kadar ve özel sistemlerde - 80'e kadar çift yönlü iletişim kanalı düzenlemenize olanak tanır , 79-0.80 nm.

Doğal olarak, kanalların düzeni ne kadar yoğun olursa, emitörlerin üretimindeki toleranslar o kadar sıkı hale gelir. Geleneksel modüller için 40 nm içindeki dalga boyu hatası kabul edilebilirken, WDM alıcı-vericiler için bu hata 20-30 nm'ye düşürülür, CWDM için zaten 6-7 nm'dir ve DWDM için sadece 0.1 nm'dir. Toleranslar ne kadar küçük olursa, emitörlerin üretimi o kadar pahalı olur.

Bununla birlikte, çok daha yüksek ekipman maliyetine rağmen, DWDM, CWDM'ye göre aşağıdaki önemli avantajlara sahiptir:
1) belirgin şekilde daha fazla sayıda kanalın bir fiber üzerinden iletimi;
2) DWDM'nin en yüksek şeffaflık (1525-1565 nm) aralığında çalışması nedeniyle uzun mesafelerde daha fazla sayıda kanalın iletimi.

Son olarak, orijinal WDM standardından farklı olarak, CWDM ve DWDM'de her bir kanalın hem 1 Gbps hem de 10 Gbps hızlarda veri iletebildiği belirtilmelidir. Buna karşılık, 40 Gbps ve 100 Gbps Ethernet standartları, birkaç 10 Gbps kanalın bant genişliğini birleştirerek uygulanır.

OADM modülleri ve WDM filtreleri (bölücüler) nedir?

Ünsüz ismine rağmen, OADM modülü optik bir alıcı-verici değil, bir optik filtre, bir tür çoklayıcıdır.

Resimde: OADM modülü.

Optik Ekleme Bırakma Çoklayıcı (OADM) düğümleri, ara noktalarda veri akışlarını ayırmak için kullanılır. OADM, aksi takdirde Add-Drop modülü, optik bir kablodaki bir aralığa takılan optik bir cihazdır ve ortak bir ışından iki veri akışının filtrelenmesine izin verir. OADM, tüm çoklayıcılar gibi, SFP ve SFP + alıcı-vericilerin aksine pasif cihazlardır, bu nedenle bir güç kaynağı gerektirmezler ve en ağır olanlara kadar her koşulda kurulabilirler. Düzgün planlanmış bir OADM paketi, bir uç çoklayıcı ihtiyacını ortadan kaldırır ve veri akışlarını ara noktalara dağıtır.

OADM'nin dezavantajı, hem ayrılmış hem de geçiş sinyallerinin gücünde bir azalma ve dolayısıyla maksimum kararlı iletim aralığıdır. Çeşitli kaynaklara göre, her Ekle-Bırak için güç azaltımı 1,5 ila 2 dB arasındadır.

Daha da basitleştirilmiş bir cihaz olan WDM filtresi, toplam akıştan belirli bir dalga boyuna sahip yalnızca bir kanalı ayırmaya izin verir. Böylece, OADM analogları, ağ yapısının esnekliğini maksimuma çıkaran keyfi çiftler temelinde birleştirilebilir.

Resimde: WDM filtresi (bölücü).

WDM filtresi, hem WDM çoğullamalı ağlarda hem de CWDM, DWDM çoğullamalı ağlarda kullanılabilir.
Tıpkı CWDM gibi, DWDM spesifikasyonu da OADM ve filtrelerin kullanımını içerir.

Çok kaynaklı anlaşmalar (MSA)

Genellikle SFP ve SFP + alıcı-vericilere eşlik eden belgelerde MSA desteği hakkında bilgi görebilirsiniz. Ne olduğunu?

MSA, farklı şirketlerin alıcı-vericileri ve ağ ekipmanı arasında uçtan uca uyumluluğu sağlayan ve üretilen tüm alıcı-vericilerin genel kabul görmüş standartlara uygun olduğunu sağlayan modül üreticileri arasındaki endüstri anlaşmalarıdır. Ekipmana MSA uyumlu SFP bağlantı noktaları kurmak, uyumlu modüllerin yelpazesini genişletir ve değiştirilebilir ürünler için rekabetçi bir pazar sağlar.

SFP / SFP + için MSA, aşağıdaki parametreleri ayarlar:

1. Mekanik arayüz:

• modül boyutları;
• konektörlerin panoya mekanik bağlantısının parametreleri;
• elemanların baskılı devre kartına yerleştirilmesi;
• bir çaba, modülü konektörün içine / dışına takmak için gereklidir;
• işaretleme standartları.

2. Elektrik arayüzü:

• Pin yapısı;
• güç parametreleri;
• zamanlamaları ve giriş-çıkış sinyalleri.

3. Programlama arayüzü:

• EPROM çipinin türü;
• veri biçimleri ve önceden ayarlanmış ürün yazılımı alanları;
• I2C kontrol arayüzü parametreleri;
• DDM işlevleri ( Dijital Teşhis İzleme).

Bugün, SFP / SFP + modülleri, çoğu piyasa katılımcısının uymayı taahhüt ettiği, SNIA SFF tarafından yayınlanan üç MSA spesifikasyonunu içermektedir:
SFP - pdf'yi indirin
SFP + - PDF'yi indirin
DDM - pdf'yi indirin

SFP, SFP +, XFP modüllerinin teknik açıklaması (rus.) pdf formatında indirin

alan

Fiber optik iletişim hatları, bilgilerin optik fiber olarak bilinen optik dielektrik dalga kılavuzları üzerinden iletildiği bir iletişim şeklidir. Optik fiber, şu anda bilgi iletmek için en gelişmiş fiziksel ortam ve aynı zamanda uzun mesafelerde büyük bilgi akışlarını iletmek için en umut verici ortam olarak kabul edilmektedir.

Optik sinyallerin geniş bant genişliği, son derece yüksek taşıyıcı frekansından kaynaklanmaktadır. Bu, optik iletişim hattının yaklaşık 1,1 Terabit/s hızında bilgi iletebileceği anlamına gelir. Onlar. Bir fiber üzerinden aynı anda 10 milyon telefon görüşmesi ve bir milyon video sinyali iletilebilir. Işık dalgaları bir fiberde birbirinden bağımsız olarak yayılabileceğinden, bilgi aynı anda iki yönde iletilerek veri aktarım hızı artırılabilir. Ek olarak, iki farklı polarizasyona sahip ışık sinyalleri bir optik fiberde yayılabilir, bu da optik iletişim kanalının bant genişliğini ikiye katlamayı mümkün kılar. Bugüne kadar, optik fiber üzerinden iletilen bilgi yoğunluğu sınırına ulaşılamadı.

En önemli bileşen fiber optik kablodur. Dünyada çeşitli amaçlar için optik kablolar üreten birkaç düzine şirket var. Bunların en ünlüsü: AT&T, General Cable Company (ABD); Siecor (Almanya); BICC Kablosu (İngiltere); Les kabloları de Lion (Fransa); Nokia (Finlandiya); NTT, Sumitomo (Japonya), Pirelli (İtalya). Optik kabloların maliyeti, standart "bakır" kabloların maliyeti ile orantılıdır. Fiber optik sinyal iletim araçlarının kullanımı, nispeten yüksek ekipman maliyeti ve kurulum işinin karmaşıklığı nedeniyle hala kısıtlıdır.

Optik kanallardan veri iletmek için, sinyallerin elektrikselden optiğe dönüştürülmesi, bir iletişim hattı üzerinden iletilmesi ve ardından alıcıda tekrar elektriğe dönüştürülmesi gerekir. Bu dönüşümler, optik bileşenlerle birlikte elektronik bileşenler içeren alıcı-vericilerde gerçekleşir.

Genel olarak, optik kanalın organizasyonu IrDA'ya benzer. Önemli farklılıklar, optik dalgaların aralığı ve iletilen verilerin hızıdır. Bu bağlamda emitör olarak yarı iletken lazerler, alıcı olarak ise yüksek frekanslı fotodiyotlar kullanılmaktadır. Optoelektronik veri alıcısının blok diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.19 ve Şek. 5.20 - veri vericisi.

Pirinç. 5.19. Optoelektronik veri alıcısı

Pirinç. 5.20. Optoelektronik veri vericisi

Bir fiber optik kanal üzerinden bilgi iletmek için iki dalga boyu kullanılır: 1000 ^ 1300 nm (ikinci optik pencere) ve 1500 ^ 1800 nm (üçüncü optik pencere). Bu aralıklarda - kablo uzunluğu birimi başına hattaki en küçük sinyal kaybı.

Optik iletim sistemleri için çeşitli optik kaynaklar kullanılabilir. Örneğin, ışık yayan diyotlar (LED'ler) genellikle kısa mesafeli iletişim için düşük maliyetli yerel alan ağlarında kullanılır. Ancak radyasyonun geniş spektral bant genişliği ve ikinci ve üçüncü optik pencerelerin dalga boylarında çalışamaması telekomünikasyon sistemlerinde LED kullanımına izin vermemektedir.

Bir LED'den farklı olarak, optik olarak modüle edilmiş bir lazer verici üçüncü bir optik pencerede çalışabilir. Bu nedenle, maliyetin esas olmadığı ancak yüksek verimin gerekli olduğu ultra uzun menzilli ve WDM iletim sistemleri için bir lazer optik kaynak kullanılır. Optik iletişim kanalları için, çeşitli doğrudan modülasyonlu yarı iletken lazer diyot türleri, optimum maliyet/verimlilik oranına sahiptir. Cihazlar hem ikinci hem de üçüncü optik pencerelerde çalışabilir.

Doğrudan modülasyon için kullanılan tüm yarı iletken lazer diyotlar, sinyal iletimi için çalışma noktasını ve modülasyon akımını ayarlamak için genellikle sabit bir öngerilim akımı gerektirir. Önyargı akımının ve modülasyon akımının büyüklüğü lazer diyotun özelliklerine bağlıdır ve tipten tipe ve aynı tip için birbirinden farklılık gösterebilir. Bu özelliklerin zaman ve sıcaklıkla değişim aralığı, verici ünitesi tasarlanırken dikkate alınmalıdır. Bu, özellikle ekonomik olarak daha karlı, soğutulmamış yarı iletken lazer türleri için geçerlidir. Bu nedenle, lazer sürücüsünün, çok çeşitli lazer diyotları olan farklı optik vericilerin uzun süre ve farklı sıcaklıklarda çalışması için yeterli bir aralıkta bir ön gerilim akımı ve modülasyon akımı sağlaması gerektiği sonucu çıkar.

Lazer diyotunun bozulmuş özelliklerini telafi etmek için otomatik bir enerji kontrol (APC) cihazı kullanılır. Lazerin ışık enerjisini orantılı bir akıma dönüştüren ve onu lazer sürücüsüne besleyen bir fotodiyot kullanır. Bu sinyale dayanarak, sürücü, ışık çıkışını sabit ve orijinal ayara eşit tutmak için lazer diyotuna bir ön akım sağlar. Bu, optik sinyalin "genliğini" korur. APC devresinde bulunan fotodiyot, Otomatik Modülasyon Kontrolünde (AMC) de kullanılabilir.

Senkronizasyon kurtarma ve serileştirme, senkronizasyon darbelerinin sentezlenmesini gerektirir. Bu sentezleyici, paralelden seriye dönüştürücüye de entegre edilebilir ve genellikle faz kilitli bir döngü içerir. Sentezleyici, bir optik iletişim sisteminin vericisinde önemli bir rol oynar.

Optik alıcılar, fiber optik kablo üzerinden iletilen sinyalleri algılar ve daha sonra güçlendirilen, yeniden yapılandırılan ve yeniden yapılandırılan elektrik sinyallerine dönüştürür. Cihazın baud hızına ve sistem özgüllüğüne bağlı olarak, veri akışı seriden paralel formata dönüştürülebilir. Alıcı cihazdaki amplifikatörü takip eden anahtar bileşen saat ve veri kurtarma (CDR) devresidir. CDR saat alır, gelen sinyalin genlik seviyesine karar verir ve kurtarılan veri akışını verir.

Senkronizasyonu korumanın birkaç yolu vardır (harici SAW filtresi, harici kontrol senkronizasyon sinyali, vb.), ancak bu sorunu yalnızca entegre bir yaklaşım etkili bir şekilde çözebilir. Faz kilitli döngü (PLL) sisteminin kullanılması, saati veri akışıyla senkronize etmenin ayrılmaz bir parçasıdır, bu, saatin veri kelimesinin ortası ile hizalanmasını sağlar.

LFO-1 serisinin lazer modülleri (Tablo 5.15), yüksek performanslı MQW InGaAsP / InP ve AlGaInP / GaAs lazer diyotlarına dayanmaktadır ve tek modlu veya çok modlu optik fiberli standart soğutmasız koaksiyel paketlerde mevcuttur. Bazı modeller, soğutmasız versiyonla birlikte, yerleşik bir mikro buzdolabı ve bir termistör ile DIL-14 muhafazalarında üretilebilir. Tüm modüller çok çeşitli çalışma sıcaklıklarına, yüksek radyasyon gücü kararlılığına, 500 bin saatten fazla hizmet ömrüne sahiptir ve dijital (622 Mbit / s'ye kadar) optik iletişim hatları, optik test cihazları ve optik telefonlar için en iyi radyasyon kaynaklarıdır. .

	Radyasyon gücü, (mW)	Dalga boyu, (nm)	tik. lif	Mikro buzdolabı	Kabuk türü

1100-1650 nm spektral aralığı için PD-1375 serisinin (Tablo 5.16) foto alıcı modülleri InGaAs PIN fotodiyotları temelinde üretilir ve tek modlu (PD-1375s-ip modeli) veya çok modlu soğutmasız versiyonlarda mevcuttur (PD-1375m-ip), optik fiberin yanı sıra SM ve MM fiberlerle yerleştirme için "optik soket" tipi durumunda, bir "FC / PC" konektörü (model PD-1375-ir) ile sonlandırılır. Modüller geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına, yüksek spektral hassasiyete, düşük karanlık akımlara sahip olup, 622 Mbit/s'ye kadar bilgi aktarım hızları ile analog ve dijital fiber optik haberleşme hatlarında çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

	Dalga boyu, (nm)	tik. lif	Hassasiyet, (A / W)	Alma hızı, (Mbps)	Kabuk türü
					"priz"

MAXIM alıcı-verici yonga seti, SDH / SONET optik iletim sistemlerine dönüştürmeye izin verir. SDH, fiber optik veri iletimi için Avrupa standardıdır. SONET, bir fiber optik ağ üzerinden bir gigabit / sn'den daha yüksek hızlarda verilerin senkronize iletimi için hızları, sinyalleri ve arayüzleri tanımlayan bir standarttır.

MAX3664 ve MAX3665 amplifikatörleri (Şekil 5.21), fotodiyot sensöründen gelen akımı, yükseltilen ve çıkışa bir diferansiyel sinyal olarak gönderilen bir voltaja dönüştürür. Fotoakım yükselticisine ek olarak, mikro devreler, fotodedektörün karanlık akımının değerine bağlı olan ve çok düşük bir sıcaklık ve zaman kararlılığına sahip olan sabit bileşeni telafi etmek için geri bildirime sahiptir. Tipik bir MAX3665 bağlantı şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.22. Bu yükselteçlerin temel amacı, bir elektrik sinyalinin genliğini geri kazanmak ve geri kazanılan sinyali daha sonraki işlemler için iletmektir.

MAX3675 (MAX3676) yongası, alınan veri akışından saat kurtarma ve saat ölçümü gerçekleştirir. MAX3676'nın işlevsel bir blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.23. Bu cihazlardaki sinyal işleme algoritmaları çok daha karmaşıktır. Sinyal dönüşümünün bir sonucu olarak, dijital veri akışının geri yüklenmesiyle birlikte, daha fazla doğru işleme için gerekli olan senkronizasyon sinyali çıkarılır. Tipik bir MAX3676 bağlantı şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.24. MAX3676, bir fotoakım yükselticisinden gelen bir sinyali kabul eder ve bu sinyali standart mantık seviyelerinde çıkış diferansiyel verileri ve saat sinyallerine dönüştürür. Unutulmamalıdır ki tüm bu dönüşümler çok yüksek bir hızda seri formatta gelen sinyallerle gerçekleştirilmektedir.

Pirinç. 5.21. MAX3665 fotoakım amplifikatörünün fonksiyonel şeması

Pirinç. 5.22. MAX3665'in tipik anahtarlama devresi

Pirinç. 5.23. MAX3676'nın fonksiyonel şeması

Pirinç. 5.24. MAX3676'nın tipik anahtarlama devresi

Ortaya çıkan sinyalleri standart arayüzler aracılığıyla iletmek için MAXIM, seriden paralele dönüştürücüler olan MAX3680 ve MAX3681'i sunar. MAX3680, 622 Mbps seri veri akışını 8 bit kelimelerle 78 Mbps'ye dönüştürür. Veri ve senkronizasyon çıkışı TTL uyumludur. Güç tüketimi - 3.3V besleme ile 165 mW. MAX 3681, bir seri veri akışını (622 Mbps) dört bitlik kelimelerin 155 Mbps akışlarına dönüştürür. Diferansiyel verileri ve senkronizasyon darbeleri, LVDS arayüzünün düşük voltajlı diferansiyel sinyalini destekler (Şekil 5.25).

MAX3693 (Şekil 5.26), dört 155 Mbps LVDS veri akışını 622 Mbps seri akışa dönüştürür. İletim için gerekli senkronizasyon darbeleri, voltaj kontrollü bir osilatör, bir döngü filtre yükselticisi ve yalnızca harici senkronizasyon referansları gerektiren bir faz-frekans dedektörü içeren yerleşik bir faz kilitli döngü kullanılarak sentezlenir. 3,3 V besleme ile güç tüketimi 215 mW'dir. Seri veri çıkışları, standart diferansiyel pozitif emitör-bağlı mantık sinyalleridir.

MAX3669 lazer sürücüsünün (Şekil 5.27) temel amacı, lazer diyotunu doğrudan modüle etmek için önyargı ve modülasyon akımları sağlamaktır. Daha fazla esneklik için, diferansiyel girişler, PECL veri akışlarının yanı sıra Vcc = 0,75 V'ta 320 mVp-p'ye kadar diferansiyel voltaj dalgalanmalarını kabul eder. BIASSET ve toprak arasındaki harici direnci değiştirerek, önyargı akımını 5 ila 90 mA arasında ayarlayabilirsiniz. ve MODSET pimi ile toprak arasındaki direnç, modülasyon akımını 5 ila 60 mA arasında ayarlayabilir. MAX3669'u bir lazer modülüne bağlamak için tipik bir kablo şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. 5.28. Veriler 4 bitlik paralel kodda alınır ve saat sinyalleri kullanılarak MAX3693 tarafından seri veri akışına dönüştürülür. Bu dönüştürücüden, seri formattaki sinyaller, lazer diyotunun radyasyonunu kontrol etmek için gerekli parametrelerle modülasyonlu bir sinyal üreten MAX3669 lazer sürücüsüne iletilir.

Bu bileşenlerin kullanımıyla ilgili oldukça ayrıntılı bir malzeme seçimi, MAXIM'in BDT ülkelerindeki resmi distribütörü olan Rainbow Technologies tarafından www.rtcs.ru web sitesinde bulunabilir.

Pirinç. 5.25. LVDS arabirimi kullanarak bir optik alıcıyı veri yoluna bağlama

Pirinç. 5.26. MAX3693 Fonksiyonel Şema

Pirinç. 5.27. MAX3669 Fonksiyonel Şema

MAXIM ayrıca 2.5 Gbps fiber arabirim oluşturmak için MAX38xx serisi IC'leri piyasaya sürüyor. Örneğin, MAX3865 otomatik modülasyonlu lazer sürücüsü (Şekil 5.29) aşağıdaki ayırt edici özelliklere sahiptir:

Tek kutuplu 3,3 veya 5 V besleme gerilimi;

Tüketim 68 mA

2,5 Gb/sn'ye (NRZ) varan performansla çalışın;

Rehberli geri bildirim;

Programlanabilir öngerilim ve modülasyon akımları;

Düşen / yükselen kenarların süresi 84 ps;

Modülasyon ve önyargı akımlarının izlenmesi;

Çarpışma dedektörü;

ESD koruması.

Pirinç. 5.28. MAX3669'un lazer modülüne tipik bağlantı şeması

Pirinç. 5.29. MAX3865'in lazer modülüne tipik bağlantı şeması

"SKEO", mevcut tüm tiplerde alıcı-vericiler sağlar, ortak modüller şirketin deposunda stokta desteklenir. SKEO optik modül serisi, iletişim ağının kritik alanlarına kurulum için tasarlanmıştır, modüller garantili kararlı özelliklere sahiptir, bu serinin garantisi 5 yıldır. Bu alıcı-vericiler, satıcılar tarafından sunulan pahalı modüllerin yerini alabilir.

SKEO optik modüllerinin seçimi, ekipmanın ekonomik verimliliğinin çok değerli olduğu standart telekom operatörleri ağlarında kullanım için idealdir.

Optik alıcı-vericiler (alıcı-verici, verici - verici ve alıcı - alıcı), telekomünikasyon ekipmanı için takılabilir modüllerdir. Optik alıcı-vericinin görevi, elektrik sinyalini optik sinyale dönüştürmektir.

Optik alıcı vericileri kullanma

Optik alıcı-vericiler, ekipmana yerleşik alıcı-vericilerin yerini almıştır. Yerleşik vericilerin dezavantajları, veri iletim ortamının değiştirilememesi ve bir arıza durumunda ağ cihazında bakımın karmaşıklığıydı.

Çıkarılabilir optik alıcı-vericilere sahip ekipman, birkaç veri iletim ortamını (tek modlu veya çok modlu fiber, bakır bükümlü çift, vb.) destekler ve bir arıza durumunda kolayca değiştirilebilir. Tek modlu optik fiberler üzerinden veri iletimi durumunda, hattın uzunluğu rejenerasyon ve amplifikasyon olmadan (155 Mbit için) 200 km'ye ulaşabilir.

Alıcı-vericilerin çeşitli form faktörleri

Optik alıcı-vericiler, çalışma grupları önde gelen telekomünikasyon ekipmanı üreticilerini içeren SFF Komitesi (Small Form Factor Committee) tarafından belirlenen çeşitli form faktörlerine sahiptir. Optik alıcı-vericilerin en yaygın form faktörleri GBIC, SFP, SFP +, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP'dir. Bu alıcı-vericiler, 100 Mbps'den 100 Gbps'ye kadar çeşitli protokolleri ve veri hızlarını destekler.

Alıcı-vericilerin parametreleri büyük ölçüde değişebilir, ancak aşağıdaki sınıflandırma en yaygın modül türleri için geçerlidir:

• GBIC ve SFP 155 Mbps, 622 Mbps, 1.25 Gbps, 2.5 Gbps, 4 Gbps (STM-1, STM-4, Gigabit Ethernet (Fiber Kanal), STM-16)
• XENPAK, X2, XFP, SFP + 10 Gbps (10GE, 10G Fiber Kanal, OC-192, STM-64, 10G OTU-2 protokolleri)
• QSFP +, CFP 40 Gbps, 100 Gbps (40GE, 100G OTU-4 protokolleri)

Maksimum iletim mesafesi, optik bütçe ve kromatik dağılım toleransı ile belirlenir. Burada optik bütçe, vericinin radyasyon gücü ile alıcının duyarlılığı arasındaki farkı ifade eder. Form faktörü ve hız / protokol arasındaki yazışma listesine benzeterek, yine ortak alıcı-vericiler için bir mesafe listesi yapabilirsiniz:

• GBIC ve SFP 0.1, 0.3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 km
• XENPAK, X2, XFP, SFP + 0.3, 10, 40, 80 km
• QFSP28 - 10 veya 40 km

500 metreye kadar alıcı-vericiler için standart mesafe tanımları - SR, 20 km'ye kadar - LR, 60 km'ye kadar - ER, 60 km'den sonra - ZR.

Optik alıcı-vericiler CWDM ve DWDM

xWDM dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojilerine destek sağlamak için alıcı-vericiler, CWDM / DWDM dalga boyu vericileri ile mevcuttur. CWDM sistemleri için 18 farklı dalga boyunda, DWDM için 44 dalga boyunda (100 GHz grid) veya 80 dalga boyunda (50 GHz grid) alıcı-vericiler üretilmektedir.

Optik alıcı-vericiler, izleme işlevi aracılığıyla kendi durum parametrelerinin izlenmesine izin verir. Bu özelliğe DDM (Dijital Teşhis İzleme) veya DOM (Dijital Optik İzleme) adı verilir. Bu fonksiyon ile alıcı-vericinin elektriksel karakteristikler, sıcaklık, yayılan güç ve dedektördeki sinyal seviyesi gibi standart çalışma parametrelerini izleyebilirsiniz. Bu bilgi, hattaki olumsuz değişiklikleri zamanında tespit ederek veri iletimindeki kesintileri önlemeye yardımcı olur.

Optik alıcı-vericilerin "ürün yazılımı", bir optik modülün kalıcı belleğinde, modül hakkında seri numarası, üreticinin adı, form faktörü, iletim aralığı ve çok daha fazlasını içerebilen sınıflandırma bilgilerini içeren kısa bir giriştir. Bazı üreticiler, kendi ekipmanlarının üçüncü taraf alıcı-vericilerle çalışmasını engellemek için ürün yazılımı kullanır. Bunun için ekipman, kurulu alıcı-vericinin belleğinde doğru kaydın ve toplam sağlama toplamının varlığını kontrol eder.