Optički mrežni primopredajnik. Vlaknastooptički primopredajnici

Pogledali smo što su optički primopredajnici SFP i SFP + faktor faktora oblika. U ovom bismo željeli detaljnije analizirati još nekoliko suptilnih tačaka.

Konkretno, zadržat ćemo se na klasifikaciji primopredajnika prema tipu optičkog konektora, standardima i tehnologiji multipleksiranja s valnom duljinom.

Preklop kabela

Optički kabel za povezivanje sa SFP modulima mora biti urezan u LC (Lucent / Little / Local Connector) ili SC (Subscriber / Square / Standard Connector) konektor.

U skladu s tim, moduli su dostupni sa dvije vrste kablovskih konektora: SC i LC.

Ovdje treba napomenuti da optički primopredajnici sa dvostrukim vlaknima SFP, SFP + formata gotovo uvijek dolaze sa LC konektoromjer je SC veći i dva od ovih konektora neće stati u dupleksni modul. Upotreba SC je moguća samo u pojedinačnim vlaknima.

SC je jedan od prvih keramičkih konektora dizajniran da olakša spajanje optičkih kablova na razne uređaje i da zaštiti presječeni kabel od kontaminacije i mehaničkih oštećenja. Uzimajući u obzir mikroskopsku debljinu vlakana optičkog kabla, čak i jedna trunka prašine može prouzrokovati značajno pogoršanje kvaliteta komunikacije ili prekid veze.

LC konektor je razvio Lucent kao poboljšanu verziju SC-a. Upola je veličine i ima ugrađeni uređaj za jednostavno rukovanje optičkim kablovima u velikoj gustoći veza / vlakana.

Općenito, Ethernet standardi dopuštaju upotrebu i jednog i drugog konektora, međutim, većina proizvođača ipak instalira konektore za LC na svoje module. Čak su i SFP WDM moduli s jednim vlaknom, koji su se uvijek standardno proizvodili sa SC konektorom, sada dostupni i sa LC konektorom.

U ovom članku možete pročitati više o optičkim konektorima.

Standardi

Optički primopredajnici rade na Ethernet mrežama i stoga moraju biti u skladu s jednim od važećih standarda. Radi praktičnosti saželi smo parametre onih u tablici.

Brzina prenosa	Standard	Standard	Brojanje vlakana	Tip vlakana	Talasna dužina emitera, nm
				višemodni, puni dupleks
				višemodni, poludupleksni sa zagarantovanom detekcijom sudara
	TIA / EIA-785-1-2002			multimode
				singlemode
				singlemode
				multimode
				singlemode
				multimode
				singlemode
				singlemode
				singlemode
				singlemode
				multimode
				multimode	1275, 1300, 1325, 1350
				singlemode	1275, 1300, 1325, 1350
				singlemode
				singlemode
				multimode
				multimode
				singlemode
				singlemode
				multimode
				singlemode	1295, 1300, 1305, 1310
				singlemode	1295, 1300, 1305, 1310

Optički prozori s jednostrukim prozirnim vlaknima

Ogromna većina modernih optičkih kablova pripada SMF G.652 standardu različitih verzija. Najnovija verzija standarda, G.652 (11/16), objavljena je u novembru 2016. godine. Standard opisuje takozvana standardna jednodomna vlakna.

Prenos svjetlosti kroz optičko vlakno temelji se na principu ukupne interne refleksije na interfejsu između medija različite optičke gustine. Da bi se primijenio ovaj princip, vlakno je napravljeno od dvosloja ili višesloja. Jezgra koja provodi svjetlost okružena je slojevima prozirnih školjki izrađenih od materijala s nižim indeksima loma, zbog čega se na granici slojeva događa puna refleksija.

Optička vlakna kao prenosni medij karakteriziraju slabljenje i disperzija. Prigušenje je gubitak snage signala pri prolasku kroz vlakno, izražen u nivou gubitka po kilometru udaljenosti (dB / km). Prigušenje ovisi o materijalu prenosnog medija i talasnoj dužini odašiljača. Krivulja apsorpcijskog spektra u odnosu na talasnu dužinu sadrži nekoliko vrhova s \u200b\u200bminimalnim slabljenjem. Te su točke na grafikonu, koje se nazivaju i prozirnim prozorima ili telekomunikacijskim prozorima, odabrane kao osnova za odabir emitera..

Postoji šest prozora za prozirnost vlakana u jednom režimu:

O-opseg (original): 1260-1360 nm;
E-pojas (prošireni): 1360-1460 nm;
S-pojas ( Kratka talasna dužina): 1460-1530 nm;
C-opseg ( Konvencionalni): 1530-1565 nm;
L-pojas ( Duga talasna dužina): 1565-1625 nm;
U-pojas ( Ultraduga talasna dužina): 1625-1675 nm.

Približava se svojstva vlakana u svakom rasponu mogu se smatrati približno jednakim. Vrhunac transparentnosti je, obično, do dugovalnog krajaE-bend ... Specifično slabljenje uO-opseg oko jedan i po puta većinego u S- i C-opsegu , specifična hromatska disperzija - obrnuto, ima nulti minimum na talasnoj dužini od 1310 nm i iznad nule naC-band.

U početku su se za organizaciju dupleks veze pomoću optičkog kabla koristili parovi vlakana, svako odgovorno za svoj pravac prenosa. Prikladan je, ali rasipan u odnosu na resurs kabla koji se polaže. Kako bi ublažila ovaj problem, razvijena je tehnologija multipleksiranja s valnom duljinom ili, drugim riječima, multipleksiranja valova.

Tehnologije multipleksiranja s valnom podjelom, WDM / CWDM / DWDM

WDM

WDM tehnologija, multipleksiranje sa talasnim dužinama, zasniva se na prenošenju nekoliko svetlosnih fluksa sa različitim dužinama svetlosti duž jednog vlakna.

Osnovna WDM tehnologija omogućava stvaranje jedne dupleks veze, sa najčešće korištenom talasnom dužinom od 1310/1550 nm, iz O- i C-opsega. Za implementaciju tehnologije koristi se par "zrcalnih" modula, jedan s predajnikom 1550 nm i prijemnikom 1310 nm, drugi, naprotiv, s predajnikom 1310 nm i prijemnikom 1550 nm.

Razlika u valnoj duljini oba kanala iznosi 240 nm, što omogućava razlikovanje oba signala bez upotrebe posebnih sredstava za otkrivanje. Glavni par koji se koristi, 1310/1550, omogućava stabilne veze do 60 km.

U rijetkim slučajevima koriste se i parovi 1490/1550, 1510/1570 i druge opcije iz prozora za prozirnost s nižim specifičnim slabljenjem u odnosu na O-opseg, što omogućava organizaciju većih veza. Pored toga, kombinacija 1310/1490 javlja se kada se signal kablovske televizije prenosi paralelno s podacima na talasnoj dužini od 1550 nm.

CWDM

Sljedeća faza razvoja bila je tehnologija grubog WDM, CWDM, multipleksiranje s grubom valnom duljinom. CWDM vam omogućava prijenos do 18 tokova podataka u rasponu talasnih dužina od 1270 do 1610 nm sa korakom od 20 nm.

CWDM moduli su uglavnom dvostruki. Postoje BiDi, dvosmjerni SFP CWDM moduli, koji emitiraju i primaju putem jednog vlakna, ali u Ukrajini su još uvijek prilično rijetki u prodaji.

Odašiljači (moduli) SFP i SFP + CWDM odašilju na istoj talasnoj dužini.

Prijemnik takvih modula je širokopojasni, odnosno prima signal na bilo kojoj talasnoj dužini, što omogućava organizaciju jednog dupleks kanala sa bilo koja dva modula certificirana za CWDM usklađenost. Za simultani prenos nekoliko kanala koriste se pasivni multiplekseri-demultiplekseri koji prikupljaju tokove podataka iz "obojenih" SFP modula (od kojih svaki ima odašiljač sa svojom talasnom dužinom) u jedan snop za prenos preko vlakana i rastavljaju ga u pojedinačne tokove na krajnjoj tački ... Svestranost prijemnika pruža veliku fleksibilnost u umrežavanju.

DWDM

Najnoviji razvoj do danas - Gusti WDM (DWDM), gusto spektralno multipleksiranje, omogućava vam organizaciju do 24, a u sistemima po mjeri - do 80 dupleks komunikacijskih kanala, u rasponu talasnih dužina 1528,77-1563,86 nm s korakom 0, 79-0,80 nm.

Prirodno, što su gušći raspored kanala, to su tolerancije u proizvodnji emitera sve veće. Ako je za konvencionalne module prihvatljiva pogreška talasne dužine unutar 40 nm, za WDM primopredajnike ta se pogreška smanjuje na 20-30 nm, za CWDM je već 6-7 nm, a za DWDM - samo 0,1 nm. Što su manja odstupanja, to je skuplja proizvodnja emitera.

Ipak, uprkos mnogo skupim troškovima opreme, DWDM ima sljedeće značajne prednosti u odnosu na CWDM:
1) prenos primjetno većeg broja kanala preko jednog vlakna;
2) prenos većeg broja kanala na velike udaljenosti, zbog činjenice da DWDM radi u opsegu najveće transparentnosti (1525-1565 nm).

Na kraju, treba spomenuti da, za razliku od originalnog WDM standarda, u CWDM i DWDM, svaki pojedinačni kanal može isporučivati \u200b\u200bpodatke brzinama od 1 Gb / s i 10 Gb / s. Zauzvrat, 40 Gbps i 100 Gbps Ethernet standardi implementirani su kombiniranjem propusnosti nekoliko kanala od 10 Gbps.

Što su OADM moduli i WDM filtri (razdjelnici)?

Uprkos nazivu suglasnika, OADM modul nije optički primopredajnik, već optički filter, vrsta multipleksera.

Na slici: OADM modul.

Optički Add Drop Multiplexor (OADM) čvorovi koriste se za odvajanje tokova podataka na srednjim točkama. OADM, zvani Add-Drop modul, optički je uređaj instaliran u prekidu optičkog kabla i omogućava filtriranje dvaju tokova podataka iz zajedničkog snopa. OADM su, kao i svi multiplekseri, za razliku od primopredajnika SFP i SFP +, pasivni uređaji, pa im nije potrebno napajanje i mogu se instalirati u bilo kojim uvjetima, sve do najtežih. Ispravno planirani OADM paket eliminira potrebu za terminalnim multiplekserom i distribuira tokove podataka na međutačke.

Nedostatak OADM-a je smanjenje snage i odvojenih i tranzitnih signala, a time i maksimalno stabilnog dometa prenosa. Prema različitim izvorima, smanjenje snage je od 1,5 do 2 dB za svaki Add-Drop.

Još pojednostavljeniji uređaj, WDM filter, omogućava odvajanje samo jednog kanala određene valne dužine od ukupnog toka. Dakle, OADM analozi se mogu sastaviti na osnovu proizvoljnih parova, što maksimalno povećava fleksibilnost mrežne konstrukcije.

Na slici: WDM filter (razdjelnik).

WDM filter se može koristiti u mrežama s WDM multipleksiranjem i CWDM, DWDM kompresijom.
Baš kao i CWDM, DWDM specifikacija uključuje upotrebu OADM-a i filtera.

Ugovori sa više izvora (MSA)

Često u dokumentaciji koja prati SFP i SFP + primopredajnike možete vidjeti informacije o podršci za MSA. Šta je to?

MSA su industrijski sporazumi između proizvođača modula koji osiguravaju potpunu kompatibilnost između primopredajnika i mrežne opreme različitih kompanija i da svi proizvedeni primopredajnici udovoljavaju općeprihvaćenim standardima. Instaliranje MSP-kompatibilnih SFP portova u opremu proširuje asortiman kompatibilnih modula i pruža konkurentno tržište za zamjenjive proizvode.

MSA za SFP / SFP + postavlja sljedeće parametre:

1. Mehaničko sučelje:

dimenzije modula;
parametri mehaničkog spajanja konektora na ploču;
postavljanje elemenata na tiskanu pločicu;
napor, potreban za ugradnju modula u / iz konektora;
standardi označavanja.

2. Električni interfejs:

pinout;
parametri snage;
vremena i ulazno-izlazni signali.

3. Programsko sučelje:

tip EPROM čipa;
formati podataka i unaprijed postavljena polja firmvera;
parametri I2C upravljačkog sučelja;
dDM funkcije ( Monitoring digitalne dijagnostike).

Danas SFP / SFP + moduli uključuju tri MSA specifikacije izdane od SNIA SFF, kojih se većina učesnika na tržištu obavezala pridržavati se:
SFP - Preuzmite pdf
SFP + - Preuzmite pdf
DDM - Preuzmite pdf

Tehnički opis modula SFP, SFP +, XFP (rus.) Preuzmite u pdf formatu

web stranica

SKEO isporučuje primopredajnike svih dostupnih tipova, uobičajeni moduli podržani su na skladištu u skladištu kompanije. Linija optičkih modula SKEO dizajnirana je za ugradnju u kritična područja komunikacijske mreže, moduli imaju zajamčene stabilne karakteristike, garancija za ovu seriju je 5 godina. Ovi primopredajnici mogu zamijeniti skupe module koje nude dobavljači.

Izbor optičkih modula SKEO optimalan je za upotrebu u standardnim mrežama telekom operatera, u kojima se visoko cijeni ekonomska efikasnost opreme.

Optički primopredajnici (primopredajnik, odašiljač - odašiljač i prijemnik - prijemnik) su priključni moduli za telekomunikacionu opremu. Zadatak optičkog primopredajnika je pretvoriti električni signal u optički signal.

Korišćenje optičkih primopredajnika

Optički primopredajnici su zamijenili ugrađene primopredajnike. Mane ugrađenih predajnika bile su nemogućnost promjene medija za prijenos podataka i složenost održavanja mrežnog uređaja u slučaju kvara.

Oprema sa uklonjivim optičkim primopredajnicima podržava nekoliko medija za prenos podataka (jednosmjerni modul ili multimodno vlakno, bakreno upleteni par itd.) I može se lako zamijeniti u slučaju kvara. U slučaju prenosa podataka preko jednodomnih optičkih vlakana, dužina linije može doseći 200 km bez regeneracije i pojačanja (za 155 Mbit).

Razni faktori oblika primopredajnika

Optički primopredajnici imaju nekoliko faktora oblika, koje određuje SFF komitet (Small Form Factor Committee), čije radne grupe uključuju vodeće proizvođače telekomunikacione opreme. Najčešći faktori oblika optičkih primopredajnika su GBIC, SFP, SFP +, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Ovi primopredajnici podržavaju različite protokole i brzine prenosa podataka od 100 Mbps do 100 Gbps.

Parametri primopredajnika mogu se uvelike razlikovati, ali sljedeća klasifikacija vrijedi za najčešće tipove modula:

GBIC i SFP 155 Mbps, 622 Mbps, 1,25 Gbps, 2,5 Gbps, 4 Gbps (STM-1, STM-4, Gigabit Ethernet (optički kanal), STM-16)
XENPAK, X2, XFP, SFP + 10 Gbps (10GE, 10G optički kanal, OC-192, STM-64, 10G OTU-2 protokoli)
QSFP +, CFP 40 Gb / s, 100 Gb / s (40GE, 100G OTU-4 protokoli)

Udaljenost prijenosa određuje se optičkim proračunom i tolerancijom hromatske disperzije. Ovdje se optički proračun odnosi na razliku između snage zračenja predajnika i osjetljivosti prijemnika. Po analogiji sa listom korespondencije između faktora oblika i brzine / protokola, možete napraviti listu udaljenosti, opet za uobičajene primopredajnike:

GBIC i SFP 0,1, 0,3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 km
XENPAK, X2, XFP, SFP + 0,3, 10, 40, 80 km
QFSP28 - 10 ili 40 km

Standardne oznake udaljenosti za primopredajnike do 500 metara - SR, do 20 km - LR, do 60 km - ER, nakon 60 km - ZR.

Optički primopredajnici CWDM i DWDM

Da bi se pružila podrška za xWDM tehnologije multipleksiranja s podjelom talasnih dužina, dostupni su primopredajnici sa CWDM / DWDM odašiljačima talasnih dužina. Za CWDM sisteme primopredajnici se proizvode sa 18 različitih talasnih dužina, za DWDM 44 talasne dužine (mreža od 100 GHz) ili 80 talasnih dužina (mreža od 50 GHz).

Optički primopredajnici omogućavaju nadgledanje vlastitih parametara stanja putem funkcije nadgledanja. Ova se značajka naziva DDM (praćenje digitalne dijagnostike) ili DOM (digitalno optičko nadgledanje). Pomoću ove funkcije možete nadzirati standardne radne parametre primopredajnika, poput električnih karakteristika, temperature, snage zračenja i nivoa signala na detektoru. Ove informacije pomažu u sprječavanju smetnji u prijenosu podataka pravovremenim otkrivanjem negativnih promjena na liniji.

"Firmware" optičkih primopredajnika kratki je unos u trajnu memoriju optičkog modula, koji sadrži podatke o klasifikaciji modula, koji mogu sadržavati serijski broj, naziv proizvođača, faktor oblika, opseg prenosa i još mnogo toga. Neki proizvođači koriste firmware kako bi blokirali vlastitu opremu da radi sa primopredajnicima nezavisnih proizvođača. Zbog toga oprema kontrolira prisustvo ispravnog zapisa i ukupnu kontrolnu sumu u memoriji instaliranog primopredajnika.

Jurij Petropavlovski

U junu 2017. godine u Rusiji je započela proizvodnja druge vrste visokotehnoloških proizvoda - Fiber Trade LLC pokrenuo je pogon za proizvodnju optičkih primopredajnika u Novosibirsku. Prema samoj kompaniji i mišljenju drugih stručnjaka iz ove oblasti, ovo je prva i zasad jedina fabrika s punim ciklusom serijske proizvodnje takvih uređaja u Rusiji. Treba napomenuti da se i druge kompanije bave razvojem i proizvodnjom optoelektronskih komponenata, uključujući optičke primopredajnike u Rusiji, na primjer, "FTI-Optronic" iz Sankt Peterburga, osnovan davne 1994. godine na bazi Fizičko-tehničkog instituta. A.F. Ioffe iz Ruske akademije nauka. Čitatelje također treba podsjetiti da nemaju svi, čak ni vodeće svjetske elektronske kompanije, vlastitu proizvodnju mikroelektronskih proizvoda i drugih elektroničkih komponenata. Kompanije koje nemaju vlastitu proizvodnju nazivaju se Fabless kompanije; mikroelektroniku za njih proizvode specijalizovana preduzeća (Livnice-kompanije) po narudžbi.

Prije razmatranja karakteristika optičkih primopredajnika, evo nekoliko podataka o samoj kompaniji. Privatnu kompaniju Fiber Trade LLC osnovao je 2010. godine u Novosibirsku Aleksej Valentinovič Yunin, rođen 1974. godine (slika 1), koji je prethodno radio za Novotelecom i Vimpelcom. Glavno područje aktivnosti kompanije u to doba bilo je opskrba telekomunikacijske opreme na ruskom tržištu. U 2012. godini kompaniji je dodijeljen kod razvojne organizacije FKRD u skladu s GOST 2.201-80 (promijenjen 2011. godine), što je omogućilo početak razvoja i dizajniranja proizvoda pod vlastitim zaštitnim znakom FiberTrade (FT).

Praktični rad na stvaranju proizvodnje primopredajnika započeo je 2015., a završio 2017. pokretanjem pogona. U to vrijeme riješeni su teški zadaci za stvaranje čistih soba 7. klase i ugradnju visoko precizne opreme za testiranje vodećih svjetskih proizvođača. Projekt je finansiran (oko 40 miliona rubalja) na račun vlastitih sredstava Alekseja Junina i drugih privatnih investitora, dok nijedna treća kompanija nije bila uključena u proces stvaranja pogona. Očekivani obim proizvodnje biće 960 hiljada primopredajnika godišnje, a obim prihoda - 3,8-4,2 milijarde rubalja godišnje. Otplata je planirana za 2020. godinu.

Do kraja 2018. godine planirano je povećati broj osoblja kompanije na 70 ljudi (sada postoje 22 razvojna inženjera i 23 proizvodna inženjera i drugi stručnjaci). Zbog nedostatka kvalifikovanih stručnjaka sa iskustvom u profilu kompanije, razmatra se mogućnost privlačenja diplomaca sa naknadnom obukom.

Trenutno kompanija konstantno sarađuje sa vodećim telekomunikacijskim i IT kompanijama, uključujući PJSC Vimpelcom, OJSC Megafon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, LLC Vkontakte, LLC Mail Ru Group ", CJSC" Comstar-Region "i niz drugih. U budućnosti, preduzeće može zauzimati do 50% tržišta optičko-optičkih primopredajnika u Rusiji; glavne izvozne destinacije su zemlje ZND-a. Uzimajući u obzir činjenicu da kompanija već ima projekte koji nemaju svjetske analoge, razmatraju se mogućnosti izvoza proizvoda u evropske zemlje.

Jedan od ovih projekata uključuje primopredajnike sa više dobavljača, koji omogućavaju njihov rad u telekomunikacionoj opremi različitih dobavljača (do 5 istovremeno). Federalna služba za intelektualno vlasništvo izdala je 19. oktobra 2017. godine Potvrdu o državnoj registraciji računarskog programa „Formiranje jedinstvene definicije SFR + modula u komutacijskoj opremi različitih proizvođača“. Višeprimorski primopredajnici kompanije Fiber Trade omogućavaju kompanijama koje koriste opremu različitih proizvođača u svojim sistemima da smanje troškove, kao i da izbjegnu dodatne troškove održavanja skladišta modula kod različitih dobavljača (dobavljač - dobavljač i vlasnik zaštitnog znaka).

Drugi projekt su optički moduli koji podržavaju funkciju šifriranja podataka.

Neki "teorijski stručnjaci" smatraju da je proizvodnja mikroelektronike u Rusiji teška i neperspektivna. Zaista, takva proizvodnja zahtijeva velike financijske troškove i to od samog početka. Za provođenje projekata u ovoj oblasti potrebni su stručnjaci koji ne samo da imaju dobro specijalističko obrazovanje i veliko iskustvo, već i, prema Alekseju Juninu, veliku želju da se ovo područje razvije u Rusiji. Ipak, proizvodnja domaćih optičkih primopredajnika ima niz prednosti.

Glavni nedostaci stranih uređaja su nemogućnost promjene softvera kako bi udovoljio zahtjevima operatora i vjerovatnoća neprijavljene funkcionalnosti isporučenih uređaja. Jeftiniji kineski primopredajnici karakteriziraju veći postotak kvarova, što od potrošača zahtijeva dodatne troškove za vraćanje / zamjenu neispravnih modula. Prema Alekseju Yuninu, jedan od glavnih ciljeva proizvodnje optičko-optičkih primopredajnika je osigurati sigurnost zemlje. Razvijajući proizvode i softver za njih u Rusiji, proizvođač zna doslovno sve o svojim proizvodima i može ih kontrolirati. U ovom slučaju zaista možemo govoriti o poštivanju informacijske sigurnosti u doba "cyber-ratova" i hakerskih napada. Druga važna prednost proizvodnje proizvoda radio-elektronike u zemlji je mnogo veća fleksibilnost u odnosima sa domaćim kupcima po svim novim pitanjima.

Glavni potrošači proizvoda biljke su vodeći telekomunikacijski operatori i podatkovni centri u zemlji. U budućnosti kompanija ima velike planove, na primjer, pokrivanje do 50% potreba ruskog tržišta za optičko-primopredajnicima i ulazak na strana tržišta. Želja je da postanete član Projekta supstitucije uvoza (MSVEI), što će pomoći da se značajno poveća prodaja na domaćem tržištu. Potreba za primopredajnicima samo će se povećati, na primjer, u Rusiji, do 2024. godine planira se postavljanje 5G mreža u jednom ili drugom obliku u gradove s populacijom od preko 300 tisuća stanovnika, što će zahtijevati zamjenu opreme baznih stanica i značajan porast njihovog broja.

Ispitivanja opreme za trgovinu vlaknima, uključujući ona koja su proveli vodeći telekomunikacioni operatori u zemlji, pokazala su konkurentnost optičkih primopredajnika kompanije sa evropskim kolegama u pogledu pouzdanosti i funkcionalnosti.

U katalozima kompanije za 2017. godinu, pored samih primopredajnika, predstavljene su i druge vrste proizvoda: pretvarači medija, oprema za zaptivanje kanala, oprema za parangale, pasivna oprema.

Vlaknastooptički primopredajnici

Optički primopredajnici (FOT) ili optoelektronski primopredajnici dizajnirani su da pretvaraju optičke signale koji se prenose optičkim komunikacionim vodovima (FOCL) u električne signale i obrnuto - električne signale u optičke. Potreba za WOT-om nastala je davnih 1990-ih, kada je aktivno uvođenje optičkih širokopojasnih pristupnih mreža počelo od mrežnih i mobilnih operatora. U to vrijeme, VOT-ovi su se izvodili na štampanim pločama aktivne telekomunikacione opreme. Međutim, zbog rasta opsega takvih uređaja (prekidači, multiplekseri, usmjerivači, pretvarači medija), pojavila se potreba za odvajanjem uređaja za obradu informacija i prijenos podataka. Štaviše, sami uređaji za prijenos signala preko optičkih vodova u svrhu objedinjavanja moraju biti standardizirani na ovaj ili onaj način.

Dugo su vremena HOT-ovi različitih proizvođača bili objedinjeni kompaktni plug-in moduli instalirani u standardiziranim električnim priključcima aktivne telekomunikacijske opreme. Ovaj pristup stvaranju mrežne infrastrukture omogućava vam optimizaciju troškova u dizajnu i, što je posebno važno, u rekonstrukciji optičkih mreža, na primjer, za povećanje brzine prijenosa podataka, obima prenesenih informacija i dometa prijenosa signala optičkim vodovima.

BOT moduli su dostupni u različitim izvedbama - faktorima oblika. Trenutno su najčešće korišteni SFP moduli (mali oblik utikača), prikazani na slici 2. SFP moduli su kompaktni blokovi u metalnim kućištima koji štite elektroničke komponente modula od elektromagnetskog zračenja i mehaničkih oštećenja. Moduli obično imaju dva optička porta - laserski emiter (TX - odašiljač) i fotodetektor (RX - prijemnik), koji omogućavaju rad modula u dvotalasnom režimu (slika 3). Jednotalasni SFP moduli imaju samo jedan port, a multipleks mod se koristi za preokretanje smjera prijenosa.

Na tiskanim pločama modula, osim emitora i fotodetektora, ugrađuju se i druge elektroničke jedinice i komponente - upravljački krugovi laserskih dioda, pretvarači signala u linearni kod, sklopovi s prednaponom fotodiode, razna pojačala i filtri, krugovi digitalnog nadzora. Modularne kartice također sadrže EEPROM (Električno izbrisljiva reprogramibilna memorija) s upravljačkim softverom (pogledajte sliku 4 za varijantu blok-dijagrama SFP modula).

Različite mehaničke i električne karakteristike BOT-a nisu utvrđene međunarodnim standardima, već MSA (Multi-source Agreement) specifikacijama, razvijenim na osnovu sporazuma između različitih proizvođača opreme. Ovu „prirodu“ postupka višestrukih specifikacija karakteriše „neodređeni opseg“ kompanija koje učestvuju u sporazumima o MSA. Da bi se efikasno razvili MSA specifikacije, davne 1990. godine u Sjedinjenim Državama stvoren je Odbor za male oblike (SFF Committee) koji je odredio faktore oblika u industriji skladištenja informacija. Među desetinama članova odbora zastupljeni su najveći proizvođači elektronike i računarske opreme - Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. U 2016. godini organizacija je promijenila ime u SNIA SFF Technology Affiliate. Do danas su partneri SFF odbora, pored gore navedenih, i druge vodeće kompanije - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET i niz drugih (ukupno više od 50 kompanija).

Optičke komunikacijske linije su oblik komunikacije u kojem se informacije prenose preko optičkih dielektričnih talasovoda poznatih kao "optička vlakna". Optička vlakna se trenutno smatraju najnaprednijim fizičkim medijem za prijenos informacija, kao i najperspektivnijim medijem za prijenos velikih protoka informacija na velike udaljenosti.

Širokopojasna širina optičkih signala posljedica je izuzetno visoke noseće frekvencije. To znači da se informacije mogu prenositi preko optičke komunikacione linije brzinom od oko 1,1 Terabit / s. Oni. Preko jednog vlakna može se istovremeno prenijeti 10 miliona telefonskih poziva i milion video signala. Brzina prenosa podataka može se povećati prenošenjem informacija u dva smjera odjednom, jer se svjetlosni talasi mogu širiti u jednom vlaknu neovisno jedan o drugom. Pored toga, u optičkim vlaknima mogu se širiti svjetlosni signali dvije različite polarizacije, što omogućava udvostručavanje širine opsega optičkog komunikacijskog kanala. Do danas nije dostignuto ograničenje gustoće informacija koje se prenose preko optičkih vlakana.

Najvažnija komponenta je optički kabel. U svijetu postoji nekoliko desetina kompanija koje proizvode optičke kablove za različite svrhe. Najpoznatiji od njih: AT&T, General Cable Company (SAD); Siecor (Njemačka); BICC kabel (UK); Les cable de Lion (Francuska); Nokia (Finska); NTT, Sumitomo (Japan), Pirelli (Italija). Cijena optičkih kabela srazmjerna je cijeni standardnih "bakrenih" kabela. Korištenje objekata za prenos optičkih vlakana još uvijek je ograničeno relativno visokim troškovima opreme i složenošću instalacijskih radova.

Da bi se podaci prenosili optičkim kanalima, signali se moraju pretvoriti iz električnih u optičke, prenijeti preko komunikacijske linije, a zatim pretvoriti u električne na prijemniku. Ove konverzije se odvijaju u primopredajnicima koji sadrže elektroničke komponente zajedno sa optičkim komponentama.

Općenito, organizacija optičkog kanala slična je IrDA. Značajne razlike su opseg optičkih valova i brzina prenesenih podataka. S tim u vezi, poluvodički laseri se koriste kao emiteri, a visokofrekventne fotodiode kao prijemnici. Blok dijagram optoelektronskog prijemnika podataka prikazan je na sl. 5.19, a na sl. 5.20 - predajnik podataka.

Slika: 5.19. Optoelektronski prijemnik podataka

Slika: 5.20. Optoelektronski predajnik podataka

Za prijenos informacija preko optičkog kanala koriste se dvije valne duljine: 1000 ^ 1300 nm (drugi optički prozor) i 1500 ^ 1800 nm (treći optički prozor). U tim opsezima - najmanji gubitak signala u liniji po jedinici dužine kabla.

Za optičke sisteme prenosa mogu se koristiti različiti optički izvori. Na primjer, diode koje emitiraju svjetlost (LED) često se koriste u jeftinim lokalnim mrežama za komunikaciju na kratkim udaljenostima. Međutim, široki spektralni opseg zračenja i nemogućnost rada u talasnim dužinama drugog i trećeg optičkog prozora ne dozvoljavaju upotrebu LED u telekomunikacionim sistemima.

Za razliku od LED-a, optički modulirani laserski odašiljač može raditi u trećem optičkom prozoru. Stoga se za ultra-velike domete i WDM prenosne sisteme, gdje trošak nije glavna briga, ali je potrebna velika efikasnost, koristi laserski optički izvor. Za optičke komunikacijske kanale, različite vrste direktno moduliranih poluvodičkih laserskih dioda imaju optimalan omjer cijene i efikasnosti. Uređaji mogu raditi i u drugom i u trećem optičkom prozoru.

Sve poluvodičke laserske diode koje se koriste za direktnu modulaciju obično zahtevaju konstantnu struju pristranosti da bi se postavila radna tačka i modulaciona struja za prenos signala. Veličina struje pristranosti i modulacijske struje ovise o karakteristikama laserske diode i mogu se razlikovati od tipa do tipa i međusobno za isti tip. Opseg varijacija ovih karakteristika s vremenom i temperaturom mora se uzeti u obzir prilikom dizajniranja predajničke jedinice. To se posebno odnosi na ekonomski isplativije neohlađene tipove poluprovodničkih lasera. Iz toga proizlazi da laserski pokretač mora isporučivati \u200b\u200bstruju pristranosti i modulacijsku struju u opsegu dovoljnom da omogući različitim optičkim predajnicima sa širokim rasponom laserskih dioda da rade dugo i na različitim temperaturama.

Uređaj za automatsku kontrolu energije (APC) koristi se za kompenzaciju degradiranih karakteristika laserske diode. Koristi fotodiodu koja pretvara svjetlosnu energiju lasera u proporcionalnu struju i napaja je laserskim pokretačem. Na osnovu ovog signala, upravljački program napaja lasersku diodu strujom pristranosti kako bi izlaz svjetlosti ostao konstantan i jednak prvobitnoj postavci. Ovo održava "amplitudu" optičkog signala. Fotodioda, koja se nalazi u krugu APC-a, takođe se može koristiti u automatskoj kontroli modulacije (AMC).

Oporavak i serializacija sinhronizacije zahtijevaju sintezu sinhronizacijskih impulsa. Ovaj sintetizator se također može integrirati u paralelni u serijski pretvarač i obično uključuje fazno zaključanu petlju. Sintisajzer igra važnu ulogu u odašiljaču optičkog komunikacijskog sistema.

Optički prijemnici detektiraju signale koji se prenose preko optičkog kabla i pretvaraju ih u električne signale, koji se zatim pojačavaju, rekonstruišu i rekonstruišu. Ovisno o brzini prijenosa podataka i specifičnosti sistema uređaja, tok podataka može se pretvoriti iz serijskog u paralelni format. Ključna komponenta koja prati pojačalo u prijemnom uređaju je krug sata i oporavka podataka (CDR). CDR satovi, odlučuje o razini amplitude dolaznog signala i izlaže oporavljeni tok podataka.

Postoji nekoliko načina za održavanje sinhronizacije (vanjski SAW filter, vanjski upravljački signal za sinkronizaciju, itd.), Ali samo integrirani pristup može učinkovito riješiti ovaj problem. Korištenje sistema fazno zaključane petlje (PLL) integralno je za sinkronizaciju sata s protokom podataka i osigurava da sat bude poravnat sa sredinom podatkovne riječi.

Laserski moduli serije LFO-1 (tablica 5.15.) Temelje se na laserskim diodama MQW InGaAsP / InP i AlGaInP / GaAs visokih performansi i dostupni su u standardnim neohlađenim koaksijalnim paketima sa jednodimenzionalnim ili višemodnim optičkim vlaknima. Neki modeli, zajedno s neohlađenom verzijom, mogu se proizvoditi u DIL-14 kućištima s ugrađenim mikrohladnjakom i termistorom. Svi moduli imaju širok raspon radnih temperatura, visoku stabilnost snage zračenja, radni vijek veći od 500 hiljada sati i najbolji su izvori zračenja za digitalne (do 622 Mbit / s) optičke komunikacione linije, optičke testere i optičke telefone.

Snaga zračenja, (mW)	Talasna dužina, (nm)	tich. vlakna	Mikro hladnjak	Tip školjke

Fotoprijemni moduli serije PD-1375 (Tabela 5.16) za spektralni opseg 1100-1650 nm proizvedeni su na osnovu InGaAs PIN fotodioda i dostupni su u neohlađenom dizajnu sa jednodomnim (PD-1375s-ip model) ili višemodnim (PD-1375m-ip), optičkih vlakana, kao i u kućištu tipa "optička utičnica" za spajanje sa SM i MM vlaknima, završeno konektorom "FC / PC" (model PD-1375-ir). Moduli imaju širok raspon radnih temperatura, visoku spektralnu osjetljivost, niske tamne struje i dizajnirani su za rad u analognim i digitalnim optičkim komunikacijskim linijama sa brzinom prijenosa podataka do 622 Mbps.

Talasna dužina, (nm)	tich. vlakna	Osetljivost, (A / W)	Brzina prijema, (Mbps)	Tip školjke


				"utičnica"

MAXIM čipset za primopredajnike omogućava konverziju u SDH / SONET optičke sisteme prenosa. SDH je evropski standard za prenos optičkih vlakana. SONET je standard koji definira brzine, signale i sučelja za sinhroni prijenos podataka brzinama većim od jedne gigabita / s preko optičke mreže.

Pojačala MAX3664 i MAX3665 (slika 5.21) pretvaraju struju sa senzora fotodiode u napon koji se pojačava i šalje na izlaz kao diferencijalni signal. Uz strujno pojačalo, mikrovezja imaju povratnu spregu za kompenzaciju konstantne komponente, koja ovisi o vrijednosti tamne struje fotodetektora i ima vrlo nisku temperaturnu i vremensku stabilnost. Tipični dijagram ožičenja MAX3665 prikazan je na sl. 5.22. Glavna svrha ovih pojačala je povratiti amplitudu električnog signala i prenijeti oporavljeni signal za daljnju obradu.

Mikrokrug MAX3675 (MAX3676) izvodi oporavak takta i taktiranje iz primljenog toka podataka. Funkcionalni blok dijagram MAX3676 prikazan je na slici. 5.23. Algoritmi obrade signala u ovim uređajima su mnogo složeniji. Kao rezultat pretvorbe signala, zajedno s obnavljanjem digitalnog toka podataka, izvlači se signal za sinkronizaciju, što je neophodno za daljnju ispravnu obradu. Tipični dijagram ožičenja MAX3676 prikazan je na sl. 5.24. MAX3676 prihvaća signal iz pojačala za struju i taj signal pretvara u izlazne diferencijalne podatke i signale takta na standardnim logičkim nivoima. Napominjemo da se sve ove pretvorbe izvode sa signalima koji dolaze u serijskom formatu vrlo velikom brzinom.

Slika: 5.21. Funkcionalni dijagram pojačala za struju MAX3665

Slika: 5.22. Tipični sklopni krug MAX3665

Slika: 5.23. Funkcionalni dijagram MAX3676

Slika: 5.24. Tipični sklopni krug MAX3676

Za prijenos rezultirajućih signala kroz standardna sučelja, MAXIM nudi pretvarače serijski u paralelni MAX3680 i MAX3681. MAX3680 pretvara 622 Mbps serijski tok podataka u 78 Mbps u 8-bitnim riječima. Izlaz podataka i sinhronizacije je kompatibilan s TTL-om. Potrošnja energije - 165 mW sa napajanjem od 3.3V. MAX 3681 pretvara serijski tok podataka (622 Mbps) u 155 Mbps tok četiri-bitnih riječi. Njegovi diferencijalni podaci i sinhronizacijski impulsi podržavaju niskonaponski diferencijalni signal LVDS sučelja (slika 5.25).

MAX3693 (slika 5.26) pretvara četiri toka podataka 155 Mbps LVDS u serijski tok 622 Mbps. Impulsi za sinhronizaciju potrebni za prenos sintetiziraju se pomoću ugrađene fazno zaključane petlje koja sadrži oscilator pod nadzorom napona, pojačalo filtra petlje i detektor fazne frekvencije koji zahtijeva samo vanjsku referencu takta. Uz napajanje od 3,3 V, potrošnja energije iznosi 215 mW. Serijski izlazi podataka su standardni diferencijalno pozitivni emiterski povezani logički signali.

Glavna svrha laserskog upravljačkog programa MAX3669 (slika 5.27) je opskrba pristranošću i modulacijskim strujama za direktno moduliranje laserske diode. Za dodatnu fleksibilnost, diferencijalni ulazi prihvaćaju PECL tokove podataka, kao i fluktuacije diferencijalnog napona do 320 mVp-p pri Vcc \u003d 0,75 V. Promjenom vanjskog otpora između BIASSET pina i zemlje, struja pristranosti može se prilagoditi sa 5 na 90 mA, a otpornik između MODSET pina i zemlje može prilagoditi modulacijsku struju od 5 do 60 mA. Tipični dijagram ožičenja za spajanje MAX3669 na laserski modul prikazan je na sl. 5.28. Podaci se primaju paralelno sa 4-bitnim kodom i pretvaraju u serijske podatke od strane MAX3693 koristeći signale sata. Iz ovog pretvarača signali u serijskom formatu prenose se na laserski upravljački program MAX3669, koji generira modulacijski signal sa potrebnim parametrima za kontrolu zračenja laserske diode.

Prilično detaljan izbor materijala o upotrebi ovih komponenata može se naći na web stranici www.rtcs.ru, Rainbow Technologies, službenom distributeru MAXIM-a u zemljama ZND.

Slika: 5.25. Povezivanje optičkog prijemnika na sabirnicu podataka pomoću LVDS sučelja

Slika: 5.26. MAX3693 Funkcionalni dijagram

Slika: 5.27. MAX3669 Funkcionalni dijagram

MAXIM takođe lansira MAX38xx seriju IC-a za izgradnju interfejsa od 2,5 Gbps. Na primjer, laserski upravljački program za automatsku modulaciju MAX3865 (slika 5.29) ima sljedeće karakteristike:

Unipolarni napon napajanja od 3,3 ili 5 V;

Potrošnja 68 mA

Rad sa performansama do 2,5 Gbps (NRZ);

Vođene povratne informacije;

Programabilne pristranosti i modulacijske struje;

Trajanje rubova koji padaju / rastu 84 ps;

Nadgledanje struja modulacije i pomicanja;

Detektor sudara;

ESD zaštita.