Optinio tinklo siųstuvas-imtuvas. Šviesolaidiniai siųstuvai-imtuvai

Pažiūrėjome, kas apskritai yra SFP ir SFP+ formos faktorių optiniai siųstuvai-imtuvai. Šiame straipsnyje norėtume atidžiau pažvelgti į keletą subtilesnių dalykų.

Taip pat daug dėmesio skirsime siųstuvų-imtuvų klasifikavimui pagal optinės jungties tipą, standartus ir bangos ilgio padalos tankinimo technologiją.

Kabelio užbaigimas

Optinis kabelis, skirtas prijungti prie SFP modulių, turi būti įvestas į LC (Lucent/Little/Local Connector) arba SC (Subscriber/Square/Standard Connector) jungtį.

Atitinkamai, moduliai gaminami su dviejų tipų kabelių jungtimis: SC ir LC.

Čia reikėtų pažymėti, kad SFP ir SFP+ formatų dviejų skaidulų optiniai siųstuvai-imtuvai beveik visada būna su LC jungtimi, nes SC yra didesnis, o dvi tokios jungtys netilps į dvipusį modulį. SC galima naudoti tik vieno pluošto.

SC yra viena iš pirmųjų keraminių jungčių, skirtų palengvinti optinių kabelių prijungimą prie įvairių įrenginių ir apsaugoti nupjautą kabelį nuo užteršimo ir mechaninių pažeidimų. Atsižvelgiant į mikroskopinį optinio kabelio skaidulų storį, net viena dulkių dėmė gali labai pabloginti ryšio kokybę arba nutrūkti jungtis.

LC jungtį sukūrė Lucent kaip patobulintą SC versiją. Jis turi perpus mažesnius matmenis ir atlaisvinimo mechanizmą, kuris palengvina optinių kabelių valdymą esant dideliam jungčių / skaidulų tankiui.

Apskritai Ethernet standartai leidžia naudoti ir vieną, ir antrą jungtį, tačiau dauguma gamintojų vis tiek montuoja LC jungtis savo moduliuose. Netgi vieno pluošto SFP WDM moduliai, kurie visada buvo standartiškai gaminami su SC jungtimi, dabar galimi ir su LC jungtimi.

Daugiau apie optines jungtis galite perskaityti šiame straipsnyje.

Standartai

Veikia optiniai siųstuvai-imtuvai Ethernet tinklai ir todėl turi atitikti vieną iš atitinkamų standartų. Patogumui šiuos parametrus apibendriname lentelėje.

Perdavimo greitis	Standartinis	Standartinis	Skaidulų skaičius	Pluošto tipas	Skleidėjo bangos ilgis, nm
				daugiamodis, pilnas dvipusis
				daugiamodis, pusiau dvipusis su garantuotu susidūrimo aptikimu
	TIA/EIA-785-1-2002			daugiarežimas
				vieno režimo
				vieno režimo
				daugiarežimas
				vieno režimo
				daugiarežimas
				vieno režimo
				vieno režimo
				vieno režimo
				vieno režimo
				daugiarežimas
				daugiarežimas	1275, 1300, 1325, 1350
				vieno režimo	1275, 1300, 1325, 1350
				vieno režimo
				vieno režimo
				daugiarežimas
				daugiarežimas
				vieno režimo
				vieno režimo
				daugiarežimas
				vieno režimo	1295, 1300, 1305, 1310
				vieno režimo	1295, 1300, 1305, 1310

Vienmodžio šviesolaidžio skaidrūs langai

Didžioji dauguma šiuolaikinių optinių kabelių yra SMF G.652 skirtingos versijos. Naujausia versija standartas, G.652 (11/16) buvo išleistas 2016 m. lapkričio mėn. Standartas apibūdina tai, kas vadinama standartiniu vienmodžiu pluoštu.

Šviesos perdavimas per optinį skaidulą grindžiamas visiško vidinio atspindžio skirtingo optinio tankio terpės sąsajoje principu. Įgyvendinimui šis principas, pluoštas gaminamas dviejų arba daugiasluoksnių. Šviesai laidžią šerdį supa permatomų apvalkalų sluoksniai, pagaminti iš medžiagų su mažesniu lūžio rodikliu, dėl kurių sluoksnių ribose atsiranda visiškas atspindys.

Optinis pluoštas, kaip perdavimo terpė, pasižymi slopinimu ir dispersija. Silpnėjimas – tai signalo galios praradimas pravažiuojant skaidulą, išreiškiamas praradimo lygiu vienam atstumo kilometrui (dB/km). Slopinimas priklauso nuo perdavimo terpės medžiagos ir siųstuvo bangos ilgio. Sugerties spektro ir bangos ilgio kreivėje yra keletas smailių su minimaliu slopinimu. Būtent šie grafiko taškai, dar vadinami skaidrumo langais arba telekomunikacijų langais, buvo pasirinkti kaip pagrindas renkantis skleidėjus.

Yra šeši vienmodžio pluošto skaidrumo langai:

O juosta (originalas): 1260-1360 nm;
E-juostos (išplėstinė): 1360-1460 nm;
S juosta ( Trumpas bangos ilgis): 1460-1530 nm;
C juosta ( Įprasta): 1530-1565 nm;
L juosta ( Ilgasis bangos ilgis): 1565-1625 nm;
U juosta ( Itin ilgas bangos ilgis): 1625-1675 nm.

Iš arti Pluošto savybės kiekviename diapazone gali būti laikomos maždaug vienodomis. Pasirodo didžiausias skaidrumas, paprastai, iki ilgosios bangos galo E-juosta . Specifinis slopinimas O formos juosta maždaug pusantro karto didesnis, nei S ir C juostose , specifinė chromatinė dispersija yra priešinga, turi nulinį minimumą, kai bangos ilgis yra 1310 nm ir didesnis už nulį C juosta.

Iš pradžių dėl organizavimo dvipusis ryšys naudojant optinį kabelį, buvo naudojamos skaidulų poros, kurių kiekviena atsakinga už savo perdavimo kryptį. Tai patogu, bet švaistoma, atsižvelgiant į klojamo kabelio išteklius. Siekiant išlyginti šią problemą, buvo sukurta spektrinio tankinimo, arba, kitaip tariant, bangų tankinimo, technologija.

Bangos ilgio tankinimo technologijos, WDM/CWDM/DWDM

WDM

WDM technologija, bangos ilgio padalijimo tankinimas, pagrįsta kelių skirtingų šviesos ilgių šviesos srautų perdavimu išilgai vieno pluošto.

Pagrindinė WDM technologija leidžia sukurti vieną dvipusį ryšį, o dažniausiai naudojama bangos ilgių pora yra 1310/1550 nm, atitinkamai iš O ir C juostos. Technologijai įgyvendinti naudojama pora „veidrodinių“ modulių, vienas su 1550 nm siųstuvu ir 1310 nm imtuvu, antrasis, priešingai, su 1310 nm siųstuvu ir 1550 nm imtuvu.

Abiejų kanalų bangos ilgių skirtumas yra 240 nm, todėl galima atskirti abu signalus nenaudojant specialiomis priemonėmis aptikimas. Pagrindinė naudojama pora yra 1310/1550, kuri leidžia sukurti stabilius ryšius iki 60 km atstumu.

Retais atvejais taip pat naudojamos poros 1490/1550, 1510/1570 ir kitos parinktys iš skaidrumo langų su mažesniu specifiniu slopinimu, palyginti su O juosta, todėl galima organizuoti daugiau „tolimų“ jungčių. Be to, yra 1310/1490 derinys, kai kabelinės televizijos signalas perduodamas lygiagrečiai su duomenimis 1550 nm bangos ilgiu.

CWDM

Kitas kūrimo etapas buvo Coarse WDM, CWDM, šiurkščiavilnių spektro tankinimo technologija. CWDM leidžia jums perduoti iki 18 duomenų srautų bangų diapazone nuo 1270 iki 1610 nm 20 nm žingsniu.

CWDM moduliai daugeliu atvejų yra dviejų skaidulų. Yra BiDi, dvikrypčiai SFP CWDM moduliai, kuriuose priėmimas ir perdavimas vyksta per vieną skaidulą, tačiau Ukrainoje jie vis dar parduodami gana retai.

SFP ir SFP+ CWDM siųstuvai (moduliai) perduoda tam tikru bangos ilgiu.

Tokių modulių imtuvas yra plačiajuostis, ty jis priima signalą bet kuriuo bangos ilgiu, o tai leidžia organizuoti vieną dvipusį kanalą su bet kuriais dviem moduliais, sertifikuotais pagal CWDM. Norint vienu metu pereiti per kelis kanalus, naudojami pasyvūs multiplekseriai-demultiplekseriai, kurie surenka duomenų srautus iš „spalvotų“ SFP modulių (kiekvienas iš jų turi savo bangos ilgio siųstuvą) į vieną pluoštą, skirtą perduoti šviesolaidžiu, ir analizuoja jį į atskirus srautus. pabaigos taške. Imtuvų universalumas suteikia daugiau lankstumo kuriant tinklą.

DWDM

Naujausia iki šiol sukurta plėtra yra tankus WDM (DWDM), tankus spektrinis tankinimas, leidžiantis organizuoti iki 24, o pagal užsakymą pagamintose sistemose - iki 80 dvipusio ryšio kanalų bangos ilgių diapazone 1528,77–1563,86 nm su žingsniu. 0. 79-0,80 nm.

Natūralu, kad kuo tankesnis kanalų išdėstymas, tuo griežtesnės yra leistinos nuokrypos gaminant emiterius. Jei įprastiems moduliams priimtina bangos ilgio paklaida yra 40 nm ribose, tai WDM siųstuvams-imtuvams ši paklaida sumažinama iki 20-30 nm, CWDM jau 6-7 nm, o DWDM - tik 0,1 nm. Kuo mažesnės leistinos nuokrypos, tuo brangiau yra gaminti emiterius.

Tačiau, nepaisant daug didesnių techninės įrangos sąnaudų, DWDM, palyginti su CWDM, turi šiuos pagrindinius pranašumus:
1) pastebimas perkėlimas daugiau kanalai ant vieno pluošto;
2) didesnio kanalų skaičiaus perdavimas didesniais atstumais dėl to, kad DWDM veikia didžiausio skaidrumo diapazone (1525-1565 nm).

Galiausiai reikia paminėti, kad skirtingai nei originalus WDM standartas, CWDM ir DWDM kiekvienas atskiras kanalas gali perduoti duomenis tiek 1 Gbit/s, tiek 10 Gbit/s greičiu. Savo ruožtu 40 Gbit ir 100 Gbit Ethernet standartai įgyvendinami derinant kelių 10 Gbit kanalų pralaidumą.

Kas yra OADM moduliai ir WDM filtrai (dalikliai)?

Nepaisant panašaus pavadinimo, OADM modulis nėra optinis siųstuvas-imtuvas, o veikiau optinis filtras, vienas iš multiplekserių tipų.

Nuotraukoje: OADM modulis.

„Optical Add Drop Multiplexor“ (OADM) mazgai naudojami atskirti duomenų srautus tarpiniuose taškuose. OADM, kitaip Add-Drop Module, yra optinis įrenginys, kuris yra įdiegtas optinio kabelio pertraukoje ir leidžia filtruoti du duomenų srautus iš bendro pluošto. OADM, kaip ir visi tankintuvai, skirtingai nei SFP ir SFP+ siųstuvai-imtuvai, yra pasyvūs įrenginiai, vadinasi, jiems nereikia maitinimo ir gali būti montuojami bet kokiomis, net ir sunkiausiomis sąlygomis. Tinkamai suplanuotas OADM rinkinys leidžia apsieiti be terminalo multiplekserio ir „paskirstyti“ duomenų srautus į tarpinius taškus.

OADM trūkumas yra atskirtų ir tranzitinių signalų galios sumažėjimas, taigi ir maksimalus stabilus perdavimo diapazonas. Remiantis įvairiais šaltiniais, galios sumažinimas svyruoja nuo 1,5 iki 2 dB kiekvienam „Add-Drop“.

Dar labiau supaprastintas įrenginys – WDM filtras – leidžia nuo bendro srauto atskirti tik vieną tam tikro bangos ilgio kanalą. Taigi galima surinkti OADM analogus pagal savavališkas poras, o tai maksimaliai padidina tinklo kūrimo lankstumą.

Nuotraukoje: WDM filtras (daliklis).

WDM filtras gali būti naudojamas tiek tinkluose su WDM tankinimu, tiek su CWDM, DWDM tankinimu.
Kaip ir CWDM, DWDM specifikacija apima OADM ir filtrų naudojimą.

Kelių šaltinių sutartys (MSA)

Informaciją apie MSA palaikymą dažnai galite matyti pridedamuose SFP ir SFP+ siųstuvų-imtuvų dokumentuose. Kas tai yra?

MSA yra pramonės susitarimai tarp modulių gamintojų, kurie užtikrina visišką suderinamumą tarp siųstuvų-imtuvų ir tinklo įranga skirtingos įmonės ir visų pagamintų siųstuvų-imtuvų atitiktį visuotinai pripažintiems standartams. MSA suderinamų SFP prievadų įrengimas įrangoje praplečia suderinamų modulių asortimentą ir užtikrina konkurencingos keičiamų produktų rinkos egzistavimą.

MSA, skirta SFP/SFP+, nustato šiuos parametrus:

1. Mechaninė sąsaja:

modulio matmenys;
jungčių mechaninio prijungimo prie plokštės parametrai;
elementų išdėstymas ant spausdintinės plokštės;
pastanga, reikalingas moduliui sumontuoti į jungtį / išimti iš jos;
ženklinimo standartai.

2. Elektrinė sąsaja:

pinout;
galios nustatymai;
laikus ir įvesties/išvesties signalus.

3. Programinės įrangos sąsaja:

PROM lusto tipas;
duomenų formatai ir iš anksto nustatyti programinės įrangos laukai;
I2C valdymo sąsajos parametrai;
DDM funkcijos ( Skaitmeninės diagnostikos stebėjimas).

Šiandien SFP/SFP+ formato moduliai apima tris SNIA SFF komiteto išleistas MSA specifikacijas, kurias dauguma rinkos dalyvių sutiko laikytis:
SFP - Atsisiųsti pdf formatu
SFP+ – atsisiųskite pdf formatu
DDM - Parsisiųsti pdf formatu

SFP, SFP+, XFP moduliai techninis aprašymas(Rusų kalba) Atsisiųsti pdf formatu

Interneto svetainė

„SKEO“ tiekia visų turimų tipų siųstuvus-imtuvus; SKEO optinių modulių linija skirta montuoti kritinėse komunikacijos tinklo srityse. Šie siųstuvai-imtuvai gali pakeisti brangius modulius, kuriuos siūlo pardavėjai.

SKEO optinių modulių pasirinkimas yra optimalus naudoti standartiniuose operatorių tinkluose, kur labai vertinamas įrangos ekonomiškumas.

Optiniai siųstuvai-imtuvai (siųstuvas-imtuvas, siųstuvas ir imtuvas) yra keičiami telekomunikacijų įrangos moduliai. Optinio siųstuvo-imtuvo darbas yra paversti elektrinį signalą į optinį.

Naudojant optinius siųstuvus-imtuvus

Optiniai siųstuvai-imtuvai pakeitė įrangoje įmontuotus siųstuvus-imtuvus. Integruotų siųstuvų trūkumai buvo tai, kad neįmanoma pakeisti duomenų perdavimo terpės ir sudėtingumas Priežiūra V tinklo įrenginį nesėkmės atveju.

Įranga su keičiamais optiniais siųstuvais-imtuvais palaiko kelias duomenų perdavimo laikmenas (vienmodės arba daugiamodės skaidulos, vytos poros vario ir kt.), o gedimo atveju gali būti lengvai pakeičiama. Kai duomenys perduodami vienmodžiais optiniais pluoštais, linijos ilgis gali siekti 200 km be regeneracijos ir stiprinimo (155 Mbit).

Įvairūs siųstuvo-imtuvo formos veiksniai

Optiniai siųstuvai-imtuvai turi keletą formos faktorių, kuriuos nustato SFF komitetas (Small Form Factor Committee), kurio darbo grupėse dalyvauja pirmaujantys telekomunikacijų įrangos gamintojai. Labiausiai paplitę optinių siųstuvų-imtuvų formos faktoriai yra GBIC, SFP, SFP+, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Šie siųstuvai-imtuvai palaiko įvairius protokolus ir duomenų perdavimo spartą nuo 100 Mbit/s iki 100 Gbit/s.

Siųstuvų-imtuvų parametrai gali labai skirtis, tačiau labiausiai paplitusių tipų moduliams galioja tokia klasifikacija:

GBIC ir SFP 155 Mbit/s, 622 Mbit/s, 1,25 Gbit/s, 2,5 Gbit/s, 4 Gbit/s (STM-1, STM-4, Gigabit Ethernet (pluošto kanalas), STM-16 protokolai)
XENPAK, X2, XFP, SFP+ 10 Gbit/s (10GE, 10G Fibre Channel, OC-192, STM-64, 10G OTU-2 protokolai)
QSFP+, CFP 40 Gbit/s, 100 Gbit/s (40GE, 100G OTU-4 protokolai)

Didžiausią perdavimo atstumą lemia optinis biudžetas ir chromatinės dispersijos tolerancija. Čia optinis biudžetas reiškia skirtumą tarp siųstuvo spinduliuotės galios ir imtuvo jautrumo. Pagal analogiją su formos koeficiento ir greičio / protokolo atitikimo sąrašu, galite sudaryti atstumų sąrašą, vėlgi įprastiems siųstuvams-imtuvams:

GBIC ir SFP 0.1, 0.3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 km
XENPAK, X2, XFP, SFP+ 0,3, 10, 40, 80 km
QFSP28 – 10 arba 40 km

Standartiniai atstumo žymėjimai siųstuvams-imtuvams iki 500 metrų yra SR, iki 20 km - LR, iki 60 km - ER, po 60 km - ZR.

CWDM ir DWDM optiniai siųstuvai-imtuvai

Siekiant palaikyti xWDM bangos ilgio padalijimo tankinimo technologijas, galima įsigyti siųstuvus-imtuvus su siųstuvais, kurių veikimo bangos ilgiai iš CWDM/DWDM tinklelio. CWDM sistemoms siųstuvai-imtuvai gaminami su 18 skirtingų bangų ilgių, DWDM – 44 bangų ilgių (100 GHz tinklelis) arba 80 bangų ilgių (50 GHz tinklelis).

Optiniai siųstuvai-imtuvai leidžia valdyti savo būsenos parametrus naudojant stebėjimo funkciją. Ši funkcija vadinamas DDM (skaitmeninės diagnostikos stebėjimas) arba DOM (skaitmeninis optinis stebėjimas). Naudodami šią funkciją galite stebėti standartinius siųstuvo-imtuvo veikimo parametrus, tokius kaip elektrinės charakteristikos, temperatūra, spinduliavimo galia ir signalo lygis detektoriuje. Ši informacija padeda išvengti duomenų perdavimo gedimų, nes greitai nustato neigiamus linijos pokyčius.

Optinių siųstuvų-imtuvų „firmware“ yra trumpas įrašas nepastovioje optinio modulio atmintyje, kuriame yra modulio klasifikavimo informacija, kuri gali apimti serijos numeris, gamintojo pavadinimas, formos faktorius, duomenų perdavimo diapazonas ir daug daugiau. Kai kurie gamintojai naudoja programinę-aparatinę įrangą, kad blokuotų savo įrangą, kad ji neveiktų su trečiųjų šalių siųstuvai-imtuvais. Norėdami tai padaryti, įranga stebi teisingą įrašą ir bendrą kontrolinė sumaįdiegto siųstuvo-imtuvo atmintyje.

Jurijus Petropavlovskis

2017 m. birželio mėn. Rusijoje pradėtas gaminti kito tipo aukštųjų technologijų produktas - bendrovė „Fibre Trade LLC“ Novosibirske pradėjo šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų gamybos gamyklą. Pačios įmonės ir kitų šios srities ekspertų nuomone, tai pirmoji ir kol kas vienintelė gamykla, turinti visą masinės tokių įrenginių gamybos ciklą Rusijoje. Pažymėtina, kad kuriant ir gaminant optinius Elektroniniai komponentai, įskaitant optinius siųstuvus-imtuvus, Rusijoje užsiima ir kitos įmonės, pavyzdžiui, Sankt Peterburgo FTI-Optronik, įkurta dar 1994 metais pavadinto Fizikos-techninio instituto pagrindu. A. F. Ioffas iš Rusijos mokslų akademijos. Taip pat turėtume priminti skaitytojams, kad ne visos, net ir pirmaujančios elektronikos kompanijos pasaulyje, turi savo mikroelektronikos gaminių ir kitų elektronikos komponentų gamybą. Įmonės, kurios neturi savo produkcijos, vadinamos Fabless įmonėmis; jiems skirtą mikroelektroniką pagal užsakymus gamina specializuotos įmonės (liejyklų įmonės).

Prieš svarstydami šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų ypatybes, pateiksime šiek tiek informacijos apie pačią įmonę. Privačią įmonę Fiber Trade LLC 2010 m. Novosibirske įkūrė Aleksejus Valentinovičius Yuninas, gimęs 1974 m. (1 pav.), anksčiau dirbęs Novotelecom ir VimpelCom. Pagrindinė įmonės veiklos sritis tuo metu buvo telekomunikacijų įrangos tiekimas Rusijos rinkai. 2012 m. įmonei pagal GOST 2.201-80 (pakeistas 2011 m.) buvo priskirtas FKRD kūrėjų organizacijos kodas, kuris leido pradėti kurti ir kurti produktus su savo FiberTrade (FT) prekės ženklu.

Praktiniai siųstuvų-imtuvų gamybos kūrimo darbai pradėti 2015 m., o baigti 2017 m. pradėjus veikti gamyklai. Per šį laiką buvo išspręstos nelengvos užduotys – sukurti 7 klasės švarias patalpas ir įdiegti aukšto tikslumo pirmaujančių pasaulio gamintojų testavimo įrangą. Projektas buvo finansuotas (apie 40 mln. rublių) iš Aleksejaus Yunino ir kitų privačių investuotojų nuosavų lėšų, o gamyklos kūrimo procese nedalyvavo trečiosios šalys. Numatoma gamybos apimtis sieks 960 tūkstančių siųstuvų-imtuvų per metus, o pajamų apimtis – 3,8–4,2 milijardo rublių per metus. Planuojama, kad jis atsipirks iki 2020 m.

Iki 2018 metų pabaigos įmonės darbuotojų skaičių planuojama padidinti iki 70 žmonių (šiuo metu dirba 22 plėtros inžinieriai ir 23 gamybos inžinieriai ir kiti specialistai). Trūkstant kvalifikuotų specialistų, turinčių patirties įmonės profilyje, svarstoma galimybė pritraukti universitetų absolventus su tolesniu mokymu.

Šiuo metu bendrovė nuolat bendradarbiauja su pirmaujančiomis telekomunikacijų ir IT įmonėmis, įskaitant PJSC VimpelCom, OJSC Megafon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, VKontakte LLC, Mail Ru LLC Group, CJSC Comstar-Region ir daugybę kitų. Ateityje bendrovė gali užimti iki 50% šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų rinkos Rusijoje; pagrindinės eksporto kryptys yra NVS šalys. Atsižvelgiant į tai, kad įmonė jau turi projektų, neturinčių analogų pasaulyje, svarstomos galimybės eksportuoti produkciją į Europos šalis.

Vienas iš šių projektų apima kelių gamintojų siųstuvus-imtuvus, leidžiančius juos naudoti įvairių tiekėjų telekomunikacijų įrangoje (iki 5 vienu metu). 2017 m. spalio 19 d. Federalinė intelektinės nuosavybės tarnyba išdavė kompiuterinės programos valstybinės registracijos pažymėjimą „Vieningo SFR+ modulio apibrėžimo perjungimo įrangoje formavimas. įvairių gamintojų“ Fibre Trade kelių tiekėjų siųstuvai-imtuvai padeda sumažinti išlaidas įmonėms, savo sistemose naudojančioms skirtingų gamintojų įrangą, taip pat išvengti papildomų išlaidųįvairių pardavėjų modulių sandėlio priežiūrai (pardavėjas yra prekės ženklo tiekėjas ir savininkas).

Kitas projektas – optiniai moduliai, palaikantys duomenų šifravimo funkcijas.

Kai kurie „teoriniai ekspertai“ mano, kad mikroelektronikos gamyba Rusijoje yra sudėtinga ir neperspektyvi. Iš tiesų tokia gamyba reikalauja didelių finansinių išlaidų ir nuo pat pradžių. Norint įgyvendinti šios srities projektus, mums reikia specialistų, kurie ne tik turėtų gerą specializuotą išsilavinimą ir didelę darbo patirtį, bet ir, pasak Aleksejaus Yunino, didelį norą plėtoti šią sritį Rusijoje. Tačiau buitinių šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų gamyba turi nemažai privalumų.

Esminiai svetimų įrenginių trūkumai yra tai, kad neįmanoma pakeisti programinės įrangos, kad ji atitiktų operatorių reikalavimus, ir tikimybė, kad bus nedeklaruota. funkcionalumą tiekiami įrenginiai. Pigesniems kiniškiems siųstuvams-imtuvams taip pat būdingas didesnis defektų procentas, todėl vartotojai turi mokėti papildomas išlaidas už nekokybiškų modulių grąžinimą/keitimą. Aleksejaus Yunino teigimu, vienas pagrindinių šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų gamybos tikslų – užtikrinti šalies saugumą. Kurdamas jiems produktus ir programinę įrangą Rusijoje, gamintojas apie savo gaminius žino viską ir gali juos valdyti. Šiuo atveju iš tikrųjų galime kalbėti apie atitiktį informacijos saugumas„kibernetinių karų“ ir įsilaužėlių atakų eroje. Kitiems svarbus pranašumas radijo elektronikos gaminių gamyba šalyje reiškia žymiai didesnį lankstumą santykiuose su vidaus klientais visais iškylančiais klausimais.

Pagrindiniai gamyklos produkcijos vartotojai yra pirmaujantys šalies telekomunikacijų operatoriai ir duomenų centrai. Ateityje įmonė turi didelių planų, pavyzdžiui, patenkinti iki 50% poreikių Rusijos rinkašviesolaidiniuose siųstuvuose-imtuvuose ir žengiant į užsienio rinkas. Yra noras tapti importo pakeitimo projekto (ISUI) dalyviu, kuris padės ženkliai padidinti pardavimus iki vietinė rinka. Siųstuvų-imtuvų poreikis tik didės, pavyzdžiui, Rusijoje iki 2024 metų viena ar kita forma 5G tinklus planuojama diegti miestuose, kuriuose gyvena daugiau nei 300 tūkstančių gyventojų, todėl reikės keisti įrangą. bazines stotis ir gerokai išaugęs jų skaičius.

Šviesolaidinės prekybos įrangos bandymai, tarp jų ir pirmaujančių šalies telekomunikacijų operatorių, parodė bendrovės šviesolaidinių siųstuvų-imtuvų konkurencingumą su Europos analogais patikimumo ir funkcionalumo požiūriu.

Be pačių siųstuvų-imtuvų, 2017 metų įmonės kataloguose pristatomi ir kitų rūšių gaminiai: medijos keitikliai, kanalų tankinimo įranga, įranga ilgoms linijoms, pasyvioji įranga.

Šviesolaidiniai siųstuvai-imtuvai

Šviesolaidiniai siųstuvai-imtuvai (FOT) arba optoelektroniniai siųstuvai-imtuvai yra skirti optiniams signalams, perduodamiems šviesolaidinio ryšio linijomis (FOCL), paversti elektriniais signalais, o atgalinius - elektrinius signalus į optinius signalus. VOT poreikis atsirado dar 1990-aisiais, kai buvo pradėti aktyviai diegti šviesolaidinės plačiajuosčio ryšio prieigos tinklai. mobiliojo ryšio operatoriai komunikacijos. Tuo metu buvo atliekami HERE spausdintinės plokštės aktyvioji telekomunikacijų įranga. Tačiau augant tokių įrenginių (jungiklių, multiplekserių, maršrutizatorių, medijos keitiklių) asortimentui, iškilo poreikis atskirti informacijos apdorojimo ir duomenų perdavimo įrenginius. Be to, patys įrenginiai signalams perduoti šviesolaidinėmis jungtimis turi būti vienaip ar kitaip suvienodinti.

Jau gana seniai įvairių gamintojų VOT yra unifikuoti, kompaktiški, keičiami moduliai, montuojami aktyviosios telekomunikacijų įrangos standartizuotose elektros prievaduose. Šis tinklo infrastruktūros kūrimo būdas leidžia optimizuoti išlaidas projektuojant ir, svarbiausia, rekonstruojant optinius tinklus, pavyzdžiui, padidinti duomenų perdavimo spartą, perduodamos informacijos apimtį ir signalo perdavimo šviesolaidinėmis linijomis diapazoną. .

VOT moduliai yra įvairių dizainų – formos faktorių. Šiuo metu plačiausiai naudojami moduliai yra SFP (Small Form-factor Pluggable), parodyta 2 pav. SFP moduliai yra kompaktiški blokai metaliniuose korpusuose, kurie apsaugo modulių elektroninius komponentus nuo elektromagnetinė radiacija ir mechaniniai pažeidimai. Moduliai dažniausiai turi du optinius prievadus – lazerio spinduliuotę (TX – siųstuvas) ir fotodetektorių (RX – imtuvą), užtikrinančius modulio veikimą dviejų bangų režimu (3 pav.). Vienos bangos SFP moduliai turi tik vieną prievadą, o perdavimo krypčiai pakeisti naudojamas multipleksavimo režimas.

Be emiterių ir fotodetektorių, ant modulių spausdintinių plokščių montuojami kiti elektroniniai mazgai ir komponentai – lazerinių diodų valdymo grandinės, signalų keitikliai į tiesinį kodą, fotodiodų poslinkio grandinės, įvairūs stiprintuvai ir filtrai, skaitmeninės stebėjimo grandinės. Modulio plokštėse taip pat yra EEPROM (elektra ištrinama perprogramuojama atmintis) su valdikliu programinė įranga(SFP modulio blokinės schemos variantas parodytas 4 pav.).

Įvairias mechanines ir elektrines VOT charakteristikas lemia ne tarptautiniai standartai, o MSA (Multi-source Agreement) specifikacijos, parengtos įvairių įrangos gamintojų susitarimų pagrindu. Tokiam kelių specifikacijų rengimo proceso „pobūdžiui“ būdingas „neapibrėžtas ratas“ įmonių, dalyvaujančių MSA. Siekiant efektyviai plėtoti MSA specifikacijas, dar 1990 m. JAV buvo sukurtas grupinis (komitetas) Small Form Factor Committee (SFF komitetas), kuris nustatytų formos veiksnius informacijos saugojimo pramonėje. Tarp dešimčių komiteto narių yra didžiausi elektronikos ir kompiuterinės įrangos gamintojai – Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. 2016 m. organizacija pakeitė pavadinimą į SNIA SFF Technology Affiliate. Iki šiol SFF komiteto partneriai, be aukščiau išvardintų, yra kitos pirmaujančios įmonės – Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET ir daugybė kitų (iš viso daugiau nei 50 įmonių). .

Skaidulinės optikos ryšio linijos yra ryšio tipas, kurio metu informacija perduodama optiniais dielektriniais bangolaidžiais, žinomais kaip optinis pluoštas. Šviesolaidis šiuo metu laikomas pažangiausia fizine informacijos perdavimo priemone, taip pat perspektyviausia terpe dideliems informacijos srautams perduoti dideliais atstumais.

Optinių signalų plačiajuostis yra dėl itin didelio nešiklio dažnio. Tai reiškia, kad informaciją galima perduoti optinio ryšio linija maždaug 1,1 Terabit/s greičiu. Tie. Vienas pluoštas vienu metu gali perduoti 10 mln pokalbius telefonu ir milijonas vaizdo signalų. Duomenų perdavimo greitį galima padidinti perduodant informaciją dviem kryptimis vienu metu, nes šviesos bangos gali sklisti nepriklausomai viena nuo kitos viename pluošte. Be to, optinės skaidulos gali plisti šviesos signalai dvi skirtingos poliarizacijos, kurios leidžia padvigubinti pralaidumas optinis ryšio kanalas. Iki šiol optiniu pluoštu perduodamos informacijos tankio riba nepasiekta.

Svarbiausias komponentas yra šviesolaidinis kabelis. Pasaulyje yra kelios dešimtys įmonių, gaminančių įvairios paskirties optinius kabelius. Žymiausi iš jų: AT&T, General Cable Company (JAV); Siecor (Vokietija); BICC kabelis (JK); Les cables de Lion (Prancūzija); Nokia (Suomija); NTT, Sumitomo (Japonija), Pirelli (Italija). Optinių kabelių kaina yra panaši į standartinių "varinių" kabelių kainą. Naudoti šviesolaidinio signalo perdavimą šiuo metu trukdo gana didelė įrangos kaina ir montavimo darbų sudėtingumas.

Norint perduoti duomenis optiniais kanalais, signalai turi būti konvertuojami iš elektrinių į optinius, perduodami ryšio ryšiu, o po to imtuve vėl konvertuojami į elektrinius. Šios transformacijos vyksta siųstuvuose-imtuvuose, kuriuose yra elektroninių komponentų kartu su optiniais komponentais.

Apskritai, optinio kanalo organizavimas yra panašus į IrDA. Reikšmingi skirtumai yra optinių bangų diapazonas ir perduodamų duomenų greitis. Šiuo atžvilgiu puslaidininkiniai lazeriai naudojami kaip emiteriai, o aukšto dažnio fotodiodai – kaip imtuvai. Struktūrinė schema optoelektroninių duomenų imtuvas parodytas fig. 5.19, o pav. 5.20 – duomenų siųstuvas.

Ryžiai. 5.19. Optoelektroninis duomenų imtuvas

Ryžiai. 5.20. Optoelektroninis duomenų siųstuvas

Norint perduoti informaciją šviesolaidiniu kanalu, naudojami du bangų ilgių diapazonai: 1000 ^ 1300 nm (antrasis optinis langas) ir 1500 ^ 1800 nm (trečiasis optinis langas). Šiuose diapazonuose yra mažiausias signalo praradimas linijoje vienam kabelio ilgio vienetui.

Optinėms perdavimo sistemoms gali būti naudojami įvairūs optiniai šaltiniai. Pavyzdžiui, šviesos diodai (LED) dažnai naudojami pigiai vietiniai tinklai trumpam bendravimui. Tačiau plati spinduliuotės spektrinė juosta ir negalėjimas dirbti antrojo ir trečiojo optinio lango bangos ilgiuose neleidžia naudoti šviesos diodų telekomunikacijų sistemose.

Kitaip nei LED, optiškai moduliuotas lazerinis siųstuvas gali veikti trečiajame optiniame lange. Todėl itin tolimoms ir WDM perdavimo sistemoms, kuriose kaina nėra pagrindinis veiksnys, o didelis efektyvumas yra būtinas, naudojamas lazerinis optinis šaltinis. Optiniams ryšio kanalams Įvairių tipų Tiesiogiai moduliuojami puslaidininkiniai lazeriniai diodai turi optimalų sąnaudų ir efektyvumo santykį. Įrenginiai gali veikti ir antrame, ir trečiame optiniame lange.

Visi puslaidininkiniai lazeriniai diodai, naudojami tiesioginei moduliacijai, paprastai turi poreikį DC poslinkis, skirtas nustatyti signalo perdavimo veikimo tašką ir moduliavimo srovę. Poslinkio srovės ir moduliavimo srovės dydis priklauso nuo lazerinio diodo charakteristikų ir gali skirtis priklausomai nuo tipo ir viena nuo kitos to paties tipo viduje. Projektuojant siųstuvo bloką reikia atsižvelgti į šių charakteristikų svyravimo diapazoną priklausomai nuo laiko ir temperatūros. Tai ypač pasakytina apie ekonomiškai naudingesnius neaušinamus puslaidininkinių lazerių tipus. Iš to išplaukia, kad lazerio tvarkyklė turi sukurti poslinkio srovę ir moduliavimo srovę, kurios pakaktų, kad skirtingi optiniai siųstuvai su platų lazerinių diodų diapazoną veiktų ilgą laiką ir esant skirtingoms temperatūroms.

Norint kompensuoti prastėjantį lazerinio diodo veikimą, naudojamas automatinis galios valdymo (APC) įrenginys. Jame naudojamas fotodiodas, kuris lazerio šviesos energiją paverčia proporcinga srove ir tiekia ją lazerio tvarkyklei. Remdamasis šiuo signalu, tvarkyklė sukuria poslinkio srovę į lazerinį diodą, kad šviesos galia išliktų pastovi ir atitiktų iš pradžių nustatytą. Tai palaiko optinio signalo „amplitudę“. APC grandinėje esantis fotodiodas taip pat gali būti naudojamas automatiniam moduliacijos valdymui (AMC).

Sinchronizavimo atkūrimui ir konvertavimui į serijinį formatą reikalingi laikrodžio impulsai, kurie turi būti susintetinti. Šis sintezatorius taip pat gali būti integruotas į lygiagretųjį nuoseklųjį keitiklį ir paprastai turi fazinio užrakto kilpos grandinę. Sintezatorius vaidina svarbų vaidmenį optinio ryšio sistemos siųstuve.

Optiniai imtuvai aptinka optiniu kabeliu perduodamus signalus ir paverčia juos elektriniais signalais, kurie vėliau sustiprina, atkuria formą ir sinchronizuoja signalus. Atsižvelgiant į įrenginio duomenų perdavimo spartą ir sistemos specifiką, duomenų srautas gali būti konvertuojamas iš nuoseklaus į lygiagretų formatą. Pagrindinis komponentas, kuris po stiprintuvo patenka į priėmimo įrenginį, yra laikrodžio ir duomenų atkūrimo (CDR) grandinė. CDR atlieka laikrodį, nusprendžia įeinančio signalo amplitudės lygį ir sukuria atkurtą duomenų srautą.

Yra keletas būdų, kaip palaikyti sinchronizaciją (išorinis SAW filtras, išorinio valdymo laikrodžio signalas ir kt.), tačiau tik integruotas požiūris gali veiksmingai išspręsti šią problemą. Fazinio užrakto kilpos (PLL) naudojimas yra neatsiejama laikrodžio impulsų sinchronizavimo su duomenų srautu dalis, o tai užtikrina, kad laikrodžio signalas būtų suderintas su duomenų žodžio viduriu.

LFO-1 serijos lazeriniai moduliai (5.15 lentelė) gaminami naudojant itin efektyvius MQW InGaAsP/InP ir AlGaInP/GaAs lazerinius diodus ir yra standartiniuose neaušinamiuose koaksialiuose paketuose su vienmodžiu arba daugiamodiu optiniu pluoštu. Kai kurie modeliai kartu su neaušinama versija gali būti gaminami DIL-14 tipo korpusuose su įmontuotu mikrošaldytuvu ir termistoriumi. Visi moduliai turi platų darbinių temperatūrų diapazoną, didelį radiacinės galios stabilumą, daugiau nei 500 tūkstančių valandų eksploatavimo laiką ir yra geriausi šaltiniai spinduliuotė skaitmeninėms (iki 622 Mbit/s) optinio ryšio linijoms, optiniams testeriams ir optiniams telefonams.

Radiacijos galia, (mW)	Bangos ilgis, (nm)	tich. skaidulų	Mikro šaldytuvas	Korpuso tipas

PD-1375 serijos fotodetektorių moduliai (5.16 lentelė), skirti 1100–1650 nm spektriniam diapazonui, yra pagaminti InGaAs PIN fotodiodų pagrindu ir galimi neaušinami vienmodžiai (modelis PD-1375s-ip) arba daugiamodiai ( PD-1375m-ip), optinio pluošto, taip pat „optinio lizdo“ tipo korpuse, skirtame jungtims su SM ir MM skaidulomis, užbaigtomis „FC/PC“ jungtimi (modelis PD-1375-ir). Moduliai pasižymi plačiu veikimo temperatūrų diapazonu, dideliu spektriniu jautrumu, mažomis tamsiosiomis srovėmis ir yra skirti veikti analoginėse ir skaitmeninėse šviesolaidinio ryšio linijose, kurių informacijos perdavimo sparta siekia iki 622 Mbit/s.

Bangos ilgis, (nm)	tich. skaidulų	Jautrumas (A/W)	Priėmimo greitis (Mbit/s)	Korpuso tipas


				"lizdas"

MAXIM sukurtas mikroschemų rinkinys siųstuvams-imtuvams leidžia konvertuoti į SDH/SONET optinio perdavimo sistemas. SDH yra Europos standartas šviesolaidiniam duomenų perdavimui. SONET yra standartas, apibrėžiantis greitį, signalus ir sąsajas sinchroniniam duomenų perdavimui didesniu nei vieno gigabito per sekundę greičiu šviesolaidiniu tinklu.

Stiprintuvai MAX3664 ir MAX3665 (5.21 pav.) fotodiodo jutiklio srovę paverčia įtampa, kuri sustiprinama ir siunčiama į išėjimą kaip diferencinis signalas. Be fotosrovės stiprintuvo, mikroschemose yra Atsiliepimas kompensuoti pastovią dedamąją, kuri priklauso nuo fotodetektoriaus tamsiosios srovės stiprumo ir pasižymi labai žema temperatūra ir laiko stabilumu. Tipiška schema MAX3665 įjungimas parodytas pav. 5.22. Pagrindinis šių stiprintuvų tikslas – atkurti elektrinio signalo amplitudę ir perduoti atkurtą signalą tolesniam apdorojimui.

MAX3675 (MAX3676) lustas atkuria laikrodžio signalus iš gauto duomenų srauto ir juos laiko. Funkcinė diagrama MAX3676 parodytas pav. 5.23. Signalų apdorojimo algoritmai šiuose įrenginiuose yra daug sudėtingesni. Dėl signalo konvertavimo kartu su skaitmeninio duomenų srauto atkūrimu išgaunamas sinchronizacijos signalas, būtinas tolesniam teisingam apdorojimui. Tipiška MAX3676 prijungimo schema parodyta pav. 5.24. MAX3676 gauna signalą iš foto srovės stiprintuvo ir konvertuoja signalą į išvesties diferencinius duomenis ir laikrodžio signalus standartiniais loginiais lygiais. Reikia atsižvelgti į tai, kad visos šios konversijos atliekamos su signalais, gaunamais serijiniu formatu labai dideliu greičiu.

Ryžiai. 5.21. Fotosrovės stiprintuvo MAX3665 funkcinė schema

Ryžiai. 5.22. Įprasta MAX3665 prijungimo schema

Ryžiai. 5.23. MAX3676 funkcinė schema

Ryžiai. 5.24. Įprasta MAX3676 prijungimo schema

Norėdami perduoti signalus, sugeneruotus dėl priėmimo per standartines sąsajas, MAXIM siūlo MAX3680 ir MAX3681, tai yra nuosekliojo ir lygiagretaus kodo keitikliai. MAX3680 konvertuoja 622 Mbps nuoseklųjį duomenų srautą į 78 Mbps aštuonių bitų žodžių srautą. Duomenų ir laikrodžio išvestis suderinama su TTL lygiais. Energijos sąnaudos – 165 mW su 3,3V maitinimo šaltiniu. MAX 3681 konvertuoja nuoseklųjį duomenų srautą (622 Mbps) į 155 Mbps keturių bitų žodžių srautą. Jo diferencialiniai duomenys ir laikrodis palaiko LVDS sąsajos žemos įtampos diferencinį signalą (5.25 pav.).

Lustas MAX3693 (5.26 pav.) keturis LVDS duomenų srautus, perduodamus 155 Mbit/s greičiu, paverčia nuosekliu 622 Mbit/s greičiu. Perdavimui reikalingi laikrodžio impulsai sintezuojami naudojant įmontuotą fazinio blokavimo kilpą, kurioje yra įtampa valdomas generatorius, kilpinio filtro stiprintuvas ir fazinio dažnio detektorius, kuriam reikalinga tik išorinė laikrodžio nuoroda. Naudojant 3,3 V maitinimo šaltinį, energijos suvartojimas yra 215 mW. Nuosekliųjų duomenų išvesties signalai yra standartiniai teigiamo emiterio sujungti loginiai diferencialiniai signalai.

Pagrindinė lazerio tvarkyklės MAX3669 užduotis (5.27 pav.) – tiekti poslinkį ir moduliuojančią srovę, kad būtų galima tiesiogiai moduliuoti lazerinio diodo išvestį. Siekiant didesnio lankstumo, diferencialiniai įėjimai priima PECL duomenų srautus, taip pat diferencinės įtampos svyravimus iki 320 mV nuo smailės iki maksimumo, kai Vcc = 0,75 V. Pakeitus išorinį rezistorių tarp BIASSET kaiščio ir žemės, galima reguliuoti poslinkio srovę nuo 5 iki 90 mA, o rezistorius tarp MODSET kaiščio ir žemės gali reguliuoti moduliacijos srovę nuo 5 iki 60 mA. Tipiška MAX3669 prijungimo prie lazerio modulio schema parodyta Fig. 5.28. Duomenys gaunami lygiagrečiu 4 bitų kodu ir MAX3693 keitikliu, naudojant laikrodžio signalus, konvertuojami į serijinius duomenis. Iš šio keitiklio signalai nuosekliuoju formatu perduodami į lazerio tvarkyklė MAX3669, kuris generuoja moduliacinį signalą su reikalingais parametrais lazerinio diodo spinduliuotei valdyti.

Gana išsamų medžiagų pasirinkimą apie šių komponentų naudojimą galite rasti svetainėje www.rtcs.ru, Rainbow Technologies, oficialus MAXIM platintojas NVS šalyse.

Ryžiai. 5.25. Optinio imtuvo prijungimas prie duomenų magistralės naudojant LVDS sąsają

Ryžiai. 5.26. MAX3693 funkcinė schema

Ryžiai. 5.27. MAX3669 funkcinė schema

MAXIM taip pat gamina MAX38xx serijos IC rinkinį šviesolaidinei sąsajai, kurios našumas yra 2,5 Gbit/s, sukurti. Pavyzdžiui, lazerio tvarkyklė su automatinis valdymas moduliacija MAX3865 (5.29 pav.) pasižymi šiomis išskirtinėmis savybėmis:

Vienpolio maitinimo įtampa 3,3 arba 5 V;

Sąnaudos 68 mA

Darbas su našumu iki 2,5 Gbps (NRZ);

Vadovaujamas grįžtamasis ryšys;

Programuojamos poslinkio ir moduliavimo srovės;

Krintančių/kylančių kraštų trukmė 84 ps;

Moduliacinių ir poslinkių srovių stebėjimas;

Gedimų detektorius;

ESD apsauga.