Juri Petropavlovski

2017. aasta juunis alustati Venemaal teist tüüpi kõrgtehnoloogiliste toodete tootmist - ettevõte Fibre Trade LLC käivitas Novosibirskis kiudoptiliste transiiverite tootmise tehase. Ettevõtte enda ja teiste selle valdkonna ekspertide arvamuse kohaselt on see esimene ja seni ainuke tehas, kus on Venemaal selliste seadmete masstootmise täistsükkel. Tuleb märkida, et optoelektrooniliste komponentide, sealhulgas optiliste transiiverite arendamise ja tootmisega tegelevad Venemaal ka teised ettevõtted, näiteks FTI-Optronik Peterburist. A. F. Ioff Vene akadeemia Teadused. Samuti tuleks lugejatele meelde tuletada, et mitte kõigil, isegi maailma juhtivatel elektroonikafirmadel, pole oma mikroelektroonikat ja muid elektroonikakomponente toota. Ettevõtteid, kellel pole oma tootmist, nimetatakse Fablessi ettevõteteks; neile mõeldud mikroelektroonikat toodavad spetsialiseerunud ettevõtted (valukojad-ettevõtted) tellimuste alusel.

Enne fiiberoptiliste transiiverite omaduste kaalumist anname mõned andmed ettevõtte enda kohta. Privaatne firma Fibre Trade LLC asutas 2010. aastal Novosibirskis Aleksei Valentinovitš Yunin, sündinud 1974. aastal (joonis 1), kes varem töötas Novotelecomis ja Vimpelcomis. Ettevõtte põhitegevuseks oli sel ajal telekommunikatsiooniseadmete tarnimine Venemaa turule. 2012. aastal omistati ettevõttele arendusorganisatsiooni FCRD kood vastavalt standardile GOST 2.201-80 (muudetud 2011. aastal), mis võimaldas alustada toodete arendamist ja disainimist oma kaubamärgi FiberTrade (FT) all.

Praktiline töö transiiverite tootmise loomisel algas 2015. aastal ja lõppes 2017. aastal tehase käivitamisega. Selle aja jooksul on lahendatud keerulised ülesanded 7. klassi puhaste ruumide loomisel ja maailma juhtivate tootjate ülitäpse katseseadmete paigaldamisel. Projekti rahastamine (umbes 40 miljonit rubla) viidi läbi Aleksei Yunini omavahendite ja teiste erainvestorite arvelt, samas kui tehase loomise protsessi ei kaasatud ühtegi kolmandat osapoolt. Eeldatav tootmismaht on 960 tuhat transiiverit aastas ja tulu - 3,8-4,2 miljardit rubla aastas. Tagasimakse on planeeritud 2020. aastaks.

2018. aasta lõpuks on plaanis suurendada ettevõtte töötajate arvu 70 inimeseni (praegu töötab 22 arendusinseneri ning 23 tootmisinseneri ja muid spetsialiste). Kuna ettevõtte profiilis puuduvad kogemustega kvalifitseeritud spetsialistid, kaalutakse võimalust meelitada ülikoolilõpetajaid täiendõppega.

Praegu teeb ettevõte alalist koostööd juhtivate telekommunikatsiooni- ja IT-ettevõtetega, sealhulgas PJSC VimpelCom, OJSC MegaFon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, Vkontakte LLC, Mail Ru LLC Group, CJSC "Comstar-Region" ja mitmed teised. Tulevikus võib ettevõte hõivata kuni 50% kiudoptiliste transiiverite turust Venemaal; peamised ekspordisuunad on SRÜ riigid. Arvestades asjaolu, et ettevõttel on juba projekte, millel maailmas analooge pole, kaalutakse võimalust eksportida tooteid Euroopa riikidesse.

Üks neist projektidest sisaldab mitme tootjaga transiivereid, mis võimaldavad neid kasutada erinevate tarnijate telekommunikatsiooniseadmetes (kuni 5 korraga). 19. oktoober 2017 föderaalteenistus eest intellektuaalne omand väljastas arvutiprogrammi riikliku registreerimise tunnistuse "SFR + mooduli ühtse määratluse kujundamine lülitusseadmetes erinevad tootjad". Fibre Trade'i mitme müüjaga transiiiverid võimaldavad ettevõtetel vähendada kulusid kasutades oma süsteemides erinevate tootjate seadmeid, samuti vältida lisakulusid erinevate tarnijate moodulite lao ülalpidamiseks (müüja – tarnija ja kaubamärgi omanik).

Teine projekt on andmete krüptokaitse toega optilised moodulid.

Mõned "ekspertide teoreetikud" peavad mikroelektroonika tootmist Venemaal keeruliseks ja vähetõotavaks. Tõepoolest, selline tootmine nõuab suuri finantskulusid ja seda juba algusest peale. Selle valdkonna projektide elluviimiseks on vaja spetsialiste, kellel on lisaks heale eriharidusele ja suurele töökogemusele ka Aleksei Yunini sõnul suur soov seda valdkonda Venemaal arendada. Sellegipoolest on kodumaiste fiiberoptiliste transiiverite tootmisel mitmeid eeliseid.

Võõrseadmete põhilisteks puudusteks on võimatus muuta tarkvara vastavalt operaatorite nõudmistele ja deklareerimata jätmise tõenäosus. funktsionaalsust tarnitud seadmeid. Odavamaid Hiina transiivereid iseloomustab ka suurem defektide protsent, mis nõuab tarbijatelt lisakulusid defektsete moodulite tagastamisel/vahetamisel. Aleksei Yunini sõnul on fiiberoptiliste transiiverite tootmise üks peamisi eesmärke riigi julgeoleku tagamine. Venemaal neile tooteid ja tarkvara arendades teab tootja oma toodetest sõna otseses mõttes kõike ja oskab neid kontrollida. Sel juhul saame tegelikult rääkida vastavusest infoturbe kübersõja ajastul ja häkkerite rünnakud. Raadioelektroonikatoodete tootmise oluline eelis riigis on palju suurem paindlikkus suhetes kodumaiste klientidega kõigis esilekerkivates küsimustes.

Tehase toodete peamised tarbijad on riigi juhtivad sideoperaatorid ja andmekeskused. Tulevikus on ettevõttel suured plaanid, näiteks katta kuni 50% Venemaa turu vajadustest fiiberoptiliste transiiverite osas ja siseneda välisturgudele. Soovitakse saada impordi asendamise projekti (IMVEI) liikmeks, mis aitab oluliselt suurendada müüki siseturul. Vajadus transiiverite järele ainult suureneb, näiteks Venemaal plaanitakse 2024. aastaks 5G võrgud ühel või teisel kujul kasutusele võtta üle 300 tuhande elanikuga linnades, mis eeldab tugijaama seadmete väljavahetamist ja nende arvu märkimisväärne suurenemine.

Fiber Trade seadmete testid, sealhulgas riigi juhtivate poolt läbi viidud testid, on näidanud ettevõtte fiiberoptiliste transiiverite konkurentsivõimet Euroopa kolleegidega töökindluse ja funktsionaalsuse osas.

Ettevõtte 2017. aasta kataloogides on lisaks tegelikele transiiveritele ka muud tüüpi tooted: meediumimuundurid, kanalite sulgemisseadmed, pikkade liinide seadmed, passiivseadmed.

Fiiberoptilised transiiverid

Fiiberoptilised transiiverid (FOTS) ehk optoelektroonilised transiiverid on mõeldud fiiberoptiliste sideliinide (FOCL) kaudu edastatavate optiliste signaalide teisendamiseks elektrilisteks signaalideks ja vastupidi – elektrilised signaalid optilisteks. Vajadus VOT järele tekkis juba 1990. aastatel, kui hakati aktiivselt kasutusele võtma fiiberoptiliste võrkude lairibajuurdepääsu võrgu kaudu ja mobiilsideoperaatoridühendused. Sel ajal tehti WOT-d trükkplaadid aktiivsed telekommunikatsiooniseadmed. Seoses selliste seadmete (lülitid, multiplekserid, ruuterid, meediamuundurid) valiku kasvuga tekib aga vajadus infotöötlus- ja andmeedastusseadmed eraldada. Veelgi enam, seadmed signaalide edastamiseks üle FOCL-i ühendamise eesmärgil peavad olema ühel või teisel viisil standarditud.

Erinevate tootjate BOT-id on juba pikka aega olnud ühtsed kompaktsed pistikmoodulid, mis on paigaldatud aktiivsete telekommunikatsiooniseadmete standardiseeritud elektriportidesse. Selline lähenemine võrgutaristu loomisele võimaldab optimeerida kulusid optiliste võrkude projekteerimisel ja, mis kõige tähtsam, rekonstrueerimisel, näiteks suurendada andmeedastuskiirust, edastatava teabe hulka ja signaali ulatust. edastamine FOCL-i kaudu.

BOT-mooduleid toodetakse erineva kujundusega – vormiteguritega. SFP (Small Form-factor Pluggable) moodulid on praegu kõige laialdasemalt kasutatavad, näidatud joonisel 2. SFP moodulid on kompaktsed moodulid metallist korpused, pakkudes moodulite elektrooniliste komponentide kaitset elektromagnetkiirguse ja mehaanilised kahjustused. Moodulitel on tavaliselt kaks optilist porti - laseremitter (TX - saatja) ja fotodetektor (RX - vastuvõtja), mis tagavad mooduli töö kahelaine režiimis (joonis 3). Ühe lainepikkusega SFP moodulitel on ainult üks port, samas kui multipleksimist kasutatakse edastussuuna muutmiseks.

Moodulite trükkplaatidele paigaldatakse lisaks emitteritele ja fotodetektoritele ka muud elektroonikakomponendid ja komponendid - laserdioodi juhtahelad, signaali muundurid lineaarkoodiks, fotodioodi eelpingeskeemid, erinevad võimendid ja filtrid, digitaalsed ahelad jälgimine. Moodulplaadid sisaldavad ka juhtseadmega EEPROM-i (elektriliselt kustutatav ümberprogrammeeritav mälu). tarkvara(SFP mooduli plokkskeemi variant on näidatud joonisel 4).

Erinevad mehaanilised ja elektrilised omadused BOT ei ole määratletud rahvusvaheliste standarditega, vaid MSA (Multi-source Agreement) spetsifikatsioonidega, mis on välja töötatud erinevate seadmetootjate vaheliste lepingute alusel. Seda mitme spetsifikatsiooni väljatöötamise protsessi "olemust" iseloomustab MSA lepingutes osalevate ettevõtete "määramatu hulk". MSA spetsifikatsioonide tõhusaks väljatöötamiseks loodi 1990. aastal USA-s rühm (komitee) Small Form Factor Committee (SFF Committee), et määrata kindlaks teabesalvestustööstuse vormitegurid. Kümnete komisjoniliikmete hulgas on suurimad tootjad elektroonika ja arvutitehnoloogia- Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. 2016. aastal muutis organisatsioon oma nime SNIA SFF Technology Affiliate'iks. Praeguseks on SFF-i komitee partneriteks lisaks eelpool nimetatutele ka teised juhtivad ettevõtted - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET ja mitmed teised (kokku üle 50 ettevõtte) .

Uurisime, millised on SFP ja SFP + vormiteguri optilised transiiverid üldiselt. Selles sooviksime lähemalt uurida mõnda peenemat punkti.

Eelkõige keskendume transiiverite klassifitseerimisele optilise pistiku tüübi, spektraaljaotusega multipleksimise standardite ja tehnoloogia järgi.

Kaabli kärpimine

SFP moodulitega ühendamiseks mõeldud optiline kaabel tuleb ühendada LC (Lucent/Little/Local Connector) või SC (abonent/ruut/standardne pistik) pistikuga.

Vastavalt sellele on moodulid saadaval kahte tüüpi kaablipistikutega: SC ja LC.

Siin tuleb märkida, et SFP ja SFP+ vormingute kahekiulised optilised transiiverid on peaaegu alati varustatud LC-pistikuga, kuna SC on suurem ja kaks sellist pistikut ei mahu dupleksmoodulisse. SC kasutamine on võimalik ainult ühe kiu puhul.

SC on üks esimesi keraamilisi pistikuid, mis on loodud hõlbustama optiliste kaablite ühendamist erinevate seadmetega ning kaitsma läbilõigatud kaablit saastumise ja mehaaniliste kahjustuste eest. Arvestades optilise kaabli kiudude mikroskoopilist paksust, võib isegi üks tolmukübe põhjustada märkimisväärset sidekvaliteedi halvenemist või ühenduse katkemist.

LC-pistiku töötas välja Lucent SC-ga võrreldes. See on poole väiksem ja sellel on äratõmmatav osa, mis hõlbustab optiliste kaablite käsitsemist suure tihedusega ühendustes/kiududes.

Üldiselt lubavad Etherneti standardid kasutada nii ühte kui ka teist pistikut, kuid enamik tootjaid paigaldab oma moodulitele endiselt LC-pistikuid. Isegi ühe kiuga SFP WDM-moodulid, mis on alati olnud standardvarustuses SC-pistikuga, on nüüd saadaval ka LC-pistikuga.

Lisateavet optiliste pistikute kohta leiate sellest artiklist.

Standardid

Optilised transiiverid töötavad Etherneti võrgud ja seetõttu peavad need vastama ühele asjakohastest standarditest. Mugavuse huvides oleme tabelis olevate parameetrite kohta kokku võtnud.

Vastuvõtu-edastuskiirus	Standard		Standard	Kiudude arv	kiu tüüp	Emitter lainepikkus, nm
					multirežiim, täisdupleks
					multirežiim, pooldupleks koos garanteeritud kokkupõrketuvastusega
	TIA/EIA-785-1-2002				mitmerežiimiline
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					mitmerežiimiline
					ühe režiimiga
					mitmerežiimiline
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					mitmerežiimiline
					mitmerežiimiline	1275, 1300, 1325, 1350
					ühe režiimiga	1275, 1300, 1325, 1350
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					mitmerežiimiline
					mitmerežiimiline
					ühe režiimiga
					ühe režiimiga
					mitmerežiimiline
					ühe režiimiga	1295, 1300, 1305, 1310
					ühe režiimiga	1295, 1300, 1305, 1310

Ühemoodilise optilise kiu läbipaistvusaknad

Valdav enamus kaasaegsetest optilistest kaablitest kuulub SMF G.652 standardile erinevad versioonid. Uusim versioon standard, G.652 (11/16) ilmus 2016. aasta novembris. Standard kirjeldab nn standardset ühemoodilist kiudu.

Valguse edastamine läbi optilise kiu põhineb täieliku sisemise peegelduse põhimõttel erineva optilise tihedusega kandjate liidesel. Rakendamiseks see põhimõte, on kiud valmistatud kahe- või mitmekihilisena. Valgust juhtivat südamikku ümbritsevad läbipaistvate kestade kihid, mis on valmistatud madalama murdumisnäitajaga materjalidest, mille tõttu toimub kihi piiril täielik peegeldus.

Optilist kiudu kui ülekandevahendit iseloomustab sumbumine ja hajumine. Sumbumine on signaali võimsuse kadu kiu läbimise ajal, väljendatuna kaotuse tasemena vahemaa kilomeetri kohta (dB / km). Sumbumine sõltub edastuskandja materjalist ja saatja lainepikkusest. Neeldumisspektri sõltuvus lainepikkusest sisaldab mitmeid minimaalse sumbumisega piike. Just need punktid graafikul, mida nimetatakse ka läbipaistvusakendeks või telekommunikatsiooniakendeks, valiti emitterite valiku aluseks..

Ühemoodilise kiu läbipaistvusakent on kuus:

• O-riba (originaal): 1260-1360 nm;
• E-riba (laiendatud): 1360-1460 nm;
• S-riba ( Lühike lainepikkus: 1460-1530 nm;
• C-riba ( Tavaline): 1530-1565 nm;
• L-riba ( pikk lainepikkus: 1565-1625 nm;
• U-riba ( Ülipikk lainepikkus: 1625-1675 nm.

Lähenemas kiudude omadusi igas vahemikus võib pidada ligikaudu samaks. Läbipaistvuse tipp on, tavaliselt, pika laine otsa E-bänd . Spetsiifiline sumbumine sisse O-riba umbes poolteist korda kõrgem kui S- ja C-ribas , spetsiifiline kromaatiline dispersioon – vastupidi, on lainepikkusel 1310 nm ja nullist üle nulli C-riba.

Algselt kasutati optilise kaabli abil dupleksühenduse korraldamiseks kiudude paare, millest igaüks vastutab oma edastussuuna eest. See on mugav, kuid raiskav, arvestades paigaldatava kaabli ressursse. Selle probleemi tasandamiseks töötati välja spektraaljaotusega multipleksimise ehk teisisõnu lainemultipleksimise tehnoloogia.

Lainemultipleksimise tehnoloogiad, WDM/CWDM/DWDM

WDM

WDM-tehnoloogia keskmes on lainepikkusjaotusega multipleksimine mitme erineva valguse pikkusega valgusvoo edastamine ühe kiu kaudu.

Põhiline WDM-tehnoloogia võimaldab luua ühe dupleksühenduse, kõige sagedamini kasutatava lainepaariga 1310/1550 nm, vastavalt O- ja C-ribalt. Tehnoloogia rakendamiseks kasutatakse paari "peegel" mooduleid, millest üks on 1550 nm saatja ja 1310 nm vastuvõtjaga, teine, vastupidi, 1310 nm saatja ja 1550 nm vastuvõtjaga.

Mõlema kanali lainepikkuste erinevus on 240 nm, mis võimaldab eristada mõlemat signaali ilma spetsiaalseid tuvastamisvahendeid kasutamata. Peamiselt kasutatav paar 1310/1550 võimaldab luua stabiilseid ühendusi kuni 60 km kaugusel.

Harvadel juhtudel kasutatakse ka läbipaistvusakende paare 1490/1550, 1510/1570 ja muid võimalusi, mille spetsiifiline sumbumine on O-riba suhtes madalam, mis võimaldab korraldada rohkem "kaugmaa" ühendusi. Lisaks ilmneb kombinatsioon 1310/1490, kui kaabeltelevisiooni signaali edastatakse paralleelselt andmetega lainepikkusel 1550 nm.

CWDM

Järgmine arendusetapp oli Coarse WDM, CWDM, jämespektraalne multipleksimine. CWDM võimaldab teil edastada kuni 18 andmevoogu lainepikkuste vahemikus 1270–1610 nm sammuga 20 nm.

CWDM-moodulid on enamikul juhtudel kahekiulised. On olemas BiDi, kahesuunalised SFP CWDM moodulid, milles vastuvõtt ja edastamine käivad üle ühe kiu, kuid Ukrainas on need müügil siiski üsna haruldased.

SFP ja SFP+ CWDM saatjad (moodulid) edastavad ühel kindlal lainepikkusel.

Selliste moodulite vastuvõtja on lairiba, see tähendab, et see võtab vastu signaali mis tahes lainepikkusel, mis võimaldab teil korraldada ühe duplekskanali mis tahes kahe mooduliga, mis on sertifitseeritud CWDM-i järgimiseks. Mitme kanali samaaegseks edastamiseks kasutatakse passiivseid multipleksereid-demultipleksereid, mis koguvad andmevoogusid “värvilistest” SFP moodulitest (millel igaühel on oma lainepikkusega saatja) üheks kiireks edastamiseks kiu kaudu ja analüüsivad need üksikuteks voogudeks. lõpp-punktis. Vastuvõtjate mitmekülgsus tagab võrgu loomisel suurema paindlikkuse.

DWDM

Senine uusim arendus - tihe WDM (DWDM), tihe spektraalne multipleksimine, võimaldab teil korraldada kuni 24 ja eritellimusel valmistatud süsteemides - kuni 80 duplekssidekanalit lainepikkuste vahemikus 1528,77-1563,86 nm sammuga 0, 79-0,80 nm.

Loomulikult, mida tihedam on kanalite paigutus, seda rangemaks muutuvad tolerantsid emitterite valmistamisel. Kui tavaliste moodulite puhul on lainepikkuse viga 40 nm piires, siis WDM-transiiverite puhul vähendatakse seda viga 20-30 nm-ni, CWDM-i puhul on see juba 6-7 nm ja DWDM-i puhul ainult 0,1 nm. Mida väiksemad on tolerantsid, seda kallim on emitterite tootmine.

Vaatamata seadmete palju kõrgemale hinnale on DWDM-il CWDM-i ees järgmised olulised eelised:
1) üle kanda märgatavalt rohkem kanalid ühel kiul;
2) ülekanne rohkem kanalid pikkade vahemaade tagant, kuna DWDM töötab kõige läbipaistvamas vahemikus (1525–1565 nm).

Lõpetuseks tuleb mainida, et erinevalt algsest WDM-i standardist saab CWDM-is ja DWDM-is iga üksik kanal edastada andmeid nii kiirusega 1 Gb/s kui ka 10 Gb/s. Omakorda 40 Gb ja 100 Gb Etherneti standardeid rakendatakse mitme 10 Gb kanali ribalaiuse kombineerimisel.

Mis on OADM-moodulid ja WDM-filtrid (jagajad)?

Hoolimata kaashääliku nimetusest ei ole OADM-moodul optiline transiiver, vaid pigem optiline filter, üks multiplekserite tüüpidest.

Pildil: OADM moodul.

Vahepunktides andmevoogude eraldamiseks kasutatakse optilise lisamise tilga multipleksori (OADM) sõlmi. OADM, muidu Add-Drop moodul, on optiline seade, mis paigaldatakse optilise kaabli pilusse ja võimaldab filtreerida kahte andmevoogu ühisest kiirest. OADM, nagu kõik multiplekserid, erinevalt SFP ja SFP + transiiveritest on passiivsed seadmed, seega ei vaja nad toiteallikat ja neid saab paigaldada mis tahes tingimustes, kuni kõige raskemateni. Õigesti planeeritud OADM pakett võimaldab ilma lõppmultiplekserita hakkama saada ja andmevooge vahepunktidesse "jaotada".

OADM-i puuduseks on nii eraldatud kui ka transiitsignaalide võimsuse vähenemine ja seega ka stabiilse edastuse maksimaalne ulatus. Erinevate allikate kohaselt on võimsuse vähendamine igal Add-Dropil 1,5–2 dB.

Veelgi lihtsustatud seade, WDM-filter, võimaldab eraldada kogu voost ainult ühe kindla lainepikkusega kanali. Seega on võimalik OADM-i analooge kokku panna suvaliste paaride põhjal, mis suurendab võrgu ehitamise paindlikkust maksimaalselt.

Pildil: WDM filter (jagaja).

WDM-filtrit saab kasutada nii WDM-i kui ka CWDM-i, DWDM-multipleksimisega võrkudes.
Nii nagu CWDM, põhineb ka DWDM-i spetsifikatsioon OADM-i ja filtrite kasutamisel.

Mitme allika lepingud (MSA)

Sageli näete SFP ja SFP + transiiverite kaasasolevas dokumentatsioonis teavet MSA toe kohta. Mis see on?

MSA-d on tööstusharu kokkulepped moodulite tootjate vahel, mis tagavad erinevate ettevõtete transiiverite ja võrguseadmete ots-otsa ühilduvuse ning et kõik toodetud transiiverid vastavad üldtunnustatud standarditele. MSA-ga ühilduvate SFP-portide paigaldamine seadmetesse laiendab ühilduvate moodulite valikut ja tagab konkurentsivõimelise turu vahetatavatele toodetele.

MSA for SFP/SFP+ määras järgmised parameetrid:

1. Mehaaniline liides:

• mooduli mõõtmed;
• pistikute mehaanilise ühendamise parameetrid plaadiga;
• elementide paigutamine trükkplaadile;
• pingutus, vajalik mooduli sisestamiseks pessa/eemaldamiseks;
• märgistamisstandardid.

2. Elektriline liides:

• pinout;
• toitevalikud;
• ajastused ja I/O signaalid.

3. Tarkvaraliides:

• PROM-kiibi tüüp;
• andmevormingud ja eelseadistatud püsivara väljad;
• I2C juhtliidese parameetrid;
• DDM funktsioonid ( digitaaldiagnostika jälgimine).

Praeguseks sisaldavad SFP/SFP+ vormingumoodulid kolme SNIA SFF komitee välja antud MSA spetsifikatsiooni, mida enamik turuosalisi on kohustunud järgima:
SFP – allalaadimine pdf-vormingus
SFP+ – allalaadimine pdf-vormingus
DDM – allalaadimine pdf-vormingus

SFP, SFP+, XFP moodulid tehniline kirjeldus(rus.) Lae alla pdf-vormingus

veebisait

Kiudoptilised sideliinid on teatud tüüpi side, mille käigus teavet edastatakse optiliste dielektriliste lainejuhtide kaudu, mida nimetatakse "optiliseks kiuks". Optilist kiudu peetakse praegu kõige arenenumaks füüsiliseks teabeedastusvahendiks, aga ka kõige lootustandvamaks meediumiks suurte teabevoogude edastamiseks pikkade vahemaade taha.

Lairiba optilised signaalid on tingitud ülikõrgest kandesagedusest. See tähendab, et teavet saab optilise sideliini kaudu edastada kiirusega umbes 1,1 Terabit/s. Need. Üks kiud suudab korraga edastada 10 miljonit. telefonivestlused ja miljon videosignaali. Andmeedastuskiirust saab suurendada, edastades teavet korraga kahes suunas, kuna valguslained võivad levida ühes kius üksteisest sõltumatult. Lisaks võivad optilises kius levida kaks valgussignaali. erinevad polarisatsioonid, mis kahekordistub läbilaskevõime optiline sidekanal. Tänaseks ei ole valguskiu kaudu edastatava teabe tiheduse piir saavutatud.

Kõige olulisem komponent on fiiberoptiline kaabel. Maailmas on mitukümmend ettevõtet, mis toodavad erinevatel eesmärkidel optilisi kaableid. Tuntuimad neist on: AT&T, General Cable Company (USA); Siecor (Saksamaa); BICC kaabel (UK); Les cables de Lion (Prantsusmaa); Nokia (Soome); NTT, Sumitomo (Jaapan), Pirelli (Itaalia). Optiliste kaablite maksumus on vastavuses tavaliste "vask" kaablite maksumusega. Fiiberoptiliste signaaliedastusvahendite kasutamist piiravad endiselt seadmete suhteliselt kõrge hind ja paigaldustööde keerukus.

Andmete edastamiseks optiliste kanalite kaudu tuleb signaalid elektrilistest optilisteks teisendada, sideliini kaudu edastada ja seejärel vastuvõtjas tagasi elektriliseks muuta. Need teisendused toimuvad transiiverites, mis sisaldavad elektroonikasõlmesid koos optiliste komponentidega.

Üldiselt sarnaneb optilise kanali korraldus IrDA-ga. Olulised erinevused on optiliste lainete ulatus ja edastatavate andmete kiirus. Sellega seoses kasutatakse emitteritena pooljuhtlasereid ja vastuvõtjatena kõrgsageduslikke fotodioode. Optoelektroonilise andmevastuvõtja plokkskeem on näidatud joonisel fig. 5.19 ja joonisel fig. 5.20 - andmeedastaja.

Riis. 5.19. Optoelektrooniline andmevastuvõtja

Riis. 5.20. Optoelektrooniline andmeedastaja

Teabe edastamiseks kiudoptilise kanali kaudu kasutatakse kahte lainepikkuse vahemikku: 1000 ^ 1300 nm (teine ​​optiline aken) ja 1500 ^ 1800 nm (kolmas optiline aken). Nendes vahemikes - väikseim signaalikadu liinis kaabli pikkuse ühiku kohta.

Optiliste ülekandesüsteemide jaoks saab kasutada erinevaid optilisi allikaid. Näiteks kasutatakse sageli madala hinnaga valgusdioode (LED). kohalikud võrgud lähiside jaoks. Lai spektraalkiirgusriba ning teise ja kolmanda optilise akna lainepikkustel töötamise võimatus aga ei võimalda LED-ide kasutamist telekommunikatsioonisüsteemides.

Erinevalt LED-ist võib optiliselt moduleeritud lasersaatja töötada kolmandas optilises aknas. Seetõttu kasutatakse ülipika ulatusega ja WDM-i edastussüsteemide jaoks, kus hind ei ole peamine kaalutlus, kuid kõrge efektiivsus on kohustuslik, laseroptilist allikat. Optiliste sidekanalite jaoks Erinevat tüüpi Otsemoduleeritud pooljuhtlaserdioodidel on optimaalne kulu/jõudluse suhe. Seadmed võivad töötada nii teises kui ka kolmandas optilises aknas.

Kõigil otsemodulatsiooniks kasutatavatel pooljuhtlaserdioodidel on tavaliselt signaali edastamiseks tööpunkti ja modulatsioonivoolu määramiseks nõutav alalisvoolu eelpingevool. Eelpingevoolu ja modulatsioonivoolu suurus sõltub laserdioodi omadustest ning võib tüübiti ja sama tüübi piires erineda. Saatja mooduli projekteerimisel tuleb arvesse võtta nende omaduste ulatust aja ja temperatuuriga. See kehtib eriti majanduslikult tasuvamate jahutuseta pooljuhtlaserite tüüpide kohta. Sellest järeldub, et laserdraiver peab tagama nihkevoolu ja modulatsioonivoolu vahemikus, mis on piisav, et võimaldada erinevatel laia valiku laserdioodidega optilistel saatjatel töötada pikka aega ja erinevatel temperatuuridel.

Laserdioodi töö halvenemise kompenseerimiseks kasutatakse automaatset võimsuse juhtimisseadet (APC). See kasutab fotodioodi, mis muundab laseri valgusenergia proportsionaalseks vooluks ja varustab sellega laserdraiveri. Selle signaali põhjal väljastab draiver laserdioodile eelpingevoolu, nii et valguse väljund jääb konstantseks ja ühtib algseadistustega. See säilitab optilise signaali "amplituudi". APC-ahelas leiduvat fotodioodi saab kasutada ka automaatses modulatsioonijuhtimises (AMC).

Kella taastamine ja serialiseerimine nõuavad taktimpulsside sünteesimist. Seda süntesaatorit saab integreerida ka paralleel-jadamuundurisse ja see sisaldab tavaliselt faasiluku ahelat. Süntesaatoril on optilise sidesüsteemi saatjas oluline roll.

Optilised vastuvõtjad tuvastavad kiudoptilise kaabli kaudu edastatavad signaalid ja muudavad selle elektrilisteks signaalideks, mis seejärel võimendavad, taastavad oma kuju ja kellasignaale. Sõltuvalt seadme andmeedastuskiirusest ja süsteemi spetsiifikast saab andmevoo jadavormingust paralleelvormingusse teisendada. Peamine komponent, mis järgneb vastuvõtja võimendile, on kella ja andmete taastamise (CDR) vooluahel. CDR teostab takti, otsustab sissetuleva signaali amplituuditaseme ja väljastab taastatud andmevoo.

Sünkroonimise säilitamiseks on mitu võimalust (väline SAW-filter, väline juhtimiskella signaal jne), kuid ainult integreeritud lähenemine suudab seda probleemi tõhusalt lahendada. Faasiluku (PLL) süsteemi kasutamine on taktimpulsside andmevooga sünkroniseerimise lahutamatu osa, mis tagab taktsignaali joondamise infosõna keskkohaga.

LFO-1 seeria lasermoodulid (tabel 5.15) on toodetud suure jõudlusega MQW InGaAsP/InP ja AlGaInP/GaAs laserdioodide baasil ning on saadaval tavalistes jahutamata koaksiaalpakettides ühe- või mitmemoodilise optilise kiuga. Üksikuid mudeleid koos jahutamata versioonidega saab toota DIL-14 korpustes, millel on sisseehitatud mikrojahuti ja termistor. Kõigil moodulitel on lai töötemperatuuri vahemik, kõrge kiirgusvõimsuse stabiilsus, kasutusiga üle 500 tuhande tunni ning need on parimad kiirgusallikad digitaalsete (kuni 622 Mbps) optiliste sideliinide, optiliste testrite ja optiliste telefonide jaoks.

	Kiirgusvõimsus, (mW)	Lainepikkus, (nm)	tych. kiudaineid	mikrokülmik	Kesta tüüp

PD-1375 seeria fotodetektori moodulid (tabel 5.16) spektrivahemikule 1100-1650 nm on valmistatud InGaAs PIN-fotodioodide baasil ja on saadaval jahutuseta ühemoodilisena (mudel PD-1375s-ip) või mitmerežiimilisena. (PD-1375m-ip), optiline kiud, samuti "optilise pesa" tüüpi korpuses SM- ja MM-kiududega dokkimiseks, mis on lõppenud pistikuga "FC / PC" (mudel PD-1375-ir). Moodulitel on lai töötemperatuuri vahemik, kõrge spektritundlikkus, madalad tumevoolud ning need on loodud töötama analoog- ja digitaalsetes fiiberoptilistes sideliinides andmeedastuskiirusega kuni 622 Mbps.

	Lainepikkus, (nm)	tych. kiudaineid	Tundlikkus, (A/W)	Vastuvõtu kiirus (Mbps)	Kesta tüüp
					"pistikupesa"

MAXIMi transiiverite jaoks toodetud kiibistik võimaldab teisendusi SDH/SONET optilistes edastussüsteemides. SDH on andmeedastuseks mõeldud fiiberoptika Euroopa standard. SONET on standard, mis määrab kiirused, signaalid ja liidesed sünkroonseks andmeedastuseks kiirusega, mis on suurem kui üks gigabit/sek kiudoptilise võrgu kaudu.

Võimendid MAX3664 ja MAX3665 (joonis 5.21) muudavad fotodioodianduri voolu pingeks, mida võimendatakse ja väljastatakse diferentsiaalsignaalina. Lisaks fotovooluvõimendile on mikroskeemidel Tagasiside kompenseerida konstantset komponenti, mis sõltub fotodetektori tumevoolu suurusest ning millel on väga madal temperatuur ja ajaline stabiilsus. Tüüpiline MAX3665 juhtmestiku skeem on näidatud joonisel fig. 5.22. Nende võimendite põhieesmärk on taastada elektrisignaali amplituud ja edastada taastatud signaal edasiseks töötlemiseks.

Kiip MAX3675 (MAX3676) teostab vastuvõetud andmevoost kella taastamist ja taktimist. MAX3676 plokkskeem on näidatud joonisel 1. 5.23. Nende seadmete signaalitöötlusalgoritmid on palju keerukamad. Signaali muundamise tulemusena koos digitaalse andmevoo taastamisega eraldatakse kella signaal, mis on vajalik edasiseks korrektseks töötlemiseks. Tüüpiline MAX3676 juhtmestiku skeem on näidatud joonisel fig. 5.24. MAX3676 võtab signaali fotovooluvõimendilt ja teisendab selle signaali diferentsiaalandmeteks ja kellasignaalideks standardsetel loogikatasemetel. Arvestada tuleb sellega, et kõik need teisendused tehakse jadavormingus väga suure kiirusega saabuvate signaalidega.

Riis. 5.21. MAX3665 fotovooluvõimendi plokkskeem

Riis. 5.22. Tüüpiline lülitusahel MAX3665

Riis. 5.23. Funktsionaalne diagramm MAX3676

Riis. 5.24. Tüüpiline lülitusahel MAX3676

Vastuvõtmise tulemusena genereeritud signaalide edastamiseks kaudu standardsed liidesed MAXIM pakub MAX3680 ja MAX3681, need on jada-paralleelmuundurid. MAX3680 teisendab 622 Mbps jadaandmevoo 78 Mbps kaheksabitiseks sõnavooks. Andmete ja kella väljund ühildub TTL tasemetega. Elektritarve - 165 mW 3,3V toitega. MAX 3681 teisendab 622 Mbps jadaandmevoo 155 Mbps neljabitiseks sõnavooks. Selle diferentsiaalandmed ja kell toetavad LVDS-liidese madalpinge diferentsiaalsignaali (joonis 5.25).

MAX3693 kiip (joonis 5.26) teisendab neli 155 Mbps LVDS andmevoogu 622 Mbps jadavooks. Ülekandmiseks vajalik kell sünteesitakse sisseehitatud faasilukuga silmuse abil, mis sisaldab pingega juhitavat ostsillaatorit, silmusfiltri võimendit ja faasisagedusdetektorit, mis vajab ainult väliseid kella viiteid. 3,3 V toitega on voolutarve 215 mW. Andmejadaväljundsignaalid on standardsed positiivse emitteri ja loogikaga seotud diferentsiaalsignaalid.

Laserdraiveri MAX3669 (joonis 5.27) põhieesmärk on anda eelpingevoolu ja modulatsioonivoolu, et moduleerida otse laserdioodi väljundit. Paindlikkuse suurendamiseks aktsepteerivad diferentsiaalsisendid nii PECL-i andmevooge kui ka diferentsiaalpinge kõikumisi kuni 320 mV (p-p), kui Vcc=0,75 V. Vahetades välist takistit BIASSET-tihvti ja maanduse vahel, saab eelpingevoolu reguleerida alates 5. 90 mA-ni ning MODSETi viigu ja maanduse vaheline takisti saab reguleerida modulatsioonivoolu vahemikus 5 kuni 60 mA. Tüüpiline skeem MAX3669 ühendamiseks lasermooduliga on näidatud joonisel fig. 5.28. Andmed võetakse vastu paralleelse 4-bitise koodina ja muundur MAX3693 suunab need jadaandmevoogu. Sellest muundurist edastatakse jadavormingus signaalid MAX3669 laserdraiverile, mis genereerib laserdioodi emissiooni juhtimiseks vajalike parameetritega moduleeriva signaali.

Üsna üksikasjaliku valiku materjale nende komponentide kasutamise kohta leiate veebisaidilt www.rtcs.ru, Rainbow Technologies, MAXIM-i ametlik edasimüüja SRÜ riikides.

Riis. 5.25. Optilise vastuvõtja ühendamine andmesiiniga LVDS-liidese abil

Riis. 5.26. MAX3693 plokkskeem

Riis. 5.27. MAX3669 plokkskeem

MAXIM annab välja ka MAX38xx seeria IC komplekti 2,5 Gb/s fiiberoptilise liidese loomiseks. Näiteks automaatse modulatsiooni juhtimisega laserdraiveril MAX3865 (joonis 5.29) on järgmised eripärad:

Unipolaarne toitepinge 3,3 või 5 V;

Tarbimine 68 mA

Töötage jõudlusega kuni 2,5 Gbps (NRZ);

Kontrollitud tagasiside;

Programmeeritavad nihke- ja modulatsioonivoolud;

Langeva/tõusva serva kestus 84 ps;

Modulatsiooni- ja nihkevoolude jälgimine;

Rikkedetektor;

ESD kaitse.

Riis. 5.28. Tüüpiline skeem MAX3669 ühendamiseks lasermooduliga

Riis. 5.29. Tüüpiline skeem MAX3865 ühendamiseks lasermooduliga

SKEO tarnib kõiki saadaolevaid transiivereid, levinud mooduleid hoitakse laos ettevõtte laos. SKEO optiliste moodulite sari on mõeldud paigaldamiseks sidevõrgu kriitilistesse piirkondadesse, moodulitel on garanteeritud stabiilsed omadused, selle seeria garantii on 5 aastat. Need transiiverid võivad asendada müüjate pakutavaid kalleid mooduleid.

SKEO optiliste moodulite valik on optimaalne kasutamiseks standardsetes kandjavõrkudes, kus hinnatakse kõrgelt seadmete kuluefektiivsust.

Optilised transiiverid (transiiver, saatja - saatja ja vastuvõtja - vastuvõtja) on telekommunikatsiooniseadmete vahetatavad moodulid. Optilise transiiveri ülesanne on muuta elektriline signaal optiliseks signaaliks.

Optiliste transiiverite kasutamine

Optilised transiiverid on asendanud seadmetesse sisseehitatud transiivereid. Sisseehitatud saatjate puuduseks oli andmeedastuskandja vahetamise võimatus ja võrguseadme hoolduse keerukus rikke korral.

Vahetatavate optiliste transiiveritega seadmed toetavad mitut edastusmeediumit (ühemoodiline või mitmemoodiline fiiber, vasest keerdpaar jne) ning neid saab rikke korral kergesti asendada. Andmeedastuse korral ühemoodiliste optiliste kiudude kaudu võib liini pikkus ilma regenereerimise ja võimenduseta ulatuda 200 km-ni (155 Mbps korral).

Erinevad transiiveri vormitegurid

Optilistel transiiveritel on mitu vormitegurit, mille määrab kindlaks SFF-komitee (Small Form Factor Committee), mille töörühmadesse kuuluvad juhtivad telekommunikatsiooniseadmete tootjad. Levinumad optilise transiiveri vormitegurid on GBIC, SFP, SFP+, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Need transiiverid toetavad erinevaid protokolle ja andmeedastuskiirusi vahemikus 100 Mbps kuni 100 Gbps.

Transiiverite parameetrid võivad olla väga erinevad, kuid kõige levinumate moodulitüüpide puhul kehtib järgmine klassifikatsioon:

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

Edastuskauguse piiri määrab optiline eelarve ja kromaatilise dispersiooni tolerants. Siin viitab optiline eelarve saatja kiirgusvõimsuse ja vastuvõtja tundlikkuse erinevusele. Analoogiliselt vormiteguri ja kiiruse/protokolli vahelise vastavuse loendiga saate koostada vahemaade loendi, jällegi tavaliste transiiverite jaoks:

• GBIC ja SFP 0,1, 0,3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 km
• XENPAK, X2, XFP, SFP+ 0,3, 10, 40, 80 km
• QFSP28 - 10 või 40 km

Standardsed kaugustähised transiiveritele kuni 500 meetrit - SR, kuni 20 km - LR, kuni 60 km - ER, pärast 60 km - ZR.

CWDM ja DWDM optilised transiiverid

xWDM-tehnoloogiate toetamiseks toodetakse transiivereid koos saatjatega, mille töölainepikkus on pärit CWDM / DWDM võrgust. CWDM-süsteemide jaoks toodetakse transiivereid 18 erineva lainepikkusega, DWDM-i jaoks 44 lainepikkusega (100 GHz võrk) või 80 lainepikkusega (50 GHz võrk).

Optilised transiiverid võimaldavad teil kontrollida oma oleku parameetreid jälgimisfunktsiooni kaudu. Seda funktsiooni nimetatakse DDM-ks (Digital Diagnostics Monitoring) või DOM-iks (Digital Optical Monitoring). Selle funktsiooni abil saate jälgida standardsed parameetrid transiiveri töö, näiteks elektrilised omadused, temperatuur, kiirgusvõimsus ja signaali tugevus detektoris. See teave aitab vältida andmeedastustõrkeid, tuvastades õigeaegselt negatiivsed liinimuutused.

Optiliste transiiverite "püsivara" on optilise mooduli püsimälus olev lühikirje, mis sisaldab mooduli klassifikatsiooniteavet, mis võib sisaldada seerianumber, tootja nimi, kujutegur, ülekandevahemik ja palju muud. Mõned tootjad kasutavad püsivara oma seadmete töö blokeerimiseks kolmandate osapoolte transiiveritega. Selleks kontrollib varustus õige kirje olemasolu ja kogusummat kontrollsumma paigaldatud transiiveri mällu.