Yuri Petropavlovsky

Pada Juni 2017, produksi jenis produk teknologi tinggi lainnya dimulai di Rusia - Fibre Trade LLC meluncurkan pabrik untuk produksi transceiver serat optik di Novosibirsk. Menurut pernyataan perusahaan itu sendiri dan pendapat para ahli lain di bidang ini, ini adalah yang pertama dan sejauh ini satu-satunya pabrik dengan siklus penuh produksi serial perangkat tersebut di Rusia. Perlu dicatat bahwa perusahaan lain juga terlibat dalam pengembangan dan produksi komponen optoelektronik, termasuk transceiver optik, di Rusia, misalnya, FTI-Optronic dari St. Petersburg, yang didirikan pada tahun 1994 atas dasar A.F. Ioffe dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia. Anda juga harus mengingatkan pembaca bahwa tidak semua orang, bahkan perusahaan elektronik terkemuka di dunia, memiliki produksi produk mikroelektronika dan komponen elektronik lainnya sendiri. Perusahaan yang tidak memiliki produksi sendiri disebut perusahaan Fabless; mikroelektronika untuk mereka diproduksi oleh perusahaan khusus (perusahaan pengecoran) berdasarkan pesanan.

Sebelum mempertimbangkan fitur transceiver serat optik, berikut adalah beberapa data tentang perusahaan itu sendiri. Perusahaan swasta Fiber Trade LLC didirikan pada 2010 di Novosibirsk oleh Aleksey Valentinovich Yunin, lahir pada 1974 (Gambar 1), yang sebelumnya bekerja untuk Novotelecom dan Vimpelcom. Area utama kegiatan perusahaan pada saat itu adalah pasokan peralatan telekomunikasi ke pasar Rusia. Pada 2012, perusahaan diberi kode organisasi pengembangan FKRD sesuai dengan GOST 2.201-80 (diubah pada 2011), yang memungkinkan untuk mulai mengembangkan dan merancang produk di bawah merek dagang FiberTrade (FT) miliknya sendiri.

Kerja praktek pembuatan produksi transceiver dimulai pada tahun 2015 dan berakhir pada tahun 2017 dengan peluncuran pabrik. Selama waktu ini, tugas-tugas sulit diselesaikan untuk membuat kamar bersih kelas 7 dan memasang peralatan uji presisi tinggi dari produsen dunia terkemuka. Proyek ini dibiayai (sekitar 40 juta rubel) dengan mengorbankan dana Alexey Yunin sendiri dan investor swasta lainnya, sementara tidak ada perusahaan pihak ketiga yang terlibat dalam proses pembuatan pabrik. Volume produksi yang diharapkan adalah 960 ribu transceiver per tahun, dan volume hasil - 3,8-4,2 miliar rubel per tahun. Pencapaian recoupment direncanakan pada tahun 2020.

Pada akhir tahun 2018, direncanakan untuk menambah jumlah personel perusahaan menjadi 70 orang (sekarang ada 22 insinyur pengembangan dan 23 insinyur produksi dan spesialis lainnya). Karena kurangnya spesialis yang memenuhi syarat dengan pengalaman di profil perusahaan, kemungkinan menarik lulusan universitas dengan pelatihan berikutnya sedang dipertimbangkan.

Saat ini, perusahaan bekerja sama secara berkelanjutan dengan perusahaan telekomunikasi dan TI terkemuka, termasuk PJSC VimpelCom, OJSC Megafon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, LLC Vkontakte, LLC Mail Ru Group ", CJSC" Comstar-Region "dan sejumlah lainnya. Di masa depan, perusahaan dapat menempati hingga 50% dari pasar untuk transceiver serat optik di Rusia; tujuan ekspor utama adalah negara-negara CIS. Mempertimbangkan fakta bahwa perusahaan telah memiliki proyek yang tidak memiliki analog dunia, kemungkinan mengekspor produk ke negara-negara Eropa sedang dipertimbangkan.

Salah satu proyek ini termasuk transceiver multi-vendor, yang memungkinkan operasinya di peralatan telekomunikasi dari berbagai vendor (hingga 5 pada saat yang sama). 19 Oktober 2017 Layanan Federal untuk hak milik intelektual mengeluarkan Sertifikat Pendaftaran Negara Program Komputer "Pembentukan definisi terpadu modul SFR + dalam peralatan switching dari berbagai produsen." Transceiver multi-vendor Fiber Trade memungkinkan perusahaan menggunakan peralatan dari produsen yang berbeda dalam sistem mereka untuk mengurangi biaya, serta menghindari biaya tambahan untuk memelihara gudang modul dari vendor yang berbeda (vendor - pemasok dan pemilik merek dagang).

Proyek lainnya adalah modul optik yang mendukung fungsi enkripsi data.

Beberapa "ahli teoretis" menganggap produksi mikroelektronika di Rusia sulit dan tidak menjanjikan. Memang, produksi seperti itu membutuhkan biaya keuangan yang besar, dan sejak awal. Untuk mengimplementasikan proyek di bidang ini, diperlukan spesialis yang tidak hanya memiliki pendidikan khusus yang baik dan pengalaman kerja yang luas, tetapi juga, menurut Alexey Yunin, keinginan besar untuk mengembangkan arah ini di Rusia. Namun demikian, produksi transceiver serat optik dalam negeri memiliki sejumlah keunggulan.

Kerugian mendasar dari perangkat asing adalah ketidakmungkinan mengubah perangkat lunak untuk memenuhi persyaratan operator dan kemungkinan tidak dideklarasikan Kegunaan perangkat yang disediakan. Transceiver Cina yang lebih murah ditandai dengan persentase cacat yang lebih tinggi, yang memerlukan biaya tambahan dari konsumen untuk mengembalikan / mengganti modul yang rusak. Menurut Aleksey Yunin, salah satu tujuan utama produksi transceiver serat optik adalah untuk menjamin keamanan negara. Saat mengembangkan produk dan perangkat lunak untuk mereka di Rusia, pabrikan benar-benar tahu segalanya tentang produknya dan dapat mengontrolnya. Dalam hal ini, kita benar-benar dapat berbicara tentang kepatuhan informasi keamanan di era "perang dunia maya" dan serangan hacker... Keuntungan penting lainnya dari produksi produk elektronik radio di dalam negeri adalah fleksibilitas yang jauh lebih besar dalam hubungan dengan pelanggan domestik pada semua masalah yang muncul.

Konsumen utama produk pabrik adalah operator telekomunikasi dan pusat data terkemuka di negara itu. Di masa depan, perusahaan memiliki rencana besar, misalnya, mencakup hingga 50% dari kebutuhan pasar Rusia untuk transceiver serat optik dan memasuki pasar luar negeri. Ada keinginan untuk menjadi anggota Proyek Substitusi Impor (MSVEI), yang akan membantu meningkatkan penjualan secara signifikan di pasar domestik. Kebutuhan transceiver hanya akan meningkat, misalnya, di Rusia, pada tahun 2024, jaringan 5G dalam satu atau lain bentuk direncanakan untuk ditempatkan di kota-kota dengan populasi lebih dari 300 ribu jiwa, yang akan membutuhkan penggantian peralatan stasiun pangkalan dan peningkatan yang signifikan dalam jumlah mereka.

Pengujian peralatan Fiber Trade, termasuk yang dilakukan oleh operator telekomunikasi terkemuka di negara itu, telah menunjukkan daya saing transceiver serat optik perusahaan dengan rekan-rekan Eropa dalam hal keandalan dan fungsionalitas.

Dalam katalog perusahaan pada tahun 2017, selain transceiver itu sendiri, jenis produk lain disajikan: konverter media, peralatan penyegelan saluran, peralatan untuk jalur panjang, peralatan pasif.

Transceiver Serat Optik

Transceiver serat optik (FOT) atau transceiver optoelektronik dirancang untuk mengubah sinyal optik yang ditransmisikan melalui jalur komunikasi serat optik (FOCL) menjadi sinyal listrik dan sebaliknya - sinyal listrik menjadi sinyal optik. Kebutuhan akan WOT muncul kembali pada 1990-an, ketika pengenalan aktif jaringan akses broadband serat optik oleh jaringan dan operator seluler komunikasi. Pada saat itu, HERE dilakukan pada papan sirkuit tercetak peralatan telekomunikasi aktif. Namun, karena pertumbuhan jangkauan perangkat tersebut (switch, multiplexer, router, konverter media), muncul kebutuhan untuk memisahkan perangkat pemrosesan informasi dan transmisi data. Selain itu, perangkat itu sendiri untuk mentransmisikan sinyal melalui saluran serat optik untuk tujuan penyatuan harus distandarisasi dalam satu atau lain cara.

Untuk waktu yang cukup lama, HOT dari berbagai produsen telah menyatukan modul plug-in kompak yang dipasang di port listrik standar peralatan telekomunikasi aktif. Pendekatan penciptaan infrastruktur jaringan ini memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan biaya dalam desain dan, yang sangat penting, dalam rekonstruksi jaringan optik, misalnya, untuk meningkatkan kecepatan transmisi data, volume informasi yang ditransmisikan, dan jangkauan transmisi sinyal melalui saluran serat optik.

Modul BOT tersedia dalam berbagai desain - faktor bentuk. Saat ini, modul SFP yang paling umum (Small Form-factor Pluggable), ditunjukkan pada Gambar 2. Modul SFP adalah blok kompak di kasus logam memastikan perlindungan komponen elektronik modul dari radiasi elektromagnetik dan kerusakan mekanis... Modul biasanya memiliki dua port optik - pemancar laser (TX - pemancar) dan fotodetektor (RX - penerima), yang menyediakan operasi modul dalam mode dua gelombang (Gambar 3). Modul SFP gelombang tunggal hanya memiliki satu port dan menggunakan mode multiplexing untuk membalikkan arah transmisi.

Pada papan sirkuit tercetak dari modul, selain emitor dan fotodetektor, rakitan dan komponen elektronik lainnya dipasang - sirkuit kontrol dioda laser, konverter kode sinyal-ke-linear, sirkuit bias fotodioda, berbagai amplifier dan filter, sirkuit digital pemantauan. EEPROM (memori yang dapat diprogram ulang secara elektrik) dengan kontrol perangkat lunak(varian diagram struktural modul SFP ditunjukkan pada Gambar 4).

Berbagai karakteristik mekanik dan listrik dari BOT tidak ditentukan oleh standar internasional, tetapi oleh spesifikasi MSA (Multi-source Agreement), yang dikembangkan berdasarkan kesepakatan antara berbagai produsen peralatan. "Sifat" dari proses multi-spesifikasi ini dicirikan oleh "jangkauan tidak terbatas" perusahaan yang berpartisipasi dalam perjanjian MSA. Untuk mengembangkan spesifikasi MSA secara efektif, pada tahun 1990 di Amerika Serikat, Komite Faktor Bentuk Kecil (Komite SFF) dibentuk untuk menentukan faktor bentuk dalam industri penyimpanan informasi. Di antara puluhan anggota komite, produsen terbesar elektronik dan teknologi komputer- Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. Pada tahun 2016, organisasi ini berganti nama menjadi SNIA SFF Technology Affiliate. Hingga saat ini, mitra Komite SFF, selain yang tercantum di atas, adalah perusahaan terkemuka lainnya - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET, dan sejumlah lainnya (total lebih dari 50 perusahaan) .

Kami memeriksa apa itu transceiver optik SFP dan SFP + secara umum. Dalam hal ini, kami ingin menganalisis secara lebih rinci beberapa poin yang lebih halus.

Secara khusus, kita akan membahas klasifikasi transceiver berdasarkan jenis konektor optik, standar dan teknologi multiplexing divisi panjang gelombang.

Lipatan kabel

Kabel optik untuk menghubungkan ke modul SFP harus dipotong menjadi konektor LC (Lucent / Little / Local Connector) atau SC (Subscriber / Square / Standard Connector).

Dengan demikian, modul tersedia dengan dua jenis konektor kabel: SC dan LC.

Perlu dicatat di sini bahwa transceiver optik serat ganda format SFP, SFP + hampir selalu dilengkapi dengan konektor LC karena SC lebih besar, dan dua konektor ini tidak akan muat dalam modul dupleks. Penggunaan SC hanya dimungkinkan dalam serat tunggal.

SC adalah salah satu konektor keramik pertama yang dirancang untuk memfasilitasi sambungan kabel optik ke berbagai perangkat dan untuk melindungi kabel yang terpotong dari kontaminasi dan kerusakan mekanis. Mempertimbangkan ketebalan mikroskopis dari serat kabel optik, bahkan setitik debu pun dapat menyebabkan penurunan kualitas komunikasi yang signifikan atau putusnya sambungan.

Konektor LC dikembangkan oleh Lucent sebagai versi perbaikan dari SC. Fitur setengah ukuran dan perangkat snap-off untuk memudahkan penanganan kabel optik di koneksi tinggi / lingkungan kepadatan serat.

Secara umum, standar Ethernet memungkinkan penggunaan konektor satu dan kedua, namun, sebagian besar produsen masih memasang konektor untuk LC pada modul mereka. Bahkan modul SFP WDM serat tunggal, yang selalu diproduksi secara standar dengan konektor SC, kini juga tersedia dengan konektor LC.

Anda dapat membaca lebih lanjut tentang konektor optik di artikel ini.

Standar

Transceiver optik beroperasi di Jaringan Ethernet dan karena itu harus memenuhi salah satu standar yang relevan. Untuk kenyamanan, kami telah merangkum parameter yang ada di tabel.

Transfer dan terima kecepatan	Standar		Standar	Jumlah serat	Jenis serat:	Panjang gelombang emitor, nm
					multimode, dupleks penuh
					multimode, setengah dupleks dengan deteksi tabrakan yang dijamin
	TIA / AMDAL-785-1-2002				multimode
					mode tunggal
					mode tunggal
					multimode
					mode tunggal
					multimode
					mode tunggal
					mode tunggal
					mode tunggal
					mode tunggal
					multimode
					multimode	1275, 1300, 1325, 1350
					mode tunggal	1275, 1300, 1325, 1350
					mode tunggal
					mode tunggal
					multimode
					multimode
					mode tunggal
					mode tunggal
					multimode
					mode tunggal	1295, 1300, 1305, 1310
					mode tunggal	1295, 1300, 1305, 1310

Jendela transparansi serat optik mode tunggal

Sebagian besar kabel optik modern termasuk dalam standar SMF G.652 versi yang berbeda. Versi terbaru standar, G.652 (11/16) dirilis pada November 2016. Standar menggambarkan apa yang disebut serat mode tunggal standar.

Transmisi cahaya melalui serat optik didasarkan pada prinsip refleksi internal total pada antarmuka antara media dengan kepadatan optik yang berbeda. Untuk implementasi prinsip ini, serat dibuat dua lapis atau multi lapis. Inti penghantar cahaya dikelilingi oleh lapisan cangkang transparan yang terbuat dari bahan dengan indeks bias yang lebih rendah, yang menyebabkan refleksi penuh terjadi pada batas lapisan.

Serat optik, sebagai media transmisi, dicirikan oleh redaman dan dispersi. Atenuasi adalah hilangnya daya sinyal saat melewati serat, dinyatakan sebagai tingkat kehilangan per kilometer jarak (dB/km). Atenuasi tergantung pada bahan media transmisi dan panjang gelombang pemancar. Kurva ketergantungan spektrum serapan pada panjang gelombang mengandung beberapa puncak dengan redaman minimal. Titik-titik pada grafik ini, juga disebut jendela transparansi atau jendela telekomunikasi, dipilih sebagai dasar pemilihan emitor..

Ada enam jendela transparansi serat mode tunggal:

• O-band (Asli): 1260-1360 nm;
• E-band (Diperpanjang): 1360-1460 nm;
• S-band ( Panjang gelombang pendek): 1460-1530 nm;
• rentang-C ( Konvensional): 1530-1565 nm;
• L-band ( Panjang gelombang panjang): 1565-1625 nm;
• U-band ( Panjang gelombang ultra-panjang): 1625-1675 nm.

Mendekati sifat serat dalam setiap rentang dapat dianggap kurang lebih sama. Puncak transparansi jatuh pada, biasanya , ke ujung gelombang panjang E-band ... Atenuasi spesifik dalam Jeruk sekitar satu setengah kali lebih tinggi daripada di S- dan C-band , dispersi kromatik spesifik - sebaliknya, memiliki minimum nol pada panjang gelombang 1310 nm dan di atas nol pada C-band.

Awalnya, untuk mengatur koneksi dupleks menggunakan kabel optik, pasangan serat digunakan, masing-masing bertanggung jawab atas arah transmisinya sendiri. Ini nyaman, tetapi boros dalam kaitannya dengan sumber daya kabel yang diletakkan. Untuk mengatasi masalah ini, teknologi multiplexing divisi panjang gelombang, atau, dengan kata lain, multiplexing gelombang, dikembangkan.

Teknologi multiplexing divisi panjang gelombang, WDM / CWDM / DWDM

WDM

Teknologi WDM, Wavelength Division Multiplexing, didasarkan pada transmisi beberapa fluks cahaya dengan panjang cahaya berbeda sepanjang satu serat.

Teknologi dasar WDM memungkinkan pembuatan satu koneksi dupleks, dengan panjang gelombang 1310/1550 nm yang paling umum digunakan, masing-masing dari O- dan C-band. Untuk menerapkan teknologi, sepasang modul "cermin" digunakan, satu dengan pemancar 1550 nm dan penerima 1310 nm, yang lain, sebaliknya, dengan pemancar 1310 nm dan penerima 1550 nm.

Perbedaan panjang gelombang dari kedua saluran adalah 240 nm, yang memungkinkan untuk membedakan kedua sinyal tanpa menggunakan alat deteksi khusus. Pasangan utama yang digunakan, 1310/1550, memungkinkan koneksi yang stabil hingga 60 km.

Dalam kasus yang jarang terjadi, pasangan 1490/1550, 1510/1570 dan opsi lain dari jendela transparansi dengan redaman spesifik yang lebih rendah relatif terhadap O-band juga digunakan, yang memungkinkan untuk mengatur lebih banyak koneksi "jarak jauh". Selain itu, ada kombinasi 1310/1490, ketika sinyal TV kabel ditransmisikan secara paralel dengan data pada panjang gelombang 1550 nm.

CWDM

Tahap pengembangan selanjutnya adalah teknologi Coarse WDM, CWDM, multiplexing divisi panjang gelombang kasar. CWDM memungkinkan Anda untuk mengirim hingga 18 aliran data dalam rentang panjang gelombang 1270-1610 nm dengan langkah 20 nm.

Dalam kebanyakan kasus, modul CWDM adalah serat ganda. Ada BiDi, modul SFP CWDM dua arah, yang mengirim dan menerima melalui serat yang sama, tetapi di Ukraina mereka masih sangat jarang dijual.

Pemancar (modul) SFP dan SFP + CWDM mentransmisikan pada panjang gelombang yang sama.

Penerima modul tersebut adalah broadband, yaitu menerima sinyal pada panjang gelombang apa pun, yang memungkinkan untuk mengatur saluran dupleks tunggal dengan dua modul yang disertifikasi untuk kepatuhan CWDM. Untuk transmisi simultan dari beberapa saluran, multiplexer-demultiplexer pasif digunakan, yang mengumpulkan aliran data dari modul SFP "berwarna" (masing-masing memiliki pemancar dengan panjang gelombangnya sendiri) menjadi satu balok untuk transmisi melalui serat dan membongkarnya menjadi aliran individu di titik akhir ... Fleksibilitas penerima memberikan fleksibilitas yang besar dalam jaringan.

DWDM

Perkembangan terbaru hingga saat ini - WDM padat (DWDM), multiplexing spektral padat, memungkinkan Anda untuk mengatur hingga 24, dan dalam sistem yang dibuat khusus - hingga 80 saluran komunikasi dupleks, dalam rentang panjang gelombang 1528,77-1563,86 nm dengan langkah 0, 79-0,80nm.

Secara alami, semakin padat susunan saluran, semakin ketat toleransi dalam pembuatan emitor. Jika untuk modul konvensional kesalahan panjang gelombang dalam 40 nm dapat diterima, untuk transceiver WDM kesalahan ini dikurangi menjadi 20-30 nm, untuk CWDM sudah 6-7 nm, dan untuk DWDM hanya 0,1 nm. Semakin kecil toleransinya, semakin mahal biaya pembuatan emitornya.

Namun demikian, terlepas dari biaya peralatan yang jauh lebih tinggi, DWDM memiliki keunggulan signifikan berikut dibandingkan CWDM:
1) transmisi terasa lagi saluran pada satu serat;
2) transmisi sejumlah besar saluran jarak jauh, karena fakta bahwa DWDM beroperasi dalam kisaran transparansi tertinggi (1525-1565 nm).

Terakhir, harus disebutkan bahwa, tidak seperti standar WDM asli, dalam CWDM dan DWDM, setiap saluran individual dapat mengirimkan data dengan kecepatan 1 Gb / s dan 10 Gb / s. Pada gilirannya, standar Ethernet 40 Gbps dan 100 Gbps diimplementasikan dengan menggabungkan bandwidth beberapa saluran 10 Gbps.

Apa itu modul OADM dan filter (pembagi) WDM?

Terlepas dari nama konsonan, modul OADM bukanlah transceiver optik, melainkan filter optik, sejenis multiplekser.

Dalam gambar: modul OADM.

Node Optical Add Drop Multiplexor (OADM) digunakan untuk memisahkan aliran data pada titik perantara. OADM, atau modul Add-Drop, adalah perangkat optik yang dipasang dalam pemutusan kabel optik dan memungkinkan penyaringan dua aliran data dari berkas umum. OADM, seperti semua multiplexer, tidak seperti transceiver SFP dan SFP +, adalah perangkat pasif, sehingga tidak memerlukan catu daya dan dapat dipasang dalam kondisi apa pun, hingga yang paling parah. Paket OADM yang direncanakan dengan baik menghilangkan kebutuhan akan terminal multiplexer dan mendistribusikan aliran data ke titik perantara.

Kerugian dari OADM adalah penurunan kekuatan sinyal yang dipisahkan dan sinyal transit, dan karenanya jangkauan transmisi stabil maksimum. Menurut berbagai sumber, pengurangan daya adalah dari 1,5 menjadi 2 dB untuk setiap Add-Drop.

Perangkat yang lebih sederhana, filter WDM, memungkinkan pemisahan hanya satu saluran dengan panjang gelombang tertentu dari total aliran. Dengan demikian, analog OADM dapat dirakit berdasarkan pasangan sewenang-wenang, yang meningkatkan fleksibilitas konstruksi jaringan secara maksimal.

Pada gambar: Filter WDM (pembagi).

Filter WDM dapat digunakan baik dalam jaringan dengan multiplexing WDM dan dengan kompresi CWDM, DWDM.
Sama seperti CWDM, spesifikasi DWDM mencakup penggunaan OADM dan filter.

Perjanjian multi-sumber (MSA)

Seringkali dalam dokumentasi yang menyertai transceiver SFP dan SFP +, Anda dapat melihat informasi tentang dukungan MSA. Apa itu?

MSA adalah perjanjian industri antara produsen modul yang memastikan kompatibilitas ujung ke ujung antara transceiver dan peralatan jaringan dari perusahaan yang berbeda dan bahwa semua transceiver yang diproduksi mematuhi standar yang diterima secara umum. Memasang port SFP yang sesuai dengan MSA di peralatan memperluas jangkauan modul yang kompatibel dan menyediakan pasar yang kompetitif untuk produk yang dapat dipertukarkan.

MSA untuk SFP / SFP + menetapkan parameter berikut:

1. Antarmuka mekanis:

• dimensi modul;
• parameter koneksi mekanis konektor ke papan;
• penempatan elemen pada papan sirkuit tercetak;
• upaya, diperlukan untuk memasang modul masuk / keluar dari konektor;
• standar penandaan.

2. Antarmuka listrik:

• pinout;
• parameter daya;
• waktu dan sinyal input-output.

3. Antarmuka pemrograman:

• jenis sirkuit mikro EPROM;
• format data dan bidang firmware prasetel;
• Parameter antarmuka kontrol I2C;
• fungsi DDM ( Pemantauan Diagnostik Digital).

Saat ini, modul SFP / SFP + mencakup tiga spesifikasi MSA yang dikeluarkan oleh SNIA SFF, yang sebagian besar pelaku pasar telah berkomitmen untuk mematuhinya:
SFP - Unduh pdf
SFP + - Unduh pdf
DDM - Unduh pdf

SFP, SFP +, modul XFP deskripsi teknis(rus.) Unduh dalam format pdf

lokasi

Jalur komunikasi serat optik adalah bentuk komunikasi di mana informasi ditransmisikan melalui pandu gelombang dielektrik optik yang dikenal sebagai "serat optik". Serat optik saat ini dianggap sebagai media fisik paling canggih untuk transmisi informasi, serta media yang paling menjanjikan untuk transmisi arus besar informasi jarak jauh.

Lebar bandwidth sinyal optik disebabkan oleh frekuensi pembawa yang sangat tinggi. Ini berarti bahwa informasi dapat ditransmisikan melalui jalur komunikasi optik dengan kecepatan sekitar 1,1 Terabit/s. Itu. satu serat dapat mengirimkan 10 juta pada saat yang sama percakapan telepon dan sejuta sinyal video. Kecepatan transfer data dapat ditingkatkan dengan mentransmisikan informasi dalam dua arah sekaligus, karena gelombang cahaya dapat merambat dalam satu serat secara independen satu sama lain. Selain itu, serat optik dapat menyebarkan sinyal cahaya dari dua polarisasi yang berbeda, yang memungkinkan Anda menggandakan keluaran saluran komunikasi optik. Sampai saat ini, batas kepadatan informasi yang ditransmisikan melalui serat optik belum tercapai.

Komponen yang paling penting adalah kabel serat optik. Ada beberapa lusin perusahaan di dunia yang memproduksi kabel optik untuk berbagai keperluan. Yang paling terkenal di antaranya: AT&T, General Cable Company (AS); Siecor (Jerman); Kabel BICC (Inggris Raya); Les cable de Lion (Prancis); Nokia (Finlandia); NTT, Sumitomo (Jepang), Pirelli (Italia). Biaya kabel optik sepadan dengan biaya kabel "tembaga" standar. Penggunaan sarana transmisi sinyal serat optik masih terkendala oleh biaya peralatan yang relatif mahal dan rumitnya pekerjaan pemasangan.

Untuk mengirimkan data melalui saluran optik, sinyal harus diubah dari listrik ke optik, ditransmisikan melalui jalur komunikasi, dan kemudian diubah kembali menjadi listrik di penerima. Konversi ini terjadi di transceiver, yang berisi komponen elektronik bersama dengan komponen optik.

Secara umum, organisasi saluran optik mirip dengan IrDA. Perbedaan yang signifikan adalah jangkauan gelombang optik dan kecepatan data yang ditransmisikan. Dalam hal ini, laser semikonduktor digunakan sebagai pemancar, dan fotodioda frekuensi tinggi digunakan sebagai penerima. Diagram blok penerima data optoelektronik ditunjukkan pada Gambar. 5.19, dan pada Gambar. 5.20 - pemancar data.

Beras. 5.19. Penerima data optoelektronik

Beras. 5.20. Pemancar data optoelektronik

Untuk mengirimkan informasi melalui saluran serat optik, dua panjang gelombang digunakan: 1000 ^ 1300 nm (jendela optik kedua), dan 1500 ^ 1800 nm (jendela optik ketiga). Dalam rentang ini - kehilangan sinyal terkecil di saluran per unit panjang kabel.

Berbagai sumber optik dapat digunakan untuk sistem transmisi optik. Misalnya, dioda pemancar cahaya (LED) sering digunakan dengan harga murah jaringan area lokal untuk komunikasi jarak pendek. Namun, pita radiasi spektral yang lebar dan ketidakmungkinan bekerja dalam panjang gelombang jendela optik kedua dan ketiga tidak memungkinkan penggunaan LED dalam sistem telekomunikasi.

Tidak seperti LED, pemancar laser yang dimodulasi secara optik dapat beroperasi di jendela optik ketiga. Oleh karena itu, untuk sistem transmisi jarak jauh dan WDM, di mana biaya bukanlah pertimbangan utama, tetapi diperlukan efisiensi tinggi, sumber optik laser digunakan. Untuk saluran komunikasi optik, berbagai jenis dioda laser semikonduktor yang dimodulasi langsung memiliki rasio biaya / efisiensi yang optimal. Perangkat dapat beroperasi di jendela optik kedua dan ketiga.

Semua dioda laser semikonduktor yang digunakan untuk modulasi langsung biasanya memerlukan arus bias konstan untuk mengatur titik operasi dan arus modulasi untuk transmisi sinyal. Besarnya arus bias dan arus modulasi bergantung pada karakteristik dioda laser dan mungkin berbeda dari satu jenis ke jenis lainnya dan satu sama lain untuk jenis yang sama. Kisaran variasi karakteristik ini dengan waktu dan suhu harus dipertimbangkan saat merancang unit pemancar. Hal ini terutama berlaku untuk jenis laser semikonduktor tanpa pendinginan yang lebih menguntungkan secara ekonomis. Oleh karena itu, driver laser harus menyediakan arus bias dan arus modulasi dalam kisaran yang cukup untuk pemancar optik yang berbeda dengan berbagai dioda laser untuk beroperasi dalam waktu yang lama dan pada suhu yang berbeda.

Sebuah perangkat kontrol energi otomatis (APC) digunakan untuk mengkompensasi karakteristik terdegradasi dari dioda laser. Ini menggunakan fotodioda yang mengubah energi cahaya laser menjadi arus proporsional dan memasukkannya ke driver laser. Berdasarkan sinyal ini, driver mensuplai arus bias ke dioda laser untuk menjaga keluaran cahaya tetap konstan dan sama dengan nilai yang ditetapkan semula. Ini mempertahankan "amplitudo" sinyal optik. Fotodioda yang terdapat pada rangkaian APC juga dapat digunakan pada Automatic Modulation Control (AMC).

Pemulihan jam dan serialisasi memerlukan pulsa sinkronisasi untuk disintesis. Synthesizer ini juga dapat diintegrasikan ke dalam konverter paralel-ke-serial dan biasanya mencakup loop fase-terkunci. Synthesizer memainkan peran penting dalam pemancar sistem komunikasi optik.

Penerima optik mendeteksi sinyal yang ditransmisikan melalui kabel serat optik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik, yang kemudian diperkuat, direkonstruksi, dan direkonstruksi. Bergantung pada baud rate dan spesifisitas sistem perangkat, aliran data dapat dikonversi dari format serial ke format paralel. Komponen kunci yang mengikuti amplifier di perangkat penerima adalah sirkuit jam dan pemulihan data (CDR). CDR melakukan clocking, memutuskan tingkat amplitudo sinyal yang masuk, dan mengeluarkan aliran data yang dipulihkan.

Ada beberapa cara untuk mempertahankan sinkronisasi (filter SAW eksternal, sinyal sinkronisasi kontrol eksternal, dll.), tetapi hanya pendekatan terintegrasi yang dapat menyelesaikan masalah ini secara efektif. Penggunaan sistem phase-locked loop (PLL) merupakan bagian integral untuk menyinkronkan jam dengan aliran data, ini memastikan bahwa jam sejajar dengan bagian tengah kata data.

Modul laser seri LFO-1 (Tabel 5.15) didasarkan pada dioda laser MQW InGaAsP / InP dan AlGaInP / GaAs berkinerja tinggi dan tersedia dalam paket koaksial standar tanpa pendingin dengan serat optik mode tunggal atau multimode. Beberapa model, bersama dengan versi yang tidak didinginkan, dapat diproduksi di rumah DIL-14 dengan kulkas mikro dan termistor built-in. Semua modul memiliki rentang suhu operasi yang luas, stabilitas daya radiasi yang tinggi, masa pakai lebih dari 500 ribu jam dan merupakan sumber radiasi terbaik untuk jalur komunikasi optik digital (hingga 622 Mbit / dtk), penguji optik, dan telepon optik .

	Daya radiasi, (mW)	Panjang gelombang, (nm)	tik. serat	Kulkas mikro	Jenis cangkang

Modul penerima foto seri PD-1375 (Tabel 5.16) untuk rentang spektral 1100-1650 nm diproduksi berdasarkan fotodioda PIN InGaAs dan tersedia dalam versi tanpa pendingin dengan mode tunggal (model PD-1375s-ip) atau multimode (PD-1375m-ip), serat optik, serta dalam kasus jenis "soket optik" untuk docking dengan serat SM dan MM, diakhiri dengan konektor "FC / PC" (model PD-1375-ir). Modul memiliki berbagai suhu operasi, sensitivitas spektral tinggi, arus gelap rendah dan dirancang untuk beroperasi di jalur komunikasi serat optik analog dan digital dengan kecepatan transfer data hingga 622 Mbit / s.

	Panjang gelombang, (nm)	tik. serat	Sensitivitas, (A / W)	Kecepatan terima, (Mbps)	Jenis cangkang
					"stopkontak"

Chipset transceiver MAXIM memungkinkan konversi ke sistem transmisi optik SDH / SONET. SDH adalah standar Eropa untuk transmisi data serat optik. SONET adalah standar yang mendefinisikan kecepatan, sinyal, dan antarmuka untuk transmisi sinkron data pada tingkat yang lebih besar dari satu gigabit / s melalui jaringan serat optik.

Amplifier MAX3664 dan MAX3665 (Gambar 5.21) mengubah arus dari sensor fotodioda menjadi tegangan, yang diperkuat dan dikirim ke output sebagai sinyal diferensial. Selain penguat arus foto, sirkuit mikro memiliki: Masukan untuk mengkompensasi komponen konstan, yang tergantung pada nilai arus gelap fotodetektor dan memiliki stabilitas suhu dan waktu yang sangat rendah. Diagram pengkabelan MAX3665 tipikal ditunjukkan pada Gambar. 5.22. Tujuan utama dari amplifier ini adalah untuk memulihkan amplitudo sinyal listrik dan untuk mengirimkan sinyal pulih untuk diproses lebih lanjut.

Microcircuit MAX3675 (MAX3676) melakukan pemulihan clock dan clocking dari aliran data yang diterima. Diagram blok MAX3676 ditunjukkan pada Gambar. 5.23. Algoritma pemrosesan sinyal di perangkat ini jauh lebih kompleks. Sebagai hasil dari konversi sinyal, bersama dengan pemulihan aliran data digital, sinyal sinkronisasi diekstraksi, yang diperlukan untuk pemrosesan lebih lanjut yang benar. Diagram pengkabelan MAX3676 yang khas ditunjukkan pada Gambar. 5.24. MAX3676 menerima sinyal dari penguat arus foto dan mengubah sinyal itu menjadi data diferensial keluaran dan sinyal clock pada level logika standar. Harus diingat bahwa semua konversi ini dilakukan dengan sinyal yang tiba dalam format serial dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Beras. 5.21. Diagram fungsional penguat arus foto MAX3665

Beras. 5.22. Sirkuit switching khas MAX3665

Beras. 5.23. Diagram fungsional MAX3676

Beras. 5.24. Sirkuit switching khas MAX3676

Untuk mengirimkan sinyal yang dihasilkan sebagai hasil dari penerimaan melalui antarmuka standar MAXIM menawarkan MAX3680 dan MAX3681, yang merupakan konverter serial-ke-paralel. MAX3680 mengubah aliran data serial 622 Mbps menjadi 78 Mbps dalam kata-kata 8-bit. Output data dan sinkronisasi kompatibel dengan TTL. Konsumsi daya - 165 mW dengan suplai 3.3V. MAX 3681 mengubah aliran data serial (622 Mbps) menjadi aliran 155 Mbps dari kata-kata 4-bit. Data diferensial dan pulsa sinkronisasi mendukung sinyal diferensial tegangan rendah antarmuka LVDS (Gambar 5.25).

MAX3693 (Gambar 5.26) mengubah empat aliran data LVDS 155 Mbps menjadi aliran serial 622 Mbps. Pulsa sinkronisasi yang diperlukan untuk transmisi disintesis menggunakan loop terkunci fase bawaan yang berisi osilator yang dikontrol tegangan, penguat filter loop, dan detektor frekuensi fase yang hanya memerlukan referensi jam eksternal. Dengan suplai 3,3 V, konsumsi daya adalah 215 mW. Output data serial adalah sinyal logika gabungan emitor positif diferensial standar.

Fungsi utama dari driver laser MAX3669 (Gambar 5.27) adalah untuk mensuplai bias dan arus modulasi untuk secara langsung memodulasi dioda laser. Untuk menambah fleksibilitas, input diferensial menerima aliran data PECL serta fluktuasi tegangan diferensial hingga 320 mVp-p pada Vcc = 0,75 V. 90 mA, dan resistor antara pin MODSET dan ground dapat menyesuaikan arus modulasi dari 5 hingga 60 mA. Diagram pengkabelan khas untuk menghubungkan MAX3669 ke modul laser ditunjukkan pada Gambar. 5.28. Data diterima dalam kode 4-bit paralel dan diubah menjadi data serial oleh MAX3693 menggunakan sinyal clock. Dari konverter ini, sinyal dalam format serial ditransmisikan ke driver laser MAX3669, yang menghasilkan sinyal modulasi dengan parameter yang diperlukan untuk mengontrol emisi dioda laser.

Pilihan bahan yang cukup terperinci tentang penggunaan komponen ini dapat ditemukan di situs web www.rtcs.ru, oleh Rainbow Technologies, distributor resmi MAXIM di negara-negara CIS.

Beras. 5.25. Menghubungkan penerima optik ke bus data menggunakan antarmuka LVDS

Beras. 5.26. Diagram Fungsional MAX3693

Beras. 5.27. Diagram Fungsional MAX3669

MAXIM juga merilis seri MAX38xx IC serat optik dengan kinerja 2,5 Gbps. Misalnya, driver laser modulasi otomatis MAX3865 (Gambar 5.29) memiliki fitur khusus berikut:

Tegangan suplai 3.3 atau 5 V unipolar;

Konsumsi 68 mA

Bekerja dengan kinerja hingga 2,5 Gbps (NRZ);

Umpan balik yang dipandu;

Arus bias dan modulasi yang dapat diprogram;

Durasi jatuh / naik tepi 84 ps;

Pemantauan modulasi dan arus bias;

Detektor kecelakaan;

perlindungan ESD.

Beras. 5.28. Diagram koneksi khas MAX3669 ke modul laser

Beras. 5.29. Diagram koneksi khas MAX3865 ke modul laser

"SKEO" memasok transceiver dari semua jenis yang tersedia, modul umum didukung dalam stok di gudang perusahaan. Garis modul optik SKEO dirancang untuk pemasangan di area kritis jaringan komunikasi, modul memiliki karakteristik yang dijamin stabil, garansi untuk seri ini adalah 5 tahun. Transceiver ini dapat menggantikan modul mahal yang ditawarkan oleh vendor.

Pilihan modul optik SKEO optimal untuk digunakan dalam jaringan standar operator telekomunikasi, di mana efisiensi ekonomi peralatan sangat dihargai.

Transceiver optik (transceiver, transmitter - transmitter dan receiver - receiver) adalah modul plug-in untuk peralatan telekomunikasi. Tugas transceiver optik adalah mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik.

Menggunakan transceiver optik

Transceiver optik telah menggantikan transceiver yang terpasang pada peralatan. Kerugian dari pemancar built-in adalah ketidakmungkinan mengubah media transmisi data dan kerumitan pemeliharaan pada perangkat jaringan jika terjadi kegagalan.

Peralatan dengan transceiver optik yang dapat dilepas mendukung beberapa media transmisi data (serat mode tunggal atau multi mode, pasangan terpilin tembaga, dll.) dan dapat dengan mudah diganti jika terjadi kerusakan. Dalam hal transmisi data melalui serat optik mode tunggal, panjang saluran dapat mencapai 200 km tanpa regenerasi dan amplifikasi (untuk 155 Mbit).

Berbagai faktor bentuk transceiver

Transceiver optik memiliki beberapa faktor bentuk, yang ditentukan oleh Komite SFF (Komite Faktor Bentuk Kecil), yang kelompok kerjanya mencakup produsen peralatan telekomunikasi terkemuka. Faktor bentuk transceiver optik yang paling umum adalah GBIC, SFP, SFP +, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Transceiver ini mendukung berbagai protokol dan kecepatan data dari 100 Mbps hingga 100 Gbps.

Parameter transceiver dapat sangat bervariasi, tetapi klasifikasi berikut berlaku untuk jenis modul yang paling umum:

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

Jarak transmisi ditentukan oleh anggaran optik dan toleransi dispersi kromatik. Di sini, anggaran optik mengacu pada perbedaan antara daya radiasi pemancar dan sensitivitas penerima. Dengan analogi dengan daftar korespondensi antara faktor bentuk dan kecepatan / protokol, Anda dapat membuat daftar jarak, sekali lagi untuk transceiver umum:

• GBIC dan SFP 0.1, 0.3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 km
• XENPAK, X2, XFP, SFP + 0,3, 10, 40, 80 km
• QFSP28 - 10 atau 40 km

Penunjukan standar jarak untuk transceiver hingga 500 meter - SR, hingga 20 km - LR, hingga 60 km - ER, setelah 60 km - ZR.

Transceiver optik CWDM dan DWDM

Untuk memberikan dukungan bagi teknologi multiplexing divisi panjang gelombang xWDM, transceiver tersedia dengan pemancar panjang gelombang CWDM / DWDM. Untuk sistem CWDM, transceiver diproduksi dengan 18 panjang gelombang yang berbeda, untuk DWDM 44 panjang gelombang (grid 100 GHz) atau 80 panjang gelombang (grid 50 GHz).

Transceiver optik memungkinkan pemantauan parameter status mereka sendiri melalui fungsi pemantauan. Fitur ini disebut DDM (Digital Diagnostics Monitoring) atau DOM (Digital Optical Monitoring). Dengan fungsi ini, Anda dapat memantau parameter standar pengoperasian transceiver, seperti spesifikasi listrik, suhu, daya terpancar, dan kekuatan sinyal pada detektor. Informasi ini membantu mencegah gangguan dalam transmisi data dengan mendeteksi perubahan negatif pada saluran secara tepat waktu.

"Firmware" transceiver optik adalah entri singkat dalam memori non-volatil dari modul optik, yang berisi informasi klasifikasi tentang modul, yang dapat mencakup nomor seri, nama pabrikan, faktor bentuk, jangkauan transmisi data, dan banyak lagi. Beberapa produsen menggunakan firmware untuk memblokir peralatan mereka sendiri agar tidak bekerja dengan transceiver pihak ketiga. Untuk ini, peralatan memantau keberadaan catatan yang benar dan umum checksum dalam memori transceiver yang terpasang.