Jurijs Petropavlovskis

2017. gada jūnijā Krievijā tika sākta cita veida augsto tehnoloģiju produktu ražošana - uzņēmums Fibre Trade LLC atklāja optisko šķiedru raiduztvērēju ražošanas rūpnīcu Novosibirskā. Pēc paša uzņēmuma un citu šīs jomas ekspertu domām, šī ir pirmā un pagaidām vienīgā rūpnīca ar pilnu šādu ierīču masveida ražošanas ciklu Krievijā. Jāpiebilst, ka optoelektronisko komponentu, tostarp optisko raiduztvērēju, izstrādē un ražošanā Krievijā nodarbojas arī citi uzņēmumi, piemēram, FTI-Optronik no Sanktpēterburgas. A. F. Jofs Krievijas akadēmija Zinātnes. Tāpat lasītājiem jāatgādina, ka ne visiem, pat pasaules vadošajiem elektronikas uzņēmumiem, ir sava mikroelektronikas un citu elektronisko komponentu produkcija. Uzņēmumus, kuriem nav savas ražošanas, sauc par Fabless uzņēmumiem; mikroelektroniku tiem ražo specializēti uzņēmumi (liešanas uzņēmumi) pēc pasūtījuma.

Pirms apsvērt optiskās šķiedras raiduztvērēju funkcijas, sniegsim dažus datus par pašu uzņēmumu. Privāts uzņēmums Fiber Trade LLC 2010. gadā Novosibirskā dibināja Aleksejs Valentinovičs Juņins, dzimis 1974. gadā (1. attēls), kurš iepriekš strādāja uzņēmumos Novotelecom un VimpelCom. Uzņēmuma pamatdarbība tajā laikā bija telekomunikāciju iekārtu piegāde Krievijas tirgum. 2012. gadā uzņēmumam tika piešķirts izstrādes organizācijas FCRD kods saskaņā ar GOST 2.201-80 (mainīts 2011. gadā), kas ļāva sākt izstrādāt un izstrādāt produktus ar savu FiberTrade (FT) preču zīmi.

Praktiskais darbs pie raiduztvērēju ražošanas izveides sākās 2015. gadā un noslēdzās 2017. gadā ar rūpnīcas palaišanu. Šajā laikā ir atrisināti sarežģītie uzdevumi – izveidot 7. klases tīras telpas un uzstādīt augstas precizitātes testēšanas iekārtas no vadošajiem pasaules ražotājiem. Projekta finansēšana (apmēram 40 miljoni rubļu) tika veikta uz Alekseja Juņina pašu līdzekļu un citu privāto investoru līdzekļiem, savukārt rūpnīcas izveides procesā netika iesaistītas trešās puses. Paredzamais ražošanas apjoms būs 960 tūkstoši raiduztvērēju gadā, bet ieņēmumu apjoms - 3,8-4,2 miljardi rubļu gadā. Atmaksa plānota 2020.

Līdz 2018. gada beigām uzņēmuma darbinieku skaitu plānots palielināt līdz 70 cilvēkiem (šobrīd ir 22 izstrādes inženieri un 23 ražošanas inženieri un citi speciālisti). Tā kā trūkst kvalificētu speciālistu ar pieredzi uzņēmuma profilā, tiek apsvērta iespēja piesaistīt augstskolu absolventus tālākizglītībai.

Šobrīd uzņēmums pastāvīgi sadarbojas ar vadošajiem telekomunikāciju un IT uzņēmumiem, tostarp PJSC VimpelCom, OJSC MegaFon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, Vkontakte LLC, Mail Ru LLC Group, CJSC "Comstar-Region" un vairākiem citiem. Nākotnē uzņēmums var aizņemt līdz pat 50% no optisko šķiedru raiduztvērēju tirgus Krievijā; galvenie eksporta virzieni ir NVS valstis. Ņemot vērā to, ka uzņēmumam jau ir projekti, kuriem pasaulē nav analogu, tiek apsvērta iespēja eksportēt produkciju uz Eiropas valstīm.

Viens no šiem projektiem ietver vairāku ražotāju raiduztvērējus, kas ļauj tiem darboties dažādu pārdevēju telekomunikāciju iekārtās (līdz 5 vienlaicīgi). 2017. gada 19. oktobris Federālais dienests par intelektuālais īpašums izsniegta datorprogrammas valsts reģistrācijas apliecība "SFR + moduļa vienotas definīcijas veidošana komutācijas iekārtās dažādi ražotāji". Fibre Trade vairāku ražotāju raiduztvērēji ļauj uzņēmumiem samazināt izmaksas, izmantojot savās sistēmās dažādu ražotāju iekārtas, kā arī izvairīties no papildu izmaksām dažādu pārdevēju moduļu noliktavas uzturēšanai (pārdevējs – piegādātājs un preču zīmes īpašnieks).

Vēl viens projekts ir optiskie moduļi ar datu kriptoaizsardzības atbalstu.

Daži "ekspertu teorētiķi" mikroelektronikas ražošanu Krievijā uzskata par sarežģītu un neperspektīvu. Patiešām, šāda ražošana prasa lielas finansiālās izmaksas, un jau no paša sākuma. Lai īstenotu projektus šajā jomā, nepieciešami speciālisti, kuriem ir ne tikai laba profila izglītība un liela darba pieredze, bet arī, pēc Alekseja Juņina teiktā, liela vēlme attīstīt šo jomu Krievijā. Tomēr vietējo optisko šķiedru raiduztvērēju ražošanai ir vairākas priekšrocības.

Ārvalstu ierīču būtiskie trūkumi ir neiespējamība mainīt programmatūru atbilstoši operatoru prasībām un nedeklarēšanas iespējamība. funkcionalitāte piegādātās ierīces. Lētākiem Ķīnas raiduztvērējiem raksturīgs arī lielāks defektu procents, kas no patērētājiem prasa papildu izmaksas par bojāto moduļu atgriešanu/maiņu. Pēc Alekseja Juņina vārdiem, viens no optisko šķiedru raiduztvērēju ražošanas galvenajiem mērķiem ir nodrošināt valsts drošību. Izstrādājot produktus un programmatūru tiem Krievijā, ražotājs zina burtiski visu par saviem produktiem un var tos kontrolēt. Šajā gadījumā mēs faktiski varam runāt par atbilstību informācijas drošība kiberkara laikmetā un hakeru uzbrukumi. Vēl viena svarīga radioelektronikas produktu ražošanas priekšrocība valstī ir daudz lielāka elastība attiecībās ar vietējiem klientiem visos aktuālajos jautājumos.

Rūpnīcas produkcijas galvenie patērētāji ir valsts vadošie telekomunikāciju operatori un datu centri. Nākotnē uzņēmumam ir lieli plāni, piemēram, nosegt līdz 50% no Krievijas tirgus vajadzībām optisko šķiedru raiduztvērēju jomā un ienākt ārvalstu tirgos. Ir vēlme kļūt par importa aizstāšanas projekta (IMVEI) dalībnieku, kas palīdzēs būtiski palielināt pārdošanas apjomu vietējā tirgū. Vajadzība pēc raiduztvērējiem tikai pieaugs, piemēram, Krievijā līdz 2024. gadam 5G tīklus tādā vai citādā veidā plānots izvērst pilsētās ar iedzīvotāju skaitu virs 300 tūkstošiem, kas prasīs bāzes staciju iekārtu nomaiņu un ievērojams to skaita pieaugums.

Fiber Trade iekārtu testi, tostarp tie, ko veica valsts vadošie telekomunikāciju operatori, ir parādījuši uzņēmuma optisko šķiedru raiduztvērēju konkurētspēju ar Eiropas kolēģiem uzticamības un funkcionalitātes ziņā.

Uzņēmuma katalogos 2017. gadā papildus aktuālajiem raiduztvērējiem ir arī cita veida produkcija: mediju pārveidotāji, kanālu blīvēšanas iekārtas, iekārtas garajām līnijām, pasīvās iekārtas.

Optiskās šķiedras raiduztvērēji

Optisko šķiedru uztvērēji (FOTS) jeb optoelektroniskie raiduztvērēji ir paredzēti, lai optiskos signālus, kas tiek pārraidīti pa optisko šķiedru sakaru līnijām (FOCL), pārvērstu elektriskos signālos un otrādi - elektriskos signālus optiskajos. Nepieciešamība pēc VOT radās jau 90. gados, kad aktīvi ieviesa optisko šķiedru tīklus platjoslas piekļuvei pa tīklu un mobilo sakaru operatori savienojumiem. Tajā laikā WOT tika veikti iespiedshēmu plates aktīvās telekomunikāciju iekārtas. Taču, ņemot vērā šādu ierīču (slēdžu, multiplekseru, maršrutētāju, mediju pārveidotāju) klāsta pieaugumu, rodas nepieciešamība nodalīt informācijas apstrādes un datu pārraides ierīces. Turklāt pašām ierīcēm signālu pārraidīšanai pa FOCL unifikācijas nolūkos vienā vai otrā veidā ir jābūt standartizētām.

Jau diezgan ilgu laiku dažādu ražotāju BOT ir bijuši vienoti kompakti spraudņu moduļi, kas uzstādīti aktīvo telekomunikāciju iekārtu standartizētās elektriskajās pieslēgvietās. Šāda pieeja tīkla infrastruktūras izveidē ļauj optimizēt izmaksas optisko tīklu projektēšanā un, galvenais, rekonstrukcijā, piemēram, palielināt datu pārraides ātrumu, pārraidāmās informācijas apjomu un signāla diapazonu. pārraide pa FOCL.

BOT moduļi tiek ražoti dažādos veidos - formas faktori. SFP (Small Form-factor Pluggable) moduļi pašlaik ir visplašāk izmantoti, kā parādīts 2. attēlā. SFP moduļi ir kompaktas vienības metāla korpusi, nodrošinot moduļu elektronisko komponentu aizsardzību no elektromagnētiskā starojuma un mehāniski bojājumi. Moduļiem parasti ir divas optiskās pieslēgvietas - lāzera emitētājs (TX - raidītājs) un fotodetektors (RX - uztvērējs), kas nodrošina moduļa darbību divu viļņu režīmā (3. attēls). Viena viļņa garuma SFP moduļiem ir tikai viens ports, savukārt pārraides virziena maiņai tiek izmantota multipleksēšana.

Uz moduļu iespiedshēmu platēm papildus emitētājiem un fotodetektoriem ir uzstādīti arī citi elektroniskie komponenti un komponenti - lāzerdiožu vadības shēmas, signāla pārveidotāji lineārā kodā, fotodiodes nobīdes shēmas, dažādi pastiprinātāji un filtri, digitālās shēmas uzraudzību. Moduļu plates satur arī EEPROM (elektriski dzēšamu pārprogrammējamu atmiņu) ar vadības ierīci programmatūra(SFP moduļa blokshēmas variants parādīts 4. attēlā).

Dažādas mehāniskās un Elektriskās īpašības BOT nenosaka starptautiskie standarti, bet gan MSA (Multi-source Agreement) specifikācijas, kas izstrādātas, pamatojoties uz līgumiem starp dažādiem iekārtu ražotājiem. Šo vairāku specifikāciju izstrādes procesa "dabu" raksturo uzņēmumu "nenoteikts loks", kas piedalās MSA līgumos. Lai efektīvi izstrādātu MSA specifikācijas, jau 1990. gadā ASV tika izveidota grupas (komitejas) Small Form Factor Committee (SFF komiteja), kuras uzdevums bija noteikt formas faktorus informācijas uzglabāšanas nozarē. Starp desmitiem komitejas locekļu ir lielākie ražotāji elektronika un datortehnoloģijas- Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. 2016. gadā organizācija mainīja nosaukumu uz SNIA SFF Technology Affiliate. Līdz šim SFF komitejas partneri bez iepriekšminētajiem ir arī citi vadošie uzņēmumi - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET un virkne citu (kopā vairāk nekā 50 uzņēmumi) .

Mēs pārbaudījām, kādi ir SFP un SFP + formas faktora optiskie uztvērēji kopumā. Šajā gadījumā mēs vēlētos tuvāk apskatīt dažus smalkākus punktus.

Jo īpaši mēs pievērsīsimies raiduztvērēju klasifikācijai pēc optiskā savienotāja veida, spektrālās dalīšanas multipleksēšanas standartiem un tehnoloģijas.

Kabeļa apgriešana

Optiskais kabelis savienojumam ar SFP moduļiem ir jāieslēdz LC (Lucent/Little/Local Connector) vai SC (abonenta/kvadrātveida/standarta savienotājs) savienotājā.

Attiecīgi moduļi ir pieejami ar divu veidu kabeļu savienotājiem: SC un LC.

Šeit jāatzīmē, ka SFP, SFP+ formātu divu šķiedru optiskie raiduztvērēji gandrīz vienmēr ir aprīkoti ar LC savienotāju, jo SC ir lielāks, un divi šādi savienotāji neietilps dupleksajā modulī. SC izmantošana ir iespējama tikai vienšķiedrā.

SC ir viens no pirmajiem keramikas savienotājiem, kas paredzēti, lai atvieglotu optisko kabeļu pievienošanu dažādām ierīcēm un aizsargātu pārgriezto kabeli no piesārņojuma un mehāniskiem bojājumiem. Ņemot vērā optiskā kabeļa šķiedru mikroskopisko biezumu, pat viens putekļu plankums var izraisīt būtisku sakaru kvalitātes pasliktināšanos vai savienojuma pārtraukumu.

LC savienotāju izstrādāja Lucent kā uzlabojumu salīdzinājumā ar SC. Tas ir uz pusi mazāks, un tam ir noņemams savienojums, kas atvieglo optisko kabeļu lietošanu augsta blīvuma savienojumos/šķiedrās.

Kopumā Ethernet standarti ļauj izmantot gan vienu, gan otro savienotāju, tomēr lielākā daļa ražotāju joprojām savos moduļos uzstāda LC savienotājus. Pat vienas šķiedras SFP WDM moduļi, kas vienmēr ir bijuši standartā ar SC savienotāju, tagad ir pieejami arī ar LC savienotāju.

Vairāk par optiskajiem savienotājiem varat lasīt šajā rakstā.

Standarti

Optiskie raiduztvērēji darbojas Ethernet tīkli un tāpēc ir jāatbilst vienam no attiecīgajiem standartiem. Ērtības labad mēs esam apkopojuši tabulā norādītos parametrus.

Uzņemšanas-pārraides ātrums	Standarta		Standarta	Šķiedru skaits	šķiedras veids	Emitera viļņa garums, nm
					daudzrežīmu, pilna dupleksa
					daudzrežīmu, pusduplekss ar garantētu sadursmes noteikšanu
	TIA/EIA-785-1-2002				daudzrežīmi
					viens režīms
					viens režīms
					daudzrežīmi
					viens režīms
					daudzrežīmi
					viens režīms
					viens režīms
					viens režīms
					viens režīms
					daudzrežīmi
					daudzrežīmi	1275, 1300, 1325, 1350
					viens režīms	1275, 1300, 1325, 1350
					viens režīms
					viens režīms
					daudzrežīmi
					daudzrežīmi
					viens režīms
					viens režīms
					daudzrežīmi
					viens režīms	1295, 1300, 1305, 1310
					viens režīms	1295, 1300, 1305, 1310

Vienmodas optiskās šķiedras caurspīdīgie logi

Lielākā daļa mūsdienu optisko kabeļu pieder SMF G.652 standartam dažādas versijas. jaunākā versija standarts, G.652 (11/16) tika izlaists 2016. gada novembrī. Standarts apraksta tā saukto standarta vienmoda šķiedru.

Gaismas caurlaidība caur optisko šķiedru balstās uz pilnīgas iekšējās atstarošanas principu saskarnē starp datu nesējiem ar dažādu optisko blīvumu. Īstenošanai šis princips, šķiedra ir izgatavota divslāņu vai daudzslāņu. Gaismu vadošo kodolu ieskauj caurspīdīgu apvalku slāņi, kas izgatavoti no materiāliem ar zemākiem refrakcijas koeficientiem, kuru dēļ uz slāņa robežas notiek kopējais atstarojums.

Optisko šķiedru kā pārraides līdzekli raksturo vājināšanās un izkliede. Vājināšanās ir signāla jaudas zudums šķiedras caurbraukšanas laikā, kas izteikts kā zuduma līmenis uz attāluma kilometru (dB/km). Vājināšanās ir atkarīga no pārraides vides materiāla un raidītāja viļņa garuma. Absorbcijas spektra atkarība no viļņa garuma satur vairākus maksimumus ar minimālu vājinājumu. Tieši šie diagrammas punkti, ko sauc arī par caurspīdīguma logiem vai telekomunikāciju logiem, tika izvēlēti par pamatu emitentu izvēlei..

Ir seši vienmoda šķiedras caurspīdīguma logi:

• O veida josla (oriģināls): 1260-1360 nm;
• E-josla (paplašināta): 1360-1460 nm;
• S josla ( Īss viļņa garums: 1460-1530 nm;
• C josla ( Parastais: 1530-1565 nm;
• L josla ( Garais viļņa garums): 1565-1625 nm;
• U-josla ( Īpaši garš viļņa garums): 1625-1675 nm.

Tuvojas šķiedru īpašības katrā diapazonā var uzskatīt par aptuveni vienādām. Pārredzamības virsotne ir, parasti, līdz garā viļņa galam E-josla . Īpaša vājināšanās iekšā O veida josla apmēram pusotru reizi augstāks nekā S un C joslā , specifiskā hromatiskā dispersija - otrādi, ir nulle minimums pie viļņa garuma 1310 nm un virs nulles pie C josla.

Sākotnēji, lai organizētu duplekso savienojumu, izmantojot optisko kabeli, tika izmantoti šķiedru pāri, katrs atbildīgs par savu pārraides virzienu. Tas ir ērti, taču izšķērdīgi attiecībā uz ieguldāmā kabeļa resursu. Lai izlīdzinātu šo problēmu, tika izstrādāta spektrālās dalīšanas multipleksēšanas jeb, citiem vārdiem sakot, viļņu multipleksēšanas, tehnoloģija.

Viļņu multipleksēšanas tehnoloģijas, WDM/CWDM/DWDM

WDM

WDM tehnoloģijas pamatā viļņu garuma dalīšanas multipleksēšana ir vairāku gaismas plūsmu ar dažādu gaismas garumu pārraide pa vienu šķiedru.

WDM pamata tehnoloģija ļauj izveidot vienu duplekso savienojumu ar visbiežāk izmantoto viļņu pāri 1310/1550 nm, attiecīgi no O un C joslas. Tehnoloģijas ieviešanai tiek izmantots pāris “spoguļa” moduļu, viens ar 1550 nm raidītāju un 1310 nm uztvērēju, otrs, gluži pretēji, ar 1310 nm raidītāju un 1550 nm uztvērēju.

Abu kanālu viļņu garuma atšķirība ir 240 nm, kas ļauj atšķirt abus signālus, neizmantojot īpašus noteikšanas rīkus. Galvenais izmantotais pāris 1310/1550 ļauj izveidot stabilus savienojumus attālumos līdz 60 km.

Retos gadījumos tiek izmantoti arī pāri 1490/1550, 1510/1570 un citas iespējas no caurspīdīguma logiem ar zemāku īpatnējo vājinājumu attiecībā pret O-joslu, kas ļauj organizēt vairāk “tāldarbības” savienojumu. Turklāt kombinācija 1310/1490 rodas, ja kabeļtelevīzijas signāls tiek pārraidīts paralēli datiem ar viļņa garumu 1550 nm.

CWDM

Nākamais izstrādes posms bija Coarse WDM, CWDM, rupjā spektrālā multipleksēšana. CWDM ļauj pārsūtīt līdz 18 datu plūsmām viļņu garuma diapazonā no 1270 līdz 1610 nm ar soli 20 nm.

CWDM moduļi lielākajā daļā gadījumu ir divu šķiedru. Ir BiDi, divvirzienu SFP CWDM moduļi, kuros uztveršana un pārraide notiek pa vienu šķiedru, bet Ukrainā tos joprojām pārdod diezgan reti.

SFP un SFP+ CWDM raidītāji (moduļi) pārraida vienā noteiktā viļņa garumā.

Šādu moduļu uztvērējs ir platjoslas, tas ir, tas saņem signālu jebkurā viļņa garumā, kas ļauj organizēt vienu duplekso kanālu ar jebkuriem diviem moduļiem, kas sertificēti CWDM atbilstībai. Vairāku kanālu vienlaicīgai pārraidei tiek izmantoti pasīvie multipleksori-demultiplekseri, kas savāc datu straumes no “krāsu” SFP moduļiem (kuriem katram ir raidītājs ar savu viļņa garumu) vienā starā pārraidei pa šķiedru un parsē atsevišķās plūsmās. beigu punktā. Uztvērēju daudzpusība nodrošina lielāku elastību tīklu veidošanā.

DWDM

Līdz šim jaunākā attīstība - Dense WDM (DWDM), blīva spektrālā multipleksēšana, ļauj organizēt līdz 24, bet pēc pasūtījuma izgatavotās sistēmās - līdz 80 duplekso sakaru kanāliem, viļņu garuma diapazonā no 1528,77-1563,86 nm ar soli. no 0, 79-0,80 nm.

Protams, jo blīvāks ir kanālu izvietojums, jo stingrākas kļūst pielaides emitētāju ražošanā. Lai gan parastajiem moduļiem ir pieļaujama viļņa garuma kļūda 40 nm robežās, WDM raiduztvērējiem šī kļūda tiek samazināta līdz 20-30 nm, CWDM jau ir 6-7 nm, bet DWDM - tikai 0,1 nm. Jo mazākas pielaides, jo dārgāka ir emitētāju ražošana.

Tomēr, neskatoties uz daudz augstākajām aprīkojuma izmaksām, DWDM salīdzinājumā ar CWDM ir šādas būtiskas priekšrocības:
1) manāmi pāriet vairāk kanāli uz vienas šķiedras;
2) pārraide vairāk kanālus lielos attālumos, jo DWDM darbojas viscaurspīdīgākajā diapazonā (1525-1565 nm).

Visbeidzot, jāpiemin, ka atšķirībā no sākotnējā WDM standarta CWDM un DWDM katrs atsevišķais kanāls var piegādāt datus gan ar ātrumu 1 Gb / s, gan 10 Gb / s. Savukārt 40 Gb un 100 Gb Ethernet standarti tiek realizēti, kombinējot vairāku 10 Gb kanālu joslas platumu.

Kas ir OADM moduļi un WDM filtri (dalītāji)?

Neskatoties uz līdzskaņu nosaukumu, OADM modulis nav optiskais raiduztvērējs, bet gan optiskais filtrs, viens no multiplekseru veidiem.

Attēlā: OADM modulis.

Optiskās pievienošanas multipleksora (OADM) mezgli tiek izmantoti, lai atdalītu datu plūsmas starppunktos. OADM, citādi Add-Drop modulis, ir optiskā ierīce, kas tiek uzstādīta optiskā kabeļa spraugā un ļauj filtrēt divas datu plūsmas no kopēja stara. OADM, tāpat kā visi multipleksori, atšķirībā no SFP un SFP + raiduztvērējiem, ir pasīvas ierīces, tāpēc tiem nav nepieciešama barošana un tos var uzstādīt jebkuros apstākļos, līdz pat vissmagākajiem. Pareizi izplānota OADM pakotne ļauj iztikt bez gala multipleksora un "izdalīt" datu plūsmas uz starppunktiem.

OADM trūkums ir gan atdalīto, gan tranzīta signālu jaudas samazināšanās un līdz ar to arī maksimālais stabilas pārraides diapazons. Saskaņā ar dažādiem avotiem jaudas samazinājums ir no 1,5 līdz 2 dB katrā Add-Drop.

Vēl vienkāršāka ierīce, WDM filtrs, ļauj no kopējās straumes atdalīt tikai vienu kanālu ar noteiktu viļņa garumu. Tādējādi ir iespējams salikt OADM analogus, pamatojoties uz patvaļīgiem pāriem, kas maksimāli palielina tīkla veidošanas elastību.

Attēlā: WDM filtrs (dalītājs).

WDM filtru var izmantot gan tīklos ar WDM multipleksēšanu, gan ar CWDM, DWDM multipleksēšanu.
Tāpat kā CWDM, arī DWDM specifikācijas pamatā ir OADM un filtru izmantošana.

Vairāku avotu līgumi (MSA)

Bieži vien SFP un SFP + raiduztvērēju pievienotajā dokumentācijā varat redzēt informāciju par MSA atbalstu. Kas tas ir?

MSA ir nozares līgumi starp moduļu ražotājiem, kas nodrošina dažādu uzņēmumu raiduztvērēju un tīkla iekārtu pilnīgu savietojamību un ka visi ražotie raiduztvērēji atbilst vispārpieņemtiem standartiem. MSA saderīgu SFP portu uzstādīšana iekārtās paplašina saderīgo moduļu klāstu un nodrošina konkurētspējīgu maināmo produktu tirgu.

MSA SFP/SFP+ iestata šādus parametrus:

1. Mehāniskā saskarne:

• moduļa izmēri;
• savienotāju mehāniskā savienojuma ar plati parametri;
• elementu izvietošana uz iespiedshēmas plates;
• Pūles, nepieciešams ievietot moduli slotā/izņemt no tā;
• marķēšanas standarti.

2. Elektriskais interfeiss:

• pinout;
• jaudas iespējas;
• hronometrāžas un I/O signāli.

3. Programmatūras saskarne:

• PROM mikroshēmas veids;
• datu formāti un iepriekš iestatīti programmaparatūras lauki;
• I2C vadības interfeisa parametri;
• DDM funkcijas ( Digitālās diagnostikas uzraudzība).

Līdz šim SFP/SFP+ formāta moduļos ir iekļautas trīs SNIA SFF komitejas izdotās MSA specifikācijas, kuras lielākā daļa tirgus dalībnieku ir apņēmušies ievērot:
SFP — lejupielādēt kā pdf
SFP+ — lejupielādēt kā pdf
DDM — lejupielādēt kā pdf

SFP, SFP+, XFP moduļi tehniskais apraksts(rus.) Lejupielādēt pdf formātā

vietne

Optisko šķiedru sakaru līnijas ir saziņas veids, kurā informācija tiek pārraidīta caur optiskiem dielektriskiem viļņvadiem, kas pazīstami kā "optiskā šķiedra". Optiskā šķiedra šobrīd tiek uzskatīta par vismodernāko fizisko līdzekli informācijas pārraidīšanai, kā arī par daudzsološāko līdzekli lielu informācijas plūsmu pārraidīšanai lielos attālumos.

Platjoslas optiskie signāli rodas ārkārtīgi augstās nesējfrekvences dēļ. Tas nozīmē, ka informāciju var pārsūtīt pa optisko sakaru līniju ar ātrumu aptuveni 1,1 terabits/s. Tie. Viena šķiedra vienlaikus var pārraidīt 10 miljonus. telefona sarunas un miljons video signālu. Datu pārraides ātrumu var palielināt, pārraidot informāciju divos virzienos vienlaikus, jo gaismas viļņi var izplatīties vienā šķiedrā neatkarīgi viens no otra. Turklāt optiskajā šķiedrā var izplatīties divi gaismas signāli. dažādas polarizācijas, kas dubultojas caurlaidspēja optiskais sakaru kanāls. Līdz šim pa optisko šķiedru pārraidītās informācijas blīvuma robeža nav sasniegta.

Vissvarīgākā sastāvdaļa ir optiskās šķiedras kabelis. Pasaulē ir vairāki desmiti uzņēmumu, kas ražo optiskos kabeļus dažādiem mērķiem. Slavenākie no tiem ir: AT&T, General Cable Company (ASV); Siecor (Vācija); BICC kabelis (Lielbritānija); Les cables de Lion (Francija); Nokia (Somija); NTT, Sumitomo (Japāna), Pirelli (Itālija). Optisko kabeļu izmaksas ir samērīgas ar standarta "vara" kabeļu izmaksām. Optisko šķiedru signālu pārraides līdzekļu izmantošanu joprojām ierobežo salīdzinoši augstās aprīkojuma izmaksas un uzstādīšanas darbu sarežģītība.

Lai pārraidītu datus pa optiskajiem kanāliem, signāli ir jāpārveido no elektriskiem uz optiskiem, jāpārraida pa sakaru līniju un pēc tam uztvērējā jāpārvērš atpakaļ uz elektriskiem. Šīs konversijas notiek raiduztvērējos, kas satur elektroniskus mezglus kopā ar optiskajiem komponentiem.

Kopumā optiskā kanāla organizācija ir līdzīga IrDA. Būtiskas atšķirības ir optisko viļņu diapazons un pārraidīto datu ātrums. Šajā sakarā kā izstarotāji tiek izmantoti pusvadītāju lāzeri, bet kā uztvērēji - augstfrekvences fotodiodes. Optoelektronisko datu uztvērēja blokshēma ir parādīta att. 5.19, un att. 5.20 - datu raidītājs.

Rīsi. 5.19. Optoelektroniskais datu uztvērējs

Rīsi. 5.20. Optoelektroniskais datu raidītājs

Lai pārraidītu informāciju pa optisko šķiedru kanālu, tiek izmantoti divi viļņu garuma diapazoni: 1000 ^ 1300 nm (otrais optiskais logs) un 1500 ^ 1800 nm (trešais optiskais logs). Šajos diapazonos - mazākais signāla zudums līnijā uz kabeļa garuma vienību.

Optiskajām pārraides sistēmām var izmantot dažādus optiskos avotus. Piemēram, gaismas diodes (LED) bieži izmanto par zemām izmaksām vietējie tīkli saziņai nelielā attālumā. Taču plaša spektra emisijas josla un neiespējamība darboties otrā un trešā optiskā loga viļņu garumā neļauj izmantot LED telekomunikāciju sistēmās.

Atšķirībā no LED, optiski modulēts lāzera raidītājs var darboties trešajā optiskajā logā. Tāpēc īpaši liela diapazona un WDM pārraides sistēmām, kur izmaksas nav galvenais apsvērums, bet augsta efektivitāte ir obligāta, tiek izmantots lāzera optiskais avots. Optiskajiem sakaru kanāliem Dažādi veidi Tieši modulētajām pusvadītāju lāzerdiodēm ir optimāla izmaksu un veiktspējas attiecība. Ierīces var darboties gan otrajā, gan trešajā optiskajā logā.

Visām pusvadītāju lāzerdiodēm, ko izmanto tiešai modulācijai, parasti ir nepieciešama līdzstrāvas nobīdes strāva, lai iestatītu darbības punktu un modulācijas strāvu signāla pārraidei. Nobīdes strāvas un modulācijas strāvas apjoms ir atkarīgs no lāzerdiodes īpašībām un var atšķirties atkarībā no veida un viena un tā paša veida. Projektējot raidītāja bloku, jāņem vērā šo raksturlielumu diapazons ar laiku un temperatūru. Tas jo īpaši attiecas uz ekonomiski izdevīgākiem pusvadītāju lāzeru veidiem bez dzesēšanas. No tā izriet, ka lāzera draiverim ir jānodrošina nobīdes strāva un modulācijas strāva tādā diapazonā, kas ir pietiekams, lai dažādi optiskie raidītāji ar plašu lāzerdiožu izvēli varētu darboties ilgu laiku un dažādās temperatūrās.

Lai kompensētu lāzerdiodes darbības pasliktināšanos, tiek izmantota automātiskās jaudas kontroles (APC) ierīce. Tajā tiek izmantota fotodiode, kas pārvērš lāzera gaismas enerģiju proporcionālā strāvā un piegādā to lāzera draiverim. Pamatojoties uz šo signālu, draiveris lāzera diodei izvada slīpstrāvu, lai gaismas izvade paliktu nemainīga un atbilstu sākotnējam iestatījumam. Tādējādi tiek saglabāta optiskā signāla "amplitūda". APC ķēdē atrodamo fotodiodi var izmantot arī automātiskajā modulācijas kontrolē (AMC).

Pulksteņa atkopšanai un serializācijai ir nepieciešams sintezēt pulksteņa impulsus. Šo sintezatoru var integrēt arī paralēlās sērijas pārveidotājā, un tas parasti ietver fāzes bloķētas cilpas ķēdi. Sintezatoram ir svarīga loma optiskās sakaru sistēmas raidītājā.

Optiskie uztvērēji uztver signālus, kas tiek pārraidīti pa optiskās šķiedras kabeli, un pārvērš tos elektriskos signālos, kas pēc tam pastiprina, atjauno to formu un pulksteņa signālus. Atkarībā no ierīces datu pārraides ātruma un sistēmas specifikas, datu straumi var pārveidot no sērijas uz paralēlo formātu. Galvenā sastāvdaļa, kas seko uztvērēja pastiprinātājam, ir pulksteņa un datu atkopšanas (CDR) shēma. CDR veic pulksteni, nosaka ienākošā signāla amplitūdas līmeni un izvada atjaunoto datu plūsmu.

Ir vairāki veidi, kā uzturēt sinhronizāciju (ārējais SAW filtrs, ārējais vadības pulksteņa signāls utt.), taču tikai integrēta pieeja var efektīvi atrisināt šo problēmu. Fāzes bloķēšanas cilpas (PLL) sistēmas izmantošana ir neatņemama sastāvdaļa pulksteņa impulsu sinhronizācijā ar datu plūsmu, kas nodrošina pulksteņa signāla saskaņošanu ar informācijas vārda vidu.

LFO-1 sērijas lāzera moduļi (5.15. tabula) tiek ražoti, pamatojoties uz augstas veiktspējas MQW InGaAsP/InP un AlGaInP/GaAs lāzerdiodēm un ir pieejami standarta neatdzesētās koaksiālās paketēs ar vienmodu vai daudzmodu optisko šķiedru. Atsevišķus modeļus, kā arī versijas bez dzesēšanas, var ražot DIL-14 korpusos ar iebūvētu mikro dzesētāju un termistoru. Visiem moduļiem ir plašs darba temperatūras diapazons, augsta starojuma jaudas stabilitāte, kalpošanas laiks vairāk nekā 500 tūkstoši stundu un tie ir labākie starojuma avoti digitālajām (līdz 622 Mbps) optiskajām sakaru līnijām, optiskajiem testeriem un optiskajiem telefoniem.

	Radiācijas jauda, ​​(mW)	Viļņa garums, (nm)	tych. šķiedras	mikro ledusskapis	Apvalka veids

PD-1375 sērijas fotodetektoru moduļi (5.16. tabula) spektrālajam diapazonam 1100-1650 nm ir izgatavoti uz InGaAs PIN fotodiodu bāzes un ir pieejami neatdzesētā versijā ar vienmodu (modelis PD-1375s-ip) vai daudzmodu. (PD-1375m-ip), optiskā šķiedra, kā arī "optiskās ligzdas" tipa korpusā, kas paredzēts dokstacijām ar SM un MM šķiedrām, kas noslēgtas ar "FC / PC" savienotāju (modelis PD-1375-ir). Moduļiem ir plašs darba temperatūras diapazons, augsta spektrālā jutība, zemas tumšās strāvas, un tie ir paredzēti darbam analogās un digitālās optiskās šķiedras sakaru līnijās ar datu pārraides ātrumu līdz 622 Mbps.

	Viļņa garums, (nm)	tych. šķiedras	Jutība, (A/W)	Saņemšanas ātrums, (Mbps)	Apvalka veids
					"ligzda"

MAXIM ražotais mikroshēmojums raiduztvērējiem ļauj pārveidot SDH/SONET optiskās pārraides sistēmās. SDH ir Eiropas standarts šķiedru optikai datu pārraidei. SONET ir standarts, kas nosaka ātrumu, signālus un saskarnes sinhronai datu pārraidei ar ātrumu, kas lielāks par vienu gigabitu sekundē optiskās šķiedras tīklā.

Pastiprinātāji MAX3664 un MAX3665 (5.21. attēls) pārveido strāvu no fotodiodes sensora par spriegumu, kas tiek pastiprināts un izvadīts kā diferenciālais signāls. Papildus fotostrāvas pastiprinātājam ir arī mikroshēmas Atsauksmes lai kompensētu konstanto komponentu, kas ir atkarīgs no fotodetektora tumšās strāvas stipruma un kam ir ļoti zema temperatūras un laika stabilitāte. Tipiska MAX3665 elektroinstalācijas shēma ir parādīta attēlā. 5.22. Šo pastiprinātāju galvenais mērķis ir atjaunot elektriskā signāla amplitūdu un pārraidīt atjaunoto signālu tālākai apstrādei.

Mikroshēma MAX3675 (MAX3676) veic pulksteņa atkopšanu un pulksteņa darbību no saņemtās datu straumes. MAX3676 blokshēma ir parādīta 1. attēlā. 5.23. Signālu apstrādes algoritmi šajās ierīcēs ir daudz sarežģītāki. Signāla pārveidošanas rezultātā kopā ar digitālās datu plūsmas atjaunošanu tiek iegūts pulksteņa signāls, kas nepieciešams turpmākai pareizai apstrādei. Tipiska MAX3676 elektroinstalācijas shēma ir parādīta attēlā. 5.24. MAX3676 ņem signālu no fotostrāvas pastiprinātāja un pārveido šo signālu, lai izvadītu diferenciālos datus un pulksteņa signālus standarta loģikas līmeņos. Jāņem vērā, ka visas šīs konvertācijas tiek veiktas ar signāliem, kas ļoti lielā ātrumā nonāk seriālā formātā.

Rīsi. 5.21. MAX3665 fotostrāvas pastiprinātāja blokshēma

Rīsi. 5.22. Tipiska komutācijas ķēde MAX3665

Rīsi. 5.23. Funkcionālā shēma MAX3676

Rīsi. 5.24. Tipiska komutācijas ķēde MAX3676

Lai pārraidītu signālus, kas radušies uztveršanas rezultātā, izmantojot standarta saskarnes MAXIM piedāvā MAX3680 un MAX3681, tie ir sērijas-paralēlie pārveidotāji. MAX3680 pārveido 622 Mb/s seriālo datu straumi par 78 Mb/s astoņu bitu vārdu straumi. Datu un pulksteņa izvade ir saderīga ar TTL līmeņiem. Enerģijas patēriņš - 165 mW ar barošanu 3,3V. MAX 3681 pārveido 622 Mbps sērijas datu straumi par 155 Mbps četru bitu vārdu straumi. Tā diferenciālie dati un pulkstenis atbalsta LVDS saskarnes zemsprieguma diferenciālo signālu (5.25. attēls).

Mikroshēma MAX3693 (5.26. attēls) pārveido četras 155 Mb/s LVDS datu plūsmas par 622 Mb/s seriālo straumi. Pārraidīšanai nepieciešamais pulkstenis tiek sintezēts, izmantojot iebūvētu fāzes bloķēšanas cilpu, kas satur ar spriegumu vadāmu oscilatoru, cilpas filtra pastiprinātāju un fāzes frekvences detektoru, kam nepieciešamas tikai ārējās pulksteņa atsauces. Ar 3,3 V barošanu elektroenerģijas patēriņš ir 215 mW. Sērijas datu izvades signāli ir standarta pozitīvā emitētāja savienoti loģiskie diferenciālie signāli.

Lāzera draivera MAX3669 galvenais mērķis (5.27. attēls) ir nodrošināt nobīdes strāvu un modulācijas strāvu, lai tieši modulētu lāzera diodes izvadi. Lai nodrošinātu papildu elastību, diferenciālās ieejas pieņem PECL datu plūsmas, kā arī diferenciālā sprieguma svārstības līdz 320 mV (p-p) pie Vcc = 0,75 V. Mainot ārējo rezistoru starp BIASSET tapu un zemi, slīpo strāvu var regulēt no 5 līdz 90 mA, un rezistors starp MODSET tapu un zemi var regulēt modulācijas strāvu no 5 līdz 60 mA. Tipiska shēma MAX3669 savienošanai ar lāzera moduli ir parādīta attēlā. 5.28. Dati tiek saņemti paralēlā 4 bitu kodā, un pārveidotājs MAX3693 tos pārveido sērijas datu plūsmā. No šī pārveidotāja seriālā formāta signāli tiek pārraidīti uz lāzera draiveri MAX3669, kas ģenerē modulējošu signālu ar nepieciešamajiem parametriem, lai kontrolētu lāzerdiodes emisiju.

Diezgan detalizētu materiālu izlasi par šo komponentu izmantošanu var atrast vietnē www.rtcs.ru, Rainbow Technologies, oficiālais MAXIM izplatītājs NVS valstīs.

Rīsi. 5.25. Optiskā uztvērēja pievienošana datu kopnei, izmantojot LVDS interfeisu

Rīsi. 5.26. MAX3693 blokshēma

Rīsi. 5.27. MAX3669 blokshēma

MAXIM arī izlaiž MAX38xx sērijas IC komplektu 2,5 Gb/s optiskās šķiedras interfeisa izveidei. Piemēram, lāzera draiverim MAX3865 ar automātisku modulācijas vadību (5.29. att.) ir šādas atšķirīgas iezīmes:

Unipolārais barošanas spriegums 3,3 vai 5 V;

Patēriņš 68 mA

Darbs ar veiktspēju līdz 2,5 Gbps (NRZ);

Kontrolēta atgriezeniskā saite;

Programmējamās nobīdes un modulācijas strāvas;

Krītošās/augošās malas ilgums 84 ps;

Modulācijas un slīpo strāvu uzraudzība;

Bojājumu detektors;

ESD aizsardzība.

Rīsi. 5.28. Tipiska shēma MAX3669 savienošanai ar lāzera moduli

Rīsi. 5.29. Tipiska shēma MAX3865 savienošanai ar lāzera moduli

SKEO piegādā visu pieejamo veidu raiduztvērējus, parastie moduļi tiek glabāti uzņēmuma noliktavā. SKEO optisko moduļu līnija ir paredzēta uzstādīšanai sakaru tīkla kritiskajās zonās, moduļiem ir garantēti stabili raksturlielumi, garantija šai sērijai ir 5 gadi. Šie raiduztvērēji var aizstāt dārgus pārdevēju piedāvātos moduļus.

SKEO optisko moduļu izvēle ir optimāla lietošanai standarta nesēju tīklos, kur tiek augstu novērtēta iekārtu rentabilitāte.

Optiskie raiduztvērēji (uztvērējs, raidītājs - raidītājs un uztvērējs - uztvērējs) ir nomaināmi telekomunikāciju iekārtu moduļi. Optiskā raiduztvērēja uzdevums ir pārveidot elektrisko signālu optiskā.

Optisko raiduztvērēju izmantošana

Optiskie raiduztvērēji ir aizstājuši iekārtās iebūvētos raiduztvērējus. Iebūvēto raidītāju trūkumi bija datu pārraides vides nomaiņas neiespējamība un apkopes sarežģītība tīkla ierīcē kļūmes gadījumā.

Aprīkojums ar maināmiem optiskajiem raiduztvērējiem atbalsta vairākus pārraides medijus (vienmodu vai daudzmodu šķiedru, vara vītā pāra u.c.), un to var viegli nomainīt bojājumu gadījumā. Datu pārraides gadījumā, izmantojot vienmodas optiskās šķiedras, līnijas garums var sasniegt 200 km bez reģenerācijas un pastiprināšanas (155 Mbps).

Dažādi raiduztvērēja formas faktori

Optiskajiem raiduztvērējiem ir vairāki formas faktori, kurus nosaka SFF komiteja (Small Form Factor Committee), kuras darba grupās ietilpst vadošie telekomunikāciju iekārtu ražotāji. Visizplatītākie optisko raiduztvērēju formas faktori ir GBIC, SFP, SFP+, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Šie raiduztvērēji atbalsta dažādus protokolus un datu pārraides ātrumus no 100 Mb/s līdz 100 Gb/s.

Raiduztvērēju parametri var ievērojami atšķirties, taču visbiežāk sastopamajiem moduļu veidiem ir derīga šāda klasifikācija:

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

Pārraides attāluma ierobežojumu nosaka optiskais budžets un hromatiskās dispersijas pielaide. Šeit optiskais budžets attiecas uz starpību starp raidītāja starojuma jaudu un uztvērēja jutību. Pēc analoģijas ar formas koeficienta un ātruma/protokola atbilstības sarakstu varat izveidot attālumu sarakstu, atkal parastajiem raiduztvērējiem:

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

Standarta attāluma apzīmējumi raiduztvērējiem līdz 500 metriem - SR, līdz 20 km - LR, līdz 60 km - ER, pēc 60 km - ZR.

CWDM un DWDM optiskie raiduztvērēji

Lai nodrošinātu atbalstu xWDM tehnoloģijām, raiduztvērēji tiek ražoti ar raidītājiem ar darbības viļņa garumu no CWDM / DWDM tīkla. CWDM sistēmām raiduztvērēji tiek ražoti ar 18 dažādiem viļņu garumiem, DWDM 44 viļņu garumiem (100 GHz tīkls) vai 80 viļņu garumiem (50 GHz režģis).

Optiskie raiduztvērēji ļauj kontrolēt savus stāvokļa parametrus, izmantojot uzraudzības funkciju. Šo līdzekli sauc par DDM (digitālās diagnostikas uzraudzību) vai DOM (digitālo optisko uzraudzību). Izmantojot šo funkciju, varat uzraudzīt standarta parametri raiduztvērēja darbība, piemēram, elektriskie parametri, temperatūra, izstarotā jauda un signāla stiprums detektorā. Šī informācija palīdz novērst datu pārraides kļūmes, savlaicīgi atklājot negatīvas līnijas izmaiņas.

Optisko raiduztvērēju "programmaparatūra" ir īss ieraksts optiskā moduļa nemainīgajā atmiņā, kas satur moduļa klasifikācijas informāciju, kas var ietvert sērijas numurs, ražotāja nosaukums, formas faktors, pārsūtīšanas diapazons un daudz kas cits. Daži ražotāji izmanto programmaparatūru, lai bloķētu sava aprīkojuma darbību ar trešās puses raiduztvērējiem. Lai to izdarītu, iekārta kontrolē pareizā ieraksta un kopsummas esamību kontrolsumma instalētā raiduztvērēja atmiņā.