Iuri Petropavlovski

În iunie 2017, în Rusia a început producția unui alt tip de produse high-tech - compania Fiber Trade LLC a lansat o fabrică pentru producția de transceiver cu fibră optică în Novosibirsk. Potrivit companiei în sine și a opiniilor altor experți în acest domeniu, aceasta este prima și până acum singura fabrică cu un ciclu complet de producție în masă a unor astfel de dispozitive în Rusia. Trebuie remarcat faptul că și alte companii sunt implicate în dezvoltarea și producția de componente optoelectronice, inclusiv transceiver-uri optice, în Rusia, de exemplu, FTI-Optronik din St. A. F. Ioffe Academia RusăȘtiințe. De asemenea, cititorilor ar trebui să li se reamintească faptul că nu toate, chiar și cele mai importante companii electronice din lume, au propria lor producție de microelectronice și alte componente electronice. Companiile care nu au producție proprie se numesc companii Fabless; microelectronica pentru ei este produsa de intreprinderi specializate (Tunatorii-companii) la comenzi.

Înainte de a lua în considerare caracteristicile transceiver-urilor cu fibră optică, să oferim câteva date despre companie în sine. companie privata Fibre Trade LLC a fost fondată în 2010 la Novosibirsk de către Aleksey Valentinovich Yunin, născut în 1974 (Figura 1), care a lucrat anterior pentru Novotelecom și Vimpelcom. Activitatea principală a companiei la acea vreme era furnizarea de echipamente de telecomunicații pe piața rusă. În 2012, companiei i s-a atribuit codul organizației de dezvoltare FCRD în conformitate cu GOST 2.201-80 (modificat în 2011), ceea ce a făcut posibilă începerea dezvoltării și proiectării produselor sub propria marcă FiberTrade (FT).

Lucrările practice privind crearea producției de transceiver au început în 2015 și s-au încheiat în 2017 odată cu lansarea fabricii. În acest timp, sarcinile dificile de a crea camere curate de clasa a 7-a și de a instala echipamente de testare de înaltă precizie de la producători de top din lume au fost rezolvate. Finanțarea proiectului (aproximativ 40 de milioane de ruble) a fost realizată pe cheltuiala fondurilor proprii ale lui Alexey Yunin și a altor investitori privați, în timp ce nu au fost implicate companii terțe în procesul de creare a fabricii. Volumul așteptat de producție va fi de 960 de mii de transceiver pe an, iar valoarea veniturilor - 3,8-4,2 miliarde de ruble pe an. Rambursarea este planificată pentru 2020.

Până la sfârșitul anului 2018, este planificată creșterea numărului de personal al companiei la 70 de persoane (acum sunt 22 de ingineri de dezvoltare și 23 de ingineri de producție și alți specialiști). Din cauza lipsei unor specialiști calificați, cu experiență în profilul companiei, se are în vedere posibilitatea atragerii absolvenților universitari cu pregătire continuă.

În prezent, compania cooperează permanent cu companii de telecomunicații și IT de top, inclusiv PJSC VimpelCom, OJSC MegaFon, PJSC Rostelecom, PJSC MTS, Vkontakte LLC, Mail Ru LLC Group”, CJSC „Comstar-Region” și o serie de altele. În viitor, întreprinderea poate ocupa până la 50% din piața transceiverelor cu fibră optică din Rusia; principalele direcții de export sunt țările CSI. Ținând cont de faptul că compania are deja proiecte care nu au analogi în lume, se ia în considerare posibilitatea de a exporta produse în țările europene.

Unul dintre aceste proiecte include transceiver multi-vendor care permit operarea acestora în echipamentele de telecomunicații ale diverșilor furnizori (până la 5 în același timp). 19 octombrie 2017 Serviciul Federal pentru proprietate intelectuală a emis un Certificat de înregistrare de stat a programului de calculator „Formarea unei definiții unificate a modulului SFR + în echipamentele de comutare diverși producători". Transceiverele multi-furnizor Fiber Trade permit companiilor să reducă costurile folosind echipamente de la diferiți producători în sistemele lor, precum și să evite costurile suplimentare pentru întreținerea unui depozit de module de la diferiți furnizori (vânzător - furnizor și proprietar al mărcii).

Un alt proiect este modulele optice cu suport pentru criptoprotecția datelor.

Unii „teoreticieni experți” consideră că producția de microelectronice în Rusia este dificilă și nepromițătoare. Într-adevăr, o astfel de producție necesită costuri financiare mari și încă de la început. Pentru implementarea proiectelor în acest domeniu este nevoie de specialiști care nu numai că au o bună educație specializată și o experiență vastă de muncă, dar și, potrivit lui Alexei Yunin, o mare dorință de a dezvolta acest domeniu în Rusia. Cu toate acestea, producția de emițătoare-receptoare cu fibră optică domestică are o serie de avantaje.

Dezavantajele fundamentale ale dispozitivelor străine sunt imposibilitatea de a schimba software-ul la cerințele operatorilor și probabilitatea de nedeclarat funcţionalitate dispozitivele furnizate. Transceiverele chinezești mai ieftine se caracterizează și printr-un procent mai mare de defecte, ceea ce necesită costuri suplimentare din partea consumatorilor pentru returnarea/înlocuirea modulelor defecte. Potrivit lui Alexei Yunin, unul dintre obiectivele principale ale producției de transceiver-uri cu fibră optică este asigurarea securității țării. Când dezvoltă produse și software pentru ei în Rusia, producătorul știe literalmente totul despre produsele sale și le poate controla. În acest caz, putem vorbi de fapt despre conformitate securitatea informatieiîn era războiului cibernetic și atacurile hackerilor. Un alt avantaj important al producției de produse de electronică radio în țară este o flexibilitate mult mai mare în relațiile cu clienții autohtoni pe toate problemele emergente.

Principalii consumatori ai produselor fabricii sunt principalii operatori de telecomunicații și centre de date din țară. În viitor, compania are planuri mari, de exemplu, să acopere până la 50% din nevoile pieței ruse de transceiver cu fibră optică și să intre pe piețele externe. Există dorința de a deveni membru al proiectului de substituție a importurilor (IMVEI), care va contribui la creșterea semnificativă a vânzărilor pe piața internă. Nevoia de transceiver va crește, de exemplu, în Rusia până în 2024, rețelele 5G într-o formă sau alta sunt planificate să fie implementate în orașe cu o populație de peste 300 de mii de locuitori, ceea ce va necesita înlocuirea echipamentelor stației de bază și a unui creștere semnificativă a numărului acestora.

Testele echipamentelor Fiber Trade, inclusiv cele efectuate de cei mai importanti operatori de telecomunicatii din tara, au aratat competitivitatea transceiver-urilor cu fibra optica ale companiei fata de omologii europeni in ceea ce priveste fiabilitatea si functionalitatea.

Cataloagele companiei din 2017, pe lângă transceiver-urile propriu-zise, ​​includ și alte tipuri de produse: convertoare media, echipamente de etanșare a canalelor, echipamente pentru linii lungi, echipamente pasive.

Transceiver cu fibră optică

Transceiverele cu fibră optică (FOTS) sau transceiverele optoelectronice sunt concepute pentru a converti semnalele optice transmise prin liniile de comunicație cu fibră optică (FOCL) în semnale electrice și invers - semnalele electrice în cele optice. Necesitatea VOT a apărut încă din anii 1990, când s-a introdus activ rețelele de fibră optică pentru accesul în bandă largă prin rețea și operatori de telefonie mobilă conexiuni. La acel moment, WOT au fost efectuate pe plăci de circuite imprimate echipamente de telecomunicații active. Cu toate acestea, din cauza creșterii gamei de astfel de dispozitive (comutatoare, multiplexoare, routere, convertoare media), este nevoie de separarea dispozitivelor de procesare a informațiilor și de transmisie a datelor. Mai mult, dispozitivele de transmitere a semnalelor prin FOCL în scopul unificării trebuie să fie standardizate într-un fel sau altul.

De mult timp, BOT-urile de la diverși producători au fost module plug-in compacte unificate instalate în porturile electrice standardizate ale echipamentelor de telecomunicații active. Această abordare a creării unei infrastructuri de rețea face posibilă optimizarea costurilor în proiectare și, cel mai important, în reconstrucția rețelelor optice, de exemplu, creșterea ratei de transfer de date, a cantității de informații transmise și a gamei de semnal. transmisie prin FOCL.

Modulele BOT sunt produse în diferite modele - factori de formă. Modulele SFP (Small Form-Factor Pluggable), prezentate în Figura 2, sunt în prezent cele mai utilizate. Modulele SFP sunt unități compacte în carcase metalice, asigurand protectia componentelor electronice ale modulelor de radiatiile electromagnetice si deteriorare mecanică. Modulele au, de obicei, două porturi optice - un emițător laser (TX - transmițător) și un fotodetector (RX - receptor), care asigură funcționarea modulului într-un mod cu două unde (Figura 3). Modulele SFP cu o singură lungime de undă au un singur port, în timp ce multiplexarea este utilizată pentru a schimba direcția de transmisie.

Pe plăcile de circuite imprimate ale modulelor, pe lângă emițători și fotodetectoare, sunt instalate și alte componente și componente electronice - circuite de control cu ​​diode laser, convertoare de semnal într-un cod liniar, circuite de polarizare a fotodiodelor, diverse amplificatoare și filtre, circuite digitale monitorizarea. Plăcile modulului conțin și o EEPROM (Electrically Erasable Reprogrammable Memory) cu un control software(o variantă a diagramei bloc a modulului SFP este prezentată în Figura 4).

Diverse mecanice și caracteristici electrice BOT nu este definit de standardele internaționale, ci de specificațiile MSA (Multi-source Agreement), dezvoltate pe baza acordurilor între diverși producători de echipamente. Această „natura” a procesului de dezvoltare a mai multor specificații este caracterizată de „gama nedefinită” de companii care participă la acordurile MSA. Pentru a dezvolta în mod eficient specificațiile MSA, în 1990, un grup (comitet) Small Form Factor Committee (Comitetul SFF) a fost creat în SUA pentru a determina factorii de formă în industria stocării informațiilor. Printre zecile de membri ai comisiei se numără cei mai mari producători electronice şi tehnologia calculatoarelor- Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba. În 2016, organizația și-a schimbat numele în SNIA SFF Technology Affiliate. Până în prezent, partenerii Comitetului SFF, pe lângă cei enumerați mai sus, sunt și alte companii lider - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET și o serie de altele (mai mult de 50 de companii în total) .

Am examinat ce sunt emițătoarele optice ale factorului de formă SFP și SFP + în general. În aceasta, am dori să aruncăm o privire mai atentă la câteva puncte mai subtile.

În special, ne vom concentra pe clasificarea transceiver-urilor după tipul de conector optic, standarde și tehnologie de multiplexare cu diviziune spectrală.

Tunderea cablurilor

Un cablu optic pentru conectarea la modulele SFP trebuie să fie terminat într-un conector LC (Lucent/Little/Local Connector) sau SC (Subscriber/Square/Standard Connector).

În consecință, modulele sunt disponibile cu două tipuri de conectori de cablu: SC și LC.

Aici trebuie remarcat faptul că transceiver-urile optice cu două fibre de formate SFP, SFP+ aproape întotdeauna vin cu un conector LC, deoarece SC este mai mare și doi astfel de conectori nu se vor potrivi într-un modul duplex. Utilizarea SC este posibilă numai în fibră unică.

SC este unul dintre primii conectori ceramici proiectați pentru a facilita conectarea cablurilor optice la o varietate de dispozitive și pentru a proteja cablul tăiat de contaminare și deteriorări mecanice. Având în vedere grosimea microscopică a fibrelor unui cablu optic, chiar și un fir de praf poate provoca o deteriorare semnificativă a calității comunicației sau o întrerupere a conexiunii.

Conectorul LC a fost dezvoltat de Lucent ca o îmbunătățire față de SC. Are jumătate din dimensiune și are un snap-off, ceea ce facilitează manevrarea cablurilor optice în conexiuni/fibre de înaltă densitate.

În general, standardele Ethernet permit utilizarea atât a unuia cât și a celui de-al doilea conector, cu toate acestea, majoritatea producătorilor încă instalează conectori LC pe modulele lor. Chiar și modulele SFP WDM cu o singură fibră, care au venit întotdeauna standard cu un conector SC, sunt acum disponibile și cu un conector LC.

Puteți citi mai multe despre conectorii optici în acest articol.

Standarde

Transceiverele optice funcționează în Rețele Ethernetși, prin urmare, trebuie să îndeplinească unul dintre standardele relevante. Pentru comoditate, am rezumat parametrii celor din tabel.

Viteza receptie-transmisie	Standard		Standard	Numărul de fibre	tipul fibrei	Lungimea de undă emițătorului, nm
					multimod, full duplex
					multimod, semi-duplex cu detectare garantată a coliziunilor
	TIA/EIA-785-1-2002				multimod
					mod unic
					mod unic
					multimod
					mod unic
					multimod
					mod unic
					mod unic
					mod unic
					mod unic
					multimod
					multimod	1275, 1300, 1325, 1350
					mod unic	1275, 1300, 1325, 1350
					mod unic
					mod unic
					multimod
					multimod
					mod unic
					mod unic
					multimod
					mod unic	1295, 1300, 1305, 1310
					mod unic	1295, 1300, 1305, 1310

Ferestre de transparență din fibră optică monomod

Marea majoritate a cablurilor optic moderne aparțin standardului SMF G.652 versiuni diferite. ultima versiune standard, G.652 (11/16) a fost lansat în noiembrie 2016. Standardul descrie așa-numita fibră standard monomod.

Transmiterea luminii printr-o fibră optică se bazează pe principiul reflexiei interne totale la interfața dintre medii cu densități optice diferite. Pentru implementare acest principiu, fibra este realizată în două sau mai multe straturi. Miezul conducător de lumină este înconjurat de straturi de învelișuri transparente din materiale cu indici de refracție mai mici, datorită cărora are loc reflexia totală la limita stratului.

Fibra optică, ca mediu de transmisie, se caracterizează prin atenuare și dispersie. Atenuarea este pierderea puterii semnalului în timpul trecerii fibrei, exprimată ca nivelul de pierdere pe kilometru de distanță (dB/km). Atenuarea depinde de materialul mediului de transmisie și de lungimea de undă a emițătorului. Dependența de lungime de undă a spectrului de absorbție conține mai multe vârfuri cu atenuare minimă. Aceste puncte din grafic, numite și ferestre de transparență sau ferestre de telecomunicații, au fost alese ca bază pentru selectarea emițătorilor..

Există șase ferestre de transparență din fibră monomod:

• Banda O (Original): 1260-1360 nm;
• Banda E (Extinsă): 1360-1460 nm;
• banda S ( Lungime de undă scurtă: 1460-1530 nm;
• banda C ( Convenţional): 1530-1565 nm;
• banda L ( Lungime de undă lungă): 1565-1625 nm;
• banda U ( Lungime de undă ultra-lungă): 1625-1675 nm.

Apropiindu-se proprietățile fibrelor din fiecare domeniu pot fi considerate aproximativ aceleași. Culmea transparenței este, de obicei , până la capătul valului lung Banda E . Atenuare specifică în Banda O de aproximativ o ori și jumătate mai mare decât în ​​banda S și C , dispersie cromatică specifică - invers, are un minim zero la o lungime de undă de 1310 nm și peste zero la banda C.

Inițial, pentru a organiza o conexiune duplex cu ajutorul unui cablu optic, s-au folosit perechi de fibre, fiecare responsabilă de propriul sens de transmisie. Acest lucru este convenabil, dar irositor în raport cu resursa cablului care este așezat. Pentru a nivela această problemă, a fost dezvoltată tehnologia multiplexării prin diviziune spectrală sau, cu alte cuvinte, multiplexarea undelor.

Tehnologii de multiplexare a undelor, WDM/CWDM/DWDM

WDM

În centrul tehnologiei WDM, Wavelength Division Multiplexing, este transmisia mai multor fluxuri de lumină cu lungimi de lumină diferite pe o singură fibră.

Tehnologia de bază WDM permite crearea unei singure conexiuni duplex, cu cea mai frecvent utilizată pereche de undă 1310/1550 nm, din banda O și, respectiv, C. Pentru implementarea tehnologiei se utilizează o pereche de module „oglindă”, unul cu emițător de 1550 nm și receptor de 1310 nm, celălalt, dimpotrivă, cu emițător de 1310 nm și receptor de 1550 nm.

Diferența de lungime de undă a ambelor canale este de 240 nm, ceea ce face posibilă distingerea ambelor semnale fără utilizarea unor instrumente speciale de detectare. Principala pereche utilizată 1310/1550 vă permite să creați conexiuni stabile la distanțe de până la 60 km.

În cazuri rare, sunt folosite și perechile 1490/1550, 1510/1570 și alte opțiuni din ferestrele de transparență cu atenuare specifică mai mică față de banda O, ceea ce permite organizarea mai multor conexiuni „pe distanță lungă”. În plus, combinația 1310/1490 apare atunci când un semnal de televiziune prin cablu este transmis în paralel cu datele la o lungime de undă de 1550 nm.

CWDM

Următoarea etapă de dezvoltare a fost Coarse WDM, CWDM, multiplexarea spectrală grosieră. CWDM vă permite să transmiteți până la 18 fluxuri de dateîn intervalul de lungimi de undă de la 1270 la 1610 nm cu un pas de 20 nm.

Modulele CWDM în marea majoritate a cazurilor sunt din două fibre. Există BiDi, module bidirecționale SFP CWDM, în care recepția și transmisia trec pe o singură fibră, dar în Ucraina sunt încă destul de rare la vânzare.

Transmițătoarele (module) SFP și SFP+ CWDM transmit la o anumită lungime de undă.

Receptorul unor astfel de module este de bandă largă, adică primește un semnal la orice lungime de undă, ceea ce vă permite să organizați un singur canal duplex cu oricare două module certificate pentru conformitatea CWDM. Pentru transmiterea simultană a mai multor canale, se folosesc multiplexoare-demultiplexoare pasive, care colectează fluxuri de date de la modulele SFP „color” (fiecare dintre ele având un transmițător cu propria lungime de undă) într-un singur fascicul pentru transmisie prin fibră și îl analizează în fluxuri individuale. la punctul final. Versatilitatea receptoarelor oferă o mai mare flexibilitate în rețea.

DWDM

Cea mai recentă dezvoltare până în prezent - Dense WDM (DWDM), multiplexarea spectrală densă, vă permite să organizați până la 24, iar în sisteme personalizate - până la 80 de canale de comunicație duplex, în intervalul de lungimi de undă de 1528,77-1563,86 nm cu un pas de 0, 79-0,80 nm.

Desigur, cu cât amplasarea canalelor este mai densă, cu atât toleranțele la fabricarea emițătorilor devin mai strânse. Dacă pentru modulele convenționale eroarea de lungime de undă este de 40 nm, pentru transceiver-urile WDM această eroare este redusă la 20-30 nm, pentru CWDM este deja de 6-7 nm, iar pentru DWDM - doar 0,1 nm. Cu cât toleranțele sunt mai mici, cu atât producția emițătorilor este mai scumpă.

Cu toate acestea, în ciuda costului mult mai mare al echipamentului, DWDM are următoarele avantaje semnificative față de CWDM:
1) transfera vizibil Mai mult canale pe o singură fibră;
2) transmisie Mai mult canale pe distante mari, datorita faptului ca DWDM functioneaza in cel mai transparent interval (1525-1565 nm).

În sfârșit, trebuie menționat că, spre deosebire de standardul original WDM, în CWDM și DWDM, fiecare canal individual poate livra date la viteze atât de 1 Gb/s, cât și de 10 Gb/s. La rândul lor, standardele Ethernet de 40 Gb și 100 Gb sunt implementate prin combinarea lățimii de bandă a mai multor canale de 10 Gb.

Ce sunt modulele OADM și filtrele WDM (divizoare)?

În ciuda numelui consoanei, modulul OADM nu este un transceiver optic, ci mai degrabă un filtru optic, unul dintre tipurile de multiplexor.

În imagine: modul OADM.

Nodurile Optical Add Drop Multiplexor (OADM) sunt folosite pentru a separa fluxurile de date în puncte intermediare. OADM, altfel modul Add-Drop, este un dispozitiv optic care este instalat în golul unui cablu optic și permite filtrarea a două fluxuri de date dintr-un fascicul comun. OADM, ca toate multiplexoarele, spre deosebire de transceiverele SFP și SFP+, sunt dispozitive pasive, deci nu necesită alimentare și pot fi instalate în orice condiții, până la cele mai severe. Un pachet OADM planificat corespunzător vă permite să faceți fără multiplexorul final și să „distribuiți” fluxuri de date către punctele intermediare.

Dezavantajul OADM este reducerea puterii atât a semnalelor separate, cât și a semnalelor de tranzit și, prin urmare, intervalul maxim de transmisie stabilă. Potrivit diferitelor surse, reducerea puterii este de la 1,5 la 2 dB la fiecare Add-Drop.

Un dispozitiv și mai simplificat, filtrul WDM, vă permite să separați doar un canal cu o anumită lungime de undă de fluxul total. Astfel, este posibilă asamblarea analogilor OADM pe baza perechilor arbitrare, ceea ce crește flexibilitatea construirii unei rețele la maximum.

În imagine: filtru WDM (divizor).

Filtrul WDM poate fi utilizat atât în ​​rețele cu multiplexare WDM, cât și cu multiplexare CWDM, DWDM.
La fel ca CWDM, specificația DWDM se bazează pe utilizarea OADM și a filtrelor.

Acorduri cu mai multe surse (MSA)

Adesea, în documentația însoțitoare pentru transceiverele SFP și SFP + puteți vedea informații despre suportul MSA. Ce este?

MSA-urile sunt acorduri industriale între producătorii de module care asigură compatibilitatea end-to-end între transceiver-uri și echipamentele de rețea de la diferite companii și că toate transceiver-urile fabricate respectă standardele general acceptate. Instalarea porturilor SFP conforme cu MSA în echipamente extinde gama de module compatibile și asigură o piață competitivă pentru produse interschimbabile.

MSA pentru SFP/SFP+ setează următorii parametri:

1. Interfață mecanică:

• dimensiunile modulului;
• parametrii conexiunii mecanice a conectorilor cu placa;
• plasarea elementelor pe placa de circuit imprimat;
• un efort, necesar pentru a introduce modulul în/scoate din slot;
• standarde de etichetare.

2. Interfață electrică:

• pinout;
• opțiuni de putere;
• temporizații și semnale I/O.

3. Interfață software:

• tip de cip PROM;
• formate de date și câmpuri de firmware prestabilite;
• Parametrii interfeței de control I2C;
• Funcții DDM ( Monitorizarea diagnosticelor digitale).

Până în prezent, modulele de format SFP/SFP+ includ trei specificații MSA emise de comitetul SNIA SFF, pe care majoritatea participanților de pe piață s-au angajat să le respecte:
SFP - Descărcați ca pdf
SFP+ - Descărcați ca pdf
DDM - Descărcați ca pdf

Module SFP, SFP+, XFP descriere tehnica(rus.) Descărcați în format pdf

site-ul web

Liniile de comunicație cu fibră optică sunt un tip de comunicare în care informațiile sunt transmise prin ghiduri de undă dielectrice optice, cunoscute sub numele de „fibră optică”. Fibra optică este considerată în prezent cel mai avansat mediu fizic pentru transmiterea informațiilor, precum și cel mai promițător mediu pentru transmiterea fluxurilor mari de informații pe distanțe mari.

Semnalele optice de bandă largă se datorează frecvenței purtătoarei extrem de ridicate. Aceasta înseamnă că informațiile pot fi transmise printr-o linie de comunicație optică la o rată de aproximativ 1,1 Terabit/s. Acestea. O fibră poate transmite 10 milioane în același timp. convorbiri telefoniceși un milion de semnale video. Rata de transfer de date poate fi crescută prin transmiterea informațiilor în două direcții simultan, deoarece undele luminoase se pot propaga într-o fibră independent una de cealaltă. În plus, două semnale luminoase se pot propaga într-o fibră optică. polarizări diferite, care se dublează debitului canal de comunicare optic. Până în prezent, limita privind densitatea informațiilor transmise prin fibră optică nu a fost atinsă.

Cea mai importantă componentă este cablul de fibră optică. Există câteva zeci de companii în lume care produc cabluri optice în diverse scopuri. Cele mai cunoscute dintre ele sunt: ​​AT&T, General Cable Company (SUA); Siecor (Germania); Cablu BICC (Marea Britanie); Les cables de Lion (Franţa); Nokia (Finlanda); NTT, Sumitomo (Japonia), Pirelli (Italia). Costul cablurilor optice este proporțional cu costul cablurilor standard „de cupru”. Utilizarea mijloacelor de transmisie a semnalului prin fibră optică este încă constrânsă de costul relativ ridicat al echipamentelor și de complexitatea lucrărilor de instalare.

Pentru a transmite date prin canale optice, semnalele trebuie convertite de la electric la optic, transmise printr-o linie de comunicație și apoi convertite înapoi în electric la receptor. Aceste conversii au loc în transceiver, care conțin ansambluri electronice împreună cu componente optice.

În general, organizarea unui canal optic este similară cu IrDA. Diferențele semnificative sunt gama undelor optice și viteza datelor transmise. În acest sens, laserele semiconductoare sunt folosite ca emițători, iar fotodiodele de înaltă frecvență sunt folosite ca receptori. Schema bloc a receptorului de date optoelectronice este prezentată în fig. 5.19, iar în fig. 5.20 - transmițător de date.

Orez. 5.19. Receptor de date optoelectronice

Orez. 5.20. Transmițător de date optoelectronic

Pentru a transmite informații pe un canal de fibră optică, sunt utilizate două intervale de lungimi de undă: 1000 ^ 1300 nm (a doua fereastră optică) și 1500 ^ 1800 nm (a treia fereastră optică). În aceste intervale - cea mai mică pierdere de semnal în linie per unitate de lungime a cablului.

Pentru sistemele de transmisie optică pot fi utilizate diverse surse optice. De exemplu, diodele emițătoare de lumină (LED-urile) sunt adesea folosite la preț redus rețele locale pentru comunicații pe distanțe scurte. Cu toate acestea, o bandă largă de emisie spectrală și imposibilitatea de a lucra în lungimile de undă ale celei de-a doua și a treia ferestre optice nu permit utilizarea LED-urilor în sistemele de telecomunicații.

Spre deosebire de un LED, un transmițător laser modulat optic poate funcționa într-o a treia fereastră optică. Prin urmare, pentru sistemele de transmisie cu rază ultra-lungă și WDM, unde costul nu este principalul aspect, dar eficiența ridicată este o necesitate, se folosește o sursă optică laser. Pentru canalele de comunicații optice tipuri diferite Diodele laser cu semiconductor modulate direct au un raport optim cost/performanță. Dispozitivele pot funcționa atât în ​​a doua și a treia fereastră optică.

Toate diodele laser semiconductoare utilizate pentru modulația directă au de obicei o cerință de curent de polarizare DC pentru a seta punctul de funcționare și curentul de modulație pentru transmisia semnalului. Cantitatea de curent de polarizare și curent de modulație depind de caracteristicile diodei laser și pot diferi de la tip la tip și unele de altele în cadrul aceluiași tip. Intervalul acestor caracteristici cu timpul și temperatura trebuie luat în considerare la proiectarea unității de transmisie. Acest lucru este valabil mai ales pentru tipurile de lasere semiconductoare nerăcite mai profitabile din punct de vedere economic. Rezultă că driverul laser trebuie să furnizeze un curent de polarizare și un curent de modulație într-un interval suficient pentru a permite diferiților transmițători optici cu o gamă largă de diode laser să funcționeze pentru o perioadă lungă de timp și la temperaturi diferite.

Pentru a compensa deteriorarea performanței diodei laser, este utilizat un dispozitiv de control automat al puterii (APC). Utilizează o fotodiodă care transformă energia luminoasă a laserului într-un curent proporțional și o furnizează driverului laser. Pe baza acestui semnal, driverul transmite un curent de polarizare către dioda laser, astfel încât ieșirea luminii să rămână constantă și să se potrivească cu setarea inițială. Aceasta menține „amplitudinea” semnalului optic. Fotodioda găsită în circuitul APC poate fi folosită și în controlul automat al modulației (AMC).

Recuperarea și serializarea ceasului necesită sintetizarea impulsurilor de ceas. Acest sintetizator poate fi, de asemenea, integrat într-un convertor paralel-serial și include de obicei un circuit cu buclă blocată în fază. Sintetizatorul joacă un rol important în transmițătorul unui sistem de comunicații optice.

Receptoarele optice detectează semnalele transmise printr-un cablu de fibră optică și le convertesc în semnale electrice, care apoi le amplifică, le restabilește forma și semnalele de ceas. În funcție de rata de transmisie și de specificul sistemului dispozitivului, fluxul de date poate fi convertit din format serial în format paralel. Componenta cheie care urmează amplificatorul în receptor este circuitul de ceas și de recuperare a datelor (CDR). CDR efectuează sincronizarea, decide asupra nivelului de amplitudine a semnalului de intrare și emite fluxul de date restaurat.

Există mai multe modalități de a menține sincronizarea (filtru SAW extern, semnal extern al ceasului de control etc.), dar numai o abordare integrată poate rezolva în mod eficient această problemă. Utilizarea unui sistem de buclă blocată în fază (PLL) este o parte integrantă în sincronizarea impulsurilor de ceas cu fluxul de date, ceea ce asigură că semnalul de ceas este aliniat cu mijlocul cuvântului de informare.

Modulele laser din seria LFO-1 (Tabelul 5.15) sunt fabricate pe baza diodelor laser MQW InGaAsP/InP și AlGaInP/GaAs de înaltă performanță și sunt disponibile în pachete coaxiale standard nerăcite cu fibră optică monomodală sau multimodală. Modele separate, împreună cu versiunile nerăcite, pot fi produse în carcase de tip DIL-14 cu un micro-răcitor și un termistor încorporate. Toate modulele au o gamă largă de temperatură de funcționare, stabilitate ridicată a puterii de radiație, durată de viață de peste 500 de mii de ore și sunt cele mai bune surse de radiații pentru liniile de comunicații optice digitale (până la 622 Mbps), testere optice și telefoane optice.

	Puterea de radiație, (mW)	Lungime de undă, (nm)	tych. fibre	microfrigider	Tip de coajă

Modulele fotodetectoare din seria PD-1375 (Tabelul 5.16) pentru intervalul spectral 1100-1650 nm sunt realizate pe baza fotodiodelor PIN InGaAs și sunt disponibile într-o versiune nerăcită cu modul unic (modelul PD-1375s-ip) sau multimod. (PD-1375m-ip), fibră optică, precum și într-o carcasă tip „priză optică” pentru andocare cu fibre SM și MM terminate cu conector „FC/PC” (model PD-1375-ir). Modulele au o gamă largă de temperatură de funcționare, sensibilitate spectrală mare, curenți de întuneric scăzut și sunt proiectate să funcționeze în linii de comunicație analogice și digitale cu fibră optică cu rate de transfer de date de până la 622 Mbps.

	Lungime de undă, (nm)	tych. fibre	Sensibilitate, (A/W)	Viteza de recepție, (Mbps)	Tip de coajă
					"priză"

Chipsetul produs de MAXIM pentru transceiver permite conversii în sistemele de transmisie optică SDH/SONET. SDH este standardul european pentru fibra optica pentru transmisia de date. SONET este un standard care definește viteze, semnale și interfețe pentru transmisia sincronă a datelor la viteze mai mari de un gigabit/sec printr-o rețea de fibră optică.

Amplificatoarele MAX3664 și MAX3665 (Figura 5.21) convertesc curentul de la senzorul fotodiodă într-o tensiune care este amplificată și scoasă ca semnal diferențial. Pe lângă amplificatorul fotocurent, microcircuitele au Părere pentru a compensa componenta constantă, care depinde de mărimea curentului de întuneric al fotodetectorului și are o stabilitate la temperatură și timp foarte scăzută. În fig. 5.22. Scopul principal al acestor amplificatoare este de a restabili amplitudinea semnalului electric și de a transmite semnalul restaurat pentru procesare ulterioară.

Cipul MAX3675 (MAX3676) efectuează recuperarea ceasului și sincronizarea din fluxul de date primit. Schema bloc a MAX3676 este prezentată în Figura 1. 5.23. Algoritmii de procesare a semnalului din aceste dispozitive sunt mult mai complexi. Ca rezultat al conversiei semnalului, împreună cu restabilirea fluxului de date digitale, este extras un semnal de ceas, care este necesar pentru o procesare corectă ulterioară. În fig. 5.24. MAX3676 preia semnalul de la amplificatorul fotocurent și îl convertește în date diferențiale de ieșire și semnale de ceas cu niveluri logice standard. Trebuie avut în vedere că toate aceste conversii sunt efectuate cu semnale care sosesc în format serial la o viteză foarte mare.

Orez. 5.21. Schema bloc amplificatorului fotocurent MAX3665

Orez. 5.22. Circuit de comutare tipic MAX3665

Orez. 5.23. Schema funcțională MAX3676

Orez. 5.24. Circuit de comutare tipic MAX3676

Pentru a transmite semnale generate ca urmare a recepției prin interfețe standard MAXIM oferă MAX3680 și MAX3681, acestea sunt convertoare serial-paralel. MAX3680 convertește un flux de date seriale de 622 Mbps într-un flux de cuvinte pe opt biți de 78 Mbps. Ieșirea de date și ceas este compatibilă cu nivelurile TTL. Consum de energie - 165 mW cu o sursă de 3,3V. MAX 3681 convertește un flux de date seriale de 622 Mbps într-un flux de cuvinte pe patru biți de 155 Mbps. Datele și ceasul diferențiale ale acestuia suportă semnalul diferențial de joasă tensiune al interfeței LVDS (Figura 5.25).

Cipul MAX3693 (Figura 5.26) convertește patru fluxuri de date LVDS de 155 Mbps într-un flux serial de 622 Mbps. Ceasul necesar pentru transmisie este sintetizat folosind o buclă blocată în fază încorporată, care conține un oscilator controlat de tensiune, un amplificator cu filtru de buclă și un detector de frecvență de fază care necesită doar referințe externe de ceas. Cu o sursă de 3,3 V, consumul de energie este de 215 mW. Semnalele de ieșire a datelor seriale sunt semnale diferențiale logice cuplate cu emițător pozitiv standard.

Scopul principal al driverului laser MAX3669 (Figura 5.27) este de a furniza curent de polarizare și curent de modulație pentru a modula direct ieșirea diodei laser. Pentru o flexibilitate suplimentară, intrările diferențiale acceptă fluxuri de date PECL, precum și variații de tensiune diferențială de până la 320 mV (p-p) la Vcc=0,75 V. Prin schimbarea rezistenței externe între pinul BIASSET și masă, curentul de polarizare poate fi ajustat de la 5 la 90 mA, iar rezistența dintre pinul MODSET și masă poate regla curentul de modulație de la 5 la 60 mA. O diagramă tipică a conectării MAX3669 la modulul laser este prezentată în fig. 5.28. Datele sunt primite în cod paralel pe 4 biți și sunt tactate într-un flux de date serial de către convertorul MAX3693. Din acest convertor, semnalele în format serial sunt transmise la driverul laser MAX3669, care generează un semnal modulator cu parametrii necesari pentru a controla emisia unei diode laser.

O selecție destul de detaliată a materialelor privind utilizarea acestor componente poate fi găsită pe site-ul www.rtcs.ru, Rainbow Technologies, distribuitorul oficial al MAXIM în țările CSI.

Orez. 5.25. Conectarea unui receptor optic la magistrala de date folosind o interfață LVDS

Orez. 5.26. Diagrama bloc MAX3693

Orez. 5.27. Diagrama bloc MAX3669

MAXIM lansează, de asemenea, kitul IC din seria MAX38xx pentru construirea unei interfețe de fibră optică de 2,5 Gb/s. De exemplu, driverul laser MAX3865 cu control automat al modulării (Fig. 5.29) are următoarele caracteristici distinctive:

Tensiune de alimentare unipolară 3,3 sau 5 V;

Consum 68 mA

Lucrați cu performanță de până la 2,5 Gbps (NRZ);

Feedback controlat;

Curenți de polarizare și modulație programabili;

Durata margine de scădere/creștere 84 ps;

Monitorizarea curenților de modulație și polarizare;

Detector de defecțiuni;

Protecție ESD.

Orez. 5.28. Schemă tipică pentru conectarea MAX3669 la un modul laser

Orez. 5.29. Schemă tipică pentru conectarea MAX3865 la un modul laser

SKEO furnizează transceiver de toate tipurile disponibile, modulele comune sunt păstrate în stoc la depozitul companiei. Linia de module optice SKEO este proiectata pentru instalare in zonele critice ale retelei de comunicatii, modulele au caracteristici stabile garantate, garantia pentru aceasta serie este de 5 ani. Aceste transceiver pot înlocui modulele scumpe oferite de furnizori.

Alegerea modulelor optice SKEO este optimă pentru utilizarea în rețele de transport standard unde rentabilitatea echipamentului este foarte apreciată.

Emițătoarele optice (transceiver, transmițător - emițător și receptor - receptor) sunt module înlocuibile pentru echipamentele de telecomunicații. Sarcina unui transceiver optic este de a converti un semnal electric într-unul optic.

Utilizarea transceiverelor optice

Transceiverele optice au înlocuit transceiverele încorporate în echipament. Dezavantajele emițătoarelor încorporate au fost imposibilitatea schimbării mediului de transmisie a datelor și complexitatea întreținerii dispozitivului de rețea în caz de defecțiune.

Echipamentele cu transceiver optice interschimbabile suportă mai multe medii de transmisie (fibră monomod sau multimod, pereche răsucită din cupru etc.) și poate fi înlocuită cu ușurință în cazul unei avarii. În cazul transmisiei de date prin fibre optice monomod, lungimea liniei poate ajunge la 200 km fără regenerare și amplificare (pentru 155 Mbps).

Diverși factori de formă ai transceiverului

Transceiverele optice au mai mulți factori de formă, care sunt determinați de Comitetul SFF (Small Form Factor Committee), ale cărui grupuri de lucru includ producători de top de echipamente de telecomunicații. Cei mai comuni factori de formă a transceiver-ului optic sunt GBIC, SFP, SFP+, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP. Aceste transceiver acceptă diverse protocoale și rate de date de la 100 Mbps la 100 Gbps.

Parametrii transceiverelor pot varia foarte mult, dar următoarea clasificare este valabilă pentru cele mai comune tipuri de module:

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

Limita distanței de transmisie este determinată de bugetul optic și toleranța de dispersie cromatică. Aici, bugetul optic se referă la diferența dintre puterea de radiație a emițătorului și sensibilitatea receptorului. Prin analogie cu lista de corespondență dintre factorul de formă și viteză/protocol, puteți face o listă de distanțe, din nou pentru transceiver-uri obișnuite:

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

Desemnări standard de distanță pentru transceiver-uri până la 500 de metri - SR, până la 20 km - LR, până la 60 km - ER, după 60 km - ZR.

Transceiver optice CWDM și DWDM

Pentru a oferi suport pentru tehnologiile xWDM, transmițătoarele sunt produse cu emițătoare cu o lungime de undă de operare din rețeaua CWDM / DWDM. Pentru sistemele CWDM, transceiver-urile sunt produse cu 18 lungimi de undă diferite, pentru DWDM 44 lungimi de undă (grilă 100 GHz) sau 80 lungimi de undă (grilă 50 GHz).

Transceiverele optice vă permit să vă controlați propriile parametri de stare prin funcția de monitorizare. Această caracteristică se numește DDM (Digital Diagnostics Monitoring) sau DOM (Digital Optical Monitoring). Cu această funcție, puteți monitoriza parametri standard funcționarea transceiver-ului, cum ar fi caracteristicile electrice, temperatura, puterea radiată și puterea semnalului la detector. Aceste informații ajută la prevenirea eșecurilor de transmisie a datelor prin detectarea în timp util a modificărilor negative ale liniei.

„Firmware” al transceiverelor optice este o scurtă înregistrare în memoria nevolatilă a unui modul optic care conține informații de clasificare despre modul, care poate include număr de serie, numele producătorului, factorul de formă, intervalul de transfer și multe altele. Unii producători folosesc firmware pentru a bloca funcționarea propriului echipament cu transceiver terți. Pentru a face acest lucru, echipamentul controlează prezența înregistrării corecte și a totalului suma de controlîn memoria transceiver-ului instalat.