Оптикалық желі қабылдағыш. Оптикалық модульдер

Талшықты-оптикалық байланыс желілері - ақпарат «оптикалық талшық» деп аталатын оптикалық диэлектрлік толқын өткізгіштер арқылы берілетін байланыс түрі. Оптикалық талшық қазіргі уақытта ақпаратты берудің ең озық физикалық ортасы, сондай-ақ үлкен қашықтыққа ақпараттың үлкен ағындарын беру үшін ең перспективалы орта болып саналады.

Кең жолақты оптикалық сигналдар тасымалдаушының өте жоғары жиілігіне байланысты. Бұл ақпаратты оптикалық байланыс желісі арқылы шамамен 1,1 терабит/с жылдамдықпен жіберуге болатындығын білдіреді. Анау. Бір талшық бір уақытта 10 миллионды өткізе алады. телефон сөйлесулеріжәне миллион бейне сигналдары. Деректерді беру жылдамдығын ақпаратты бірден екі бағытта беру арқылы арттыруға болады, өйткені жарық толқындары бір-бірінен тәуелсіз бір талшықта тарай алады. Сонымен қатар, екі түрлі поляризацияның жарық сигналдары оптикалық талшықта тарай алады, бұл оптикалық байланыс арнасының өткізу қабілетін екі есе арттыруға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта тығыздық шегі жіберілген ақпаратоптикалық талшық арқылы қол жеткізілмейді.

Ең маңызды компонент - талшықты-оптикалық кабель. Әлемде әртүрлі мақсаттарға арналған оптикалық кабельдер шығаратын бірнеше ондаған компаниялар бар. Олардың ең танымалдары: AT&T, General Cable Company (АҚШ); Siecor (Германия); BICC кабелі (Ұлыбритания); Les cables de Lion (Франция); Nokia (Финляндия); NTT, Sumitomo (Жапония), Pirelli (Италия). Оптикалық кабельдердің құны стандартты «мыс» кабельдердің құнына сәйкес келеді. Талшықты-оптикалық сигнал беру құралдарын пайдалану әлі де жабдықтың салыстырмалы түрде жоғары құнымен және монтаждау жұмыстарының күрделілігімен шектеледі.

Деректерді оптикалық арналар арқылы беру үшін сигналдарды электрлік пішіннен оптикалық түрге түрлендіру, байланыс желісі арқылы беру, содан кейін қабылдағышта қайтадан оптикалық түрге айналдыру керек. электрлік көрініс. Бұл түрлендірулер оптикалық құрамдастармен бірге электрондық жинақтарды қамтитын трансиверлерде орын алады.

Жалпы алғанда оптикалық арнаны ұйымдастыру IrDA-ға ұқсас. Елеулі айырмашылықтар - оптикалық толқындардың диапазоны және берілетін деректердің жылдамдығы. Осыған байланысты эмитент ретінде жартылай өткізгішті лазерлер, ал қабылдағыш ретінде жоғары жиілікті фотодиодтар қолданылады. Оптоэлектрондық мәліметтерді қабылдағыштың құрылымдық схемасы күріште көрсетілген. 5.19 және күріш. 5.20 – мәліметтерді жіберуші.

Күріш. 5.19. Оптоэлектронды деректерді қабылдағыш

Күріш. 5.20. Оптоэлектронды деректерді таратқыш

Ақпаратты талшықты-оптикалық арна арқылы беру үшін толқын ұзындығының екі диапазоны пайдаланылады: 1000 ^ 1300 нм (екінші оптикалық терезе) және 1500 ^ 1800 нм (үшінші оптикалық терезе). Бұл диапазондарда - кабель ұзындығы бірлігіне желідегі сигналдың ең аз жоғалуы.

Оптикалық тарату жүйелері үшін әртүрлі оптикалық көздерді пайдалануға болады. Мысалы, жарық диодтары (жарық диодтары) жиі төмен бағамен қолданылады жергілікті желілерқысқа қашықтықтағы байланыс үшін. Дегенмен, кең спектрлік эмиссия диапазоны және екінші және үшінші оптикалық терезелердің толқын ұзындығында жұмыс істеу мүмкін еместігі телекоммуникациялық жүйелерде жарық диодты қолдануға мүмкіндік бермейді.

Жарық диодты шамдардан айырмашылығы, оптикалық модуляцияланған лазерлік таратқыш үшінші оптикалық терезеде жұмыс істей алады. Сондықтан, құны басты назарға алынбайтын, бірақ жоғары тиімділік міндетті болып табылатын өте ұзақ қашықтыққа және WDM тарату жүйелері үшін лазерлік оптикалық көз пайдаланылады. Оптикалық байланыс арналары үшін әртүрлі түрлеріТікелей модуляцияланған жартылай өткізгіш лазерлік диодтар оңтайлы шығындар/өнімділік қатынасына ие. Құрылғылар екінші және үшінші оптикалық терезелерде де жұмыс істей алады.

Тікелей модуляция үшін пайдаланылатын барлық жартылай өткізгішті лазерлік диодтар әдетте қажет DCсигнал беру үшін жұмыс нүктесін және модуляция тогын орнату үшін офсет. Айнымалы токтың және модуляциялық токтың шамасы лазерлік диодтың сипаттамаларына байланысты және бір типте әр түрге және бір-бірінен әр түрлі болуы мүмкін. Бұл сипаттамалардың уақытпен және температурамен диапазоны таратқыш блогын жобалау кезінде ескерілуі керек. Бұл әсіресе экономикалық жағынан тиімдірек жартылай өткізгіш лазерлердің салқындатылмаған түрлеріне қатысты. Бұдан шығатыны, лазер драйвері лазерлік диодтардың кең таңдауы бар әртүрлі оптикалық таратқыштардың ұзақ уақыт және әртүрлі температураларда жұмыс істеуіне мүмкіндік беру үшін жеткілікті диапазондағы ығысу тогын және модуляция тогын қамтамасыз етуі керек.

Лазерлік диодтың нашарлау өнімділігін өтеу үшін қуатты автоматты басқару (АПК) құрылғысы қолданылады. Ол лазердің жарық энергиясын пропорционалды токқа түрлендіретін және оны лазерлік драйверге беретін фотодиодты пайдаланады. Осы сигналдың негізінде драйвер жарық шығысы тұрақты болып, бастапқы параметрге сәйкес келетіндей етіп лазерлік диодқа ығысу ток шығарады. Бұл оптикалық сигналдың «амплитудасын» сақтайды. APC тізбегінде табылған фотодиодты автоматты модуляцияны басқаруда (AMC) да қолдануға болады.

Сағатты қалпына келтіру және сериялау сағат импульстерін синтездеуді қажет етеді. Бұл синтезаторды параллельден серияға түрлендіргішке де біріктіруге болады және әдетте фазалық құлыпталған контур тізбегін қамтиды. Синтезатор оптикалық байланыс жүйесінің таратқышында маңызды рөл атқарады.

Оптикалық қабылдағыштар талшықты-оптикалық кабель арқылы берілетін сигналдарды анықтайды және оны электрлік сигналдарға түрлендіреді, содан кейін олар күшейеді, пішіні мен тактілік сигналдарын қалпына келтіреді. Берілу жылдамдығына және құрылғының жүйелік ерекшеліктеріне байланысты деректер ағынын сериялық пішімнен параллель пішімге түрлендіруге болады. Ресивердегі күшейткіштен кейінгі негізгі компонент сағат және деректерді қалпына келтіру (CDR) схемасы болып табылады. CDR тактілеуді орындайды, кіріс сигналының амплитудалық деңгейін шешеді және қалпына келтірілген деректер ағынын шығарады.

Синхрондауды қолдаудың бірнеше жолы бар (сыртқы SAW сүзгісі, сыртқы басқару сағатының сигналы және т.б.), бірақ тек біріктірілген тәсіл бұл мәселені тиімді шеше алады. Фазалық құлыпталған цикл (PLL) жүйесін пайдалану тактілік импульстарды деректер ағынымен синхрондаудың ажырамас бөлігі болып табылады, бұл тактілік сигналдың ақпараттық сөздің ортасымен туралануын қамтамасыз етеді.

LFO-1 сериясының лазерлік модульдері (5.15-кесте) өнімділігі жоғары MQW InGaAsP/InP және AlGaInP/GaAs лазерлік диодтары негізінде жасалған және бір режимді немесе көп режимді оптикалық талшықты стандартты салқындатылмаған коаксиалды пакеттерде қол жетімді. Жеке үлгілерді салқындатылмаған нұсқалармен бірге кірістірілген микро салқындатқыш пен термисторы бар DIL-14 корпустарында шығаруға болады. Барлық модульдер жұмыс температурасының кең диапазонына, жоғары радиациялық қуат тұрақтылығына, 500 мың сағаттан астам қызмет ету мерзіміне ие және цифрлық (622 Мбит / с дейін) үшін ең жақсы сәулелену көздері болып табылады. оптикалық сызықтарбайланыс, оптикалық тестерлер және оптикалық телефондар.

1100-1650 нм спектрлік диапазонға арналған PD-1375 сериясының фотодетектор модульдері (5.16-кесте) InGaAs PIN фотодиодтары негізінде жасалған және бір режимді (PD-1375s-ip үлгісі) немесе мультимодалы салқындатылмаған нұсқада қол жетімді. (PD-1375m-ip), оптикалық талшықты, сондай-ақ «FC / PC» қосқышымен аяқталатын SM және MM талшықтары бар қондыру үшін «оптикалық ұяшық» типті корпуста (PD-1375-ir үлгісі). Модульдер жұмыс температурасының кең диапазонына, жоғары спектрлік сезімталдыққа, төмен қараңғы токтарға ие және деректерді беру жылдамдығы 622 Мбит/с дейінгі аналогтық және цифрлық талшықты-оптикалық байланыс желілерінде жұмыс істеуге арналған.

Трансиверлерге арналған MAXIM шығарған чипсет SDH/SONET оптикалық тарату жүйелерінде түрлендіруге мүмкіндік береді. SDH – деректерді тасымалдауға арналған талшықты оптиканың еуропалық стандарты. SONET – талшықты-оптикалық желі арқылы бір гигабит/сек-тен жоғары жылдамдықта деректерді синхронды жіберуге арналған жылдамдықтарды, сигналдарды және интерфейстерді анықтайтын стандарт.

MAX3664 және MAX3665 күшейткіштері (5.21-сурет) фотодиодтық сенсордан токты күшейтілген кернеуге түрлендіреді және дифференциалдық сигнал ретінде шығарады. Фототок күшейткішінен басқа микросұлбалар бар кері байланысфотодетектордың қараңғы тоғының шамасына тәуелді және температура мен уақыт тұрақтылығы өте төмен болатын тұрақты құрамдас бөлікті өтеу үшін. Типтік схема MAX3665 қосу суретте көрсетілген. 5.22. Бұл күшейткіштердің негізгі мақсаты - электр сигналының амплитудасын қалпына келтіру және қалпына келтірілген сигналды одан әрі өңдеуге жіберу.

MAX3675 (MAX3676) чипі алынған деректер ағынынан сағатты қалпына келтіруді және сағатты белгілеуді орындайды. Функционалдық диаграмма MAX3676 суретте көрсетілген. 5.23. Бұл құрылғылардағы сигналдарды өңдеу алгоритмдері әлдеқайда күрделі. Сигналдарды түрлендіру нәтижесінде сандық деректер ағынын қалпына келтірумен бірге одан әрі дұрыс өңдеу үшін қажетті тактілік сигнал алынады. Әдеттегі MAX3676 сым схемасы күріште көрсетілген. 5.24. MAX3676 фототок күшейткішінен сигнал алады және бұл сигналды стандартты логикалық деңгейлерде дифференциалды деректер мен тактілік сигналдарға түрлендіреді. Барлық осы түрлендірулер сериялық форматта өте жоғары жылдамдықпен келетін сигналдармен орындалатынын ескеру қажет.

Күріш. 5.21. MAX3665 фототок күшейткішінің блок схемасы

Күріш. 5.22. MAX3665 типтік коммутация тізбегі

Күріш. 5.23. MAX3676 функционалдық диаграммасы

Күріш. 5.24. MAX3676 типтік коммутация тізбегі

Қабылдау нәтижесінде пайда болған сигналдарды беру үшін стандартты интерфейстер MAXIM MAX3680 және MAX3681 ұсынады, бұл сериялық-параллель түрлендіргіштер. MAX3680 622 Мбит/с сериялық деректер ағынын 78 Мбит/с сегіз биттік сөз ағынына түрлендіреді. Деректер мен сағат шығысы TTL деңгейлерімен үйлесімді. Энергияны тұтыну - 3,3 В қоректенуімен 165 мВт. MAX 3681 622 Мбит/с сериялық деректер ағынын 155 Мбит/с төрт биттік сөз ағынына түрлендіреді. Оның дифференциалдық деректері мен сағаты LVDS интерфейсінің төмен вольтты дифференциалды сигналын қолдайды (5.25-сурет).

MAX3693 чипі (5.26-сурет) төрт 155 Мбит/с LVDS деректер ағынын 622 Мбит/с сериялық ағынға түрлендіреді. Тасымалдау үшін қажетті сағат кернеумен басқарылатын осциллятордан, контурлы сүзгі күшейткішінен және тек сыртқы тактілік сілтемелерді қажет ететін фазалық жиілік детекторынан тұратын кірістірілген фазалық құлыпталған контурдың көмегімен синтезделеді. 3,3 В қуат көзімен тұтыну қуаты 215 мВт құрайды. Деректердің сериялық шығыс сигналдары стандартты оң-эмиттер-қосылған логикалық дифференциалдық сигналдар болып табылады.

MAX3669 лазерлік драйверінің негізгі мақсаты (5.27-сурет) лазерлік диодтың шығысын тікелей модуляциялау үшін ығысу тогын және модуляция тогын беру болып табылады. Қосымша икемділік үшін дифференциалды кірістер PECL деректер ағындарын, сондай-ақ Vcc=0,75 В кезінде 320 мВ (pp) дейінгі дифференциалды кернеу ауытқуларын қабылдайды. BIASSET істікшесі мен жер арасындағы сыртқы резисторды өзгерту арқылы ығысу тогын 5-тен реттеуге болады. 90 мА дейін, ал MODSET істікшесі мен жер арасындағы резистор модуляция тогын 5-тен 60 мА-ға дейін реттей алады. MAX3669 құрылғысын лазерлік модульге қосудың типтік диаграммасы күріште көрсетілген. 5.28. Деректер параллельді 4 разрядты кодта қабылданады және MAX3693 түрлендіргіші арқылы сериялық деректер ағынына сағат беріледі. Бұл түрлендіргіштен сериялық пішімдегі сигналдар лазерлік диодтың сәулеленуін басқару үшін қажетті параметрлері бар модуляциялық сигналды генерациялайтын MAX3669 лазерлік драйверіне беріледі.

Осы компоненттерді пайдалану бойынша материалдардың жеткілікті егжей-тегжейлі таңдауын www.rtcs.ru, Rainbow Technologies сайтынан табуға болады. ресми дистрибьюторТМД елдеріндегі MAXIM.

Күріш. 5.25. LVDS интерфейсінің көмегімен оптикалық қабылдағышты деректер шинасына қосу

Күріш. 5.26. MAX3693 блок-схемасы

Күріш. 5.27. MAX3669 блок диаграммасы

MAXIM сонымен қатар 2,5 Гб/с талшықты-оптикалық интерфейсті құруға арналған MAX38xx сериялы IC жинағын шығарады. Мысалы, модуляцияны автоматты басқаратын MAX3865 лазерлік драйверінің (5.29-сурет) келесі ерекше белгілері бар:

Бір полярлы қоректену кернеуі 3,3 немесе 5 В;

Тұтыну 68 мА

2,5 Гбит/с дейінгі өнімділікпен жұмыс (NRZ);

Бақыланатын кері байланыс;

Бағдарламаланатын ығысу және модуляция токтары;

Құлау/көтеру жиегі ұзақтығы 84 ps;

Модуляция және ығысу токтарын бақылау;

Ақаулық детекторы;

ESD қорғанысы.

Күріш. 5.28. MAX3669 құрылғысын лазерлік модульге қосудың әдеттегі схемасы

Күріш. 5.29. MAX3865-ті лазерлік модульге қосудың әдеттегі схемасы

«SKEO» барлық қабылдағыштарды жеткізеді қолжетімді түрлері, кәдімгі модульдер кәсіпорын қоймасында қоймада сақталады. SKEO оптикалық модульдерінің желісі байланыс желісінің маңызды аймақтарында орнатуға арналған, модульдер кепілдендірілген тұрақты сипаттамаларға ие, осы серияға кепілдік 5 жыл. Бұл қабылдағыштар жеткізушілер ұсынатын қымбат модульдерді алмастыра алады.

SKEO оптикалық модульдерін таңдау қолданбалар үшін оңтайлы болып табылады стандартты желілержабдықтың экономикалық тиімділігі жоғары бағаланатын байланыс операторлары.

Оптикалық қабылдағыштар (қабылдағыш, таратқыш – таратқыш және қабылдағыш – қабылдағыш) телекоммуникациялық жабдықтың ауыстырылатын модульдері болып табылады. Оптикалық қабылдағыштың міндеті – электрлік сигналды оптикалық сигналға түрлендіру.

Оптикалық трансиверлерді пайдалану

Оптикалық қабылдағыштар жабдыққа енгізілген қабылдағыштарды ауыстырды. Кірістірілген таратқыштардың кемшіліктері деректерді тасымалдау ортасын өзгерту мүмкін еместігі және күрделілігі болды. Техникалық қызмет көрсетуістен шыққан жағдайда желілік құрылғыға.

Ауыстырылатын оптикалық қабылдағыштары бар жабдық бірнеше тасымалдау құралдарын (бір режимді немесе мультимодалы талшықты, мыс, мыс) қолдайды. бұралған жұпт.б.) және сынған жағдайда оңай ауыстыруға болады. Деректерді бір режимді оптикалық талшықтар арқылы беру жағдайында желі ұзындығы регенерациясыз және күшейтусіз 200 км-ге жетуі мүмкін (155 Мбит / с үшін).

Түрлі қабылдағыш пішін факторлары

Оптикалық қабылдағыштардың бірнеше форма факторлары бар, оларды жұмыс топтарына телекоммуникациялық жабдықтың жетекші өндірушілері кіретін SFF Комитеті (Small Form Factor Committee) анықтайды. Ең көп таралған оптикалық қабылдағыш пішін факторлары GBIC, SFP, SFP+, X2, XENPAK, XFP, CFP, qSFP болып табылады. Бұл трансиверлер 100 Мбит/с-тан 100 Гбит/с дейінгі әртүрлі хаттамалар мен деректер жылдамдығын қолдайды.

Трансиверлердің параметрлері айтарлықтай өзгеруі мүмкін, бірақ келесі жіктеу модульдердің ең көп таралған түрлері үшін жарамды:

• GBIC және SFP 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 1,25 Гбит/с, 2,5 Гбит/с, 4 Гбит/с (STM-1, STM-4, Gigabit Ethernet (талшықты арна), STM-16 протоколдары)
• XENPAK, X2, XFP, SFP+ 10 Гб/с (хаттамалар 10GE, 10G талшықты арна, OC-192, STM-64, 10G OTU-2)
• QSFP+, CFP 40 Гб/с, 100 Гб/с (40GE, 100G OTU-4 протоколдары)

Тасымалдау қашықтығы шегі оптикалық бюджетпен және хроматикалық дисперсияға төзімділікпен анықталады. Мұнда оптикалық бюджет таратқыштың сәулелену қуаты мен қабылдағыштың сезімталдығы арасындағы айырмашылықты білдіреді. Пішін факторы мен жылдамдық/протокол арасындағы сәйкестіктер тізіміне ұқсастық бойынша сіз жалпы қабылдағыштар үшін қашықтықтардың тізімін жасай аласыз:

• GBIC және SFP 0,1, 0,3, 3, 20, 40, 80, 120, 160 км
• XENPAK, X2, XFP, SFP+ 0,3, 10, 40, 80 км
• QFSP28 - 10 немесе 40 км

500 метрге дейінгі қабылдағыштардың стандартты қашықтықты белгілеулері - SR, 20 км-ге дейін - LR, 60 км-ге дейін - ER, 60 км-ден кейін - ZR.

CWDM және DWDM оптикалық трансиверлері

xWDM технологияларына қолдау көрсету үшін қабылдағыштар CWDM / DWDM торынан жұмыс істейтін толқын ұзындығы бар таратқыштармен бірге шығарылады. CWDM жүйелері үшін қабылдағыштар 18 түрлі толқын ұзындығымен, DWDM 44 толқын ұзындығы (100 ГГц тор) немесе 80 толқын ұзындығы (50 ГГц тор) үшін шығарылады.

Оптикалық қабылдағыштар бақылау функциясы арқылы жеке күй параметрлерін басқаруға мүмкіндік береді. Бұл функция DDM (Digital Diagnostics Monitoring) немесе DOM (Digital Optical Monitoring) деп аталады. Бұл функция арқылы сіз қабылдағыштың электр сипаттамалары, температура, сәулелену қуаты және детектордағы сигнал деңгейі сияқты стандартты жұмыс параметрлерін бақылай аласыз. Бұл ақпарат желідегі теріс өзгерістерді дер кезінде анықтау арқылы деректерді беру ақауларының алдын алуға көмектеседі.

Оптикалық қабылдағыштардың «микробағдарламасы» оптикалық модульдің тұрақты жадындағы қысқа жазба болып табылады, ол модуль туралы жіктеу ақпаратын қамтиды, оған кіруі мүмкін. сериялық нөмір, өндіруші аты, пішін факторы, тасымалдау ауқымы және т.б. Кейбір өндірушілер микробағдарламаны үшінші тарап трансиверлері арқылы өз жабдықтарының жұмысын блоктау үшін пайдаланады. Ол үшін жабдық дұрыс жазбаның және орнатылған трансивердің жадында жалпы бақылау сомасының болуын бақылайды.

Біз жалпы SFP және SFP + форма факторының оптикалық қабылдағыштары қандай екенін қарастырдық. Бұл мақалада біз тағы бірнеше нәзік тармақтарды толығырақ қарастырғымыз келеді.

Атап айтқанда, біз трансиверлердің оптикалық қосқыш түрі бойынша жіктелуіне, спектрлік бөлу мультиплексирлеуінің стандарттары мен технологиясына тоқталамыз.

Кабельді кесу

SFP модульдеріне қосылуға арналған оптикалық кабельді LC (Lucent/Little/Local Connector) немесе SC (Subscriber/Square/Standard Connector) қосқышына қосу керек.

Сәйкесінше, модульдер кабель қосқыштарының екі түрімен қол жетімді: SC және LC.

Бұл жерде мынаны атап өткен жөн SFP, SFP+ пішімдерінің екі талшықты оптикалық қабылдағыштары әрқашан дерлік LC қосқышымен келеді, өйткені SC үлкенірек және осындай екі қосқыш дуплексті модульге сыймайды. SC пайдалану тек бір талшықтыда мүмкін.

SC – оптикалық кабельдерді әртүрлі құрылғыларға қосуды жеңілдету және кабель кесілген жерін таза ұстау үшін жасалған алғашқы керамикалық қосқыштардың бірі. механикалық зақым. Оптикалық кабель талшықтарының микроскопиялық қалыңдығын ескере отырып, тіпті бір шаңның өзі байланыс сапасының айтарлықтай нашарлауына немесе қосылымның үзілуіне әкелуі мүмкін.

LC коннекторын SC-ге қарағанда жақсарту ретінде Lucent әзірлеген. Ол жарты өлшемді және тығыздығы жоғары қосылымдардағы/талшықтардағы оптикалық кабельдерді өңдеуді жеңілдететін ажыратқышы бар.

Жалпы, Ethernet стандарттары бір және екінші қосқышты пайдалануға мүмкіндік береді, дегенмен көптеген өндірушілер әлі де модульдерінде LC қосқыштарын орнатады. Тіпті бір талшықты SFP WDM модульдері әрқашан стандартты SC қосқышымен бірге келеді, енді LC қосқышымен де қол жетімді.

Оптикалық қосқыштар туралы толығырақ осы мақалада оқи аласыз.

Стандарттар

Оптикалық қабылдағыштар жұмыс істейді Ethernet желілерісондықтан тиісті стандарттардың біріне сәйкес болуы керек. Ыңғайлы болу үшін біз кестедегі параметрлерді жинақтадық.

Оптикалық бір режимді талшықты мөлдірлік терезелері

Қазіргі заманғы оптикалық кабельдің басым көпшілігі SMF G.652 стандартына жатады әртүрлі нұсқалар. соңғы нұсқасыстандарт, G.652 (11/16) 2016 жылдың қарашасында шығарылды. Стандарт стандартты бір режимді талшықты сипаттайды.

Жарықтың оптикалық талшық арқылы өтуі әртүрлі оптикалық тығыздығы бар орталар арасындағы интерфейстегі толық ішкі шағылысу принципіне негізделген. Іске асыру үшін бұл принцип, талшықты екі немесе көп қабатты етіп жасайды. Жарық өткізгіш өзек төменгі сыну көрсеткіштері бар материалдардан жасалған мөлдір қабықшалардың қабаттарымен қоршалған, соның арқасында қабат шекарасында толық шағылысу жүреді.

талшықты-оптикалық сияқты беру ортасы, әлсіреу және дисперсиямен сипатталады. Өсу – талшықтың өтуі кезіндегі сигнал қуатының жоғалуы, бір километр қашықтыққа (дБ/км) жоғалту деңгейі ретінде көрсетілген. Өсуі тасымалдау ортасының материалына және таратқыштың толқын ұзындығына байланысты. Жұтылу спектрінің толқын ұзындығына тәуелділігі минималды әлсіреумен бірнеше шыңдарды қамтиды. Диаграммадағы мөлдірлік терезелері немесе телекоммуникация терезелері деп те аталатын осы нүктелер эмитенттерді таңдау үшін негіз ретінде таңдалды..

Бір режимді талшықтың алты мөлдірлік терезесі бар:

• O-диапазоны (түпнұсқа): 1260-1360 нм;
• E-диапазоны (кеңейтілген): 1360-1460 нм;
• S-диапазоны ( Қысқа толқын ұзындығы: 1460-1530 нм;
• C диапазоны ( Шартты: 1530-1565 нм;
• L диапазоны ( Ұзын толқын ұзындығы): 1565-1625 нм;
• U диапазоны ( Ультра ұзын толқын ұзындығы): 1625-1675 нм.

Жақындау әрбір диапазондағы талшықтың қасиеттерін шамамен бірдей деп санауға болады. Мөлдірліктің шыңы, ереже бойынша , ұзын толқынның соңына дейінЭлектрондық жолақ . ішінде ерекше әлсіреу O-жолағы шамамен бір жарым есе жоғары S және C диапазонына қарағанда , ерекше хроматикалық дисперсия – керісінше, 1310 нм толқын ұзындығында нөлдік минимумға ие және нөлден жоғары C диапазоны.

Бастапқыда оптикалық кабельді пайдаланып дуплексті қосылымды ұйымдастыру үшін әрқайсысы өзінің тасымалдау бағытына жауап беретін жұп талшықтар пайдаланылды. Бұл ыңғайлы, бірақ төселген кабельдің ресурсына қатысты ысырапшыл. Бұл мәселені теңестіру үшін спектрлік бөліну мультиплекстеу немесе басқаша айтқанда толқындық мультиплекстеу технологиясы жасалды.

Толқынды мультиплекстеу технологиялары, WDM/CWDM/DWDM

WDM

WDM технологиясының негізінде толқын ұзындығын бөлу мультиплекстеу бір талшық арқылы әртүрлі жарық ұзындығы бар бірнеше жарық ағындарын беру болып табылады.

Негізгі WDM технологиясы сәйкесінше O- және C-диапазондарынан ең жиі қолданылатын 1310/1550 нм толқын жұбы бар бір дуплексті қосылымды жасауға мүмкіндік береді. Технологияны жүзеге асыру үшін біреуінде 1550 нм таратқыш және 1310 нм қабылдағыш, екіншісінде, керісінше, 1310 нм таратқыш және 1550 нм қабылдағыш бар жұп «айна» модульдері пайдаланылады.

Екі арнаның толқын ұзындығындағы айырмашылық 240 нм, бұл екі сигналды қолданбай-ақ ажыратуға мүмкіндік береді. арнайы құралдаранықтау. Негізгі пайдаланылған жұп 1310/1550 60 км-ге дейінгі қашықтықта тұрақты байланыстар жасауға мүмкіндік береді.

Сирек жағдайларда, 1490/1550, 1510/1570 жұптары және O-диапазонына қатысты салыстырмалы әлсіреуі төмен мөлдірлік терезелерінің басқа опциялары да пайдаланылады, бұл көбірек «ұзақ қашықтық» қосылымдарын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, 1310/1490 комбинациясы кабельдік теледидар сигналы 1550 нм толқын ұзындығында деректермен параллель түрде жіберілген кезде пайда болады.

CWDM

Келесі даму кезеңі Coarse WDM, CWDM, өрескел спектрлік мультиплексирлеу болды. CWDM жіберуге мүмкіндік береді 18 деректер ағынына дейінтолқын ұзындығының диапазонында 1270-ден 1610 нм-ге дейін 20 нм қадаммен.

CWDM модульдері жағдайлардың басым көпшілігінде екі талшықты болып табылады. BiDi, екі бағытты SFP CWDM модульдері бар, оларда қабылдау және беру бір талшық арқылы жүреді, бірақ Украинада олар әлі де сирек кездеседі.

SFP және SFP+ CWDM таратқыштары (модульдері) белгілі бір толқын ұзындығында таратады.

Мұндай модульдердің қабылдағышы кең жолақты болып табылады, яғни ол CWDM сәйкестігіне сертификатталған кез келген екі модульмен бір дуплексті арнаны ұйымдастыруға мүмкіндік беретін кез келген толқын ұзындығында сигнал алады. Бірнеше арналарды бір уақытта жіберу үшін «түрлі-түсті» SFP модульдерінен (олардың әрқайсысында өз толқын ұзындығы бар таратқышы бар) деректер ағындарын талшық арқылы беру үшін бір сәулеге жинайтын және оны жеке ағындарға талдайтын пассивті мультиплексор-демультиплексорлар қолданылады. соңғы нүктеде. Қабылдағыштардың әмбебаптығы желіде үлкен икемділікті қамтамасыз етеді.

DWDM

Бүгінгі таңдағы ең соңғы әзірлеме - тығыз спектрлік мультиплексирлеу тығыз WDM (DWDM), 24-ке дейін, ал тапсырыс бойынша жасалған жүйелерде - қадаммен 1528,77-1563,86 нм толқын ұзындығы диапазонында 80-ге дейін дуплексті байланыс арналарын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. 0, 79-0,80 нм.

Әрине, арналардың орналасуы неғұрлым тығыз болса, эмитенттерді өндірудегі төзімділіктер соғұрлым қатаң болады. Кәдімгі модульдер үшін 40 нм шегінде толқын ұзындығы қатесі қолайлы болғанымен, WDM қабылдағыштары үшін бұл қате 20-30 нм-ге дейін төмендейді, CWDM үшін ол қазірдің өзінде 6-7 нм, ал DWDM үшін ол тек 0,1 нм. Төзімділік неғұрлым аз болса, эмитенттердің өндірісі соғұрлым қымбатырақ болады.

Дегенмен, жабдықтың әлдеқайда жоғары құнына қарамастан, DWDM CWDM-ге қарағанда келесі маңызды артықшылықтарға ие:
1) айтарлықтай аудару Көбірекбір талшықтағы арналар;
2) DWDM ең мөлдір диапазонда (1525-1565 нм) жұмыс істеуіне байланысты үлкен қашықтыққа көбірек арналарды беру.

Соңында, CWDM және DWDM-де бастапқы WDM стандартынан айырмашылығы, әрбір жеке арна деректерді 1 Гб/с және 10 Гб/с жылдамдықта жеткізе алатынын атап өткен жөн. Өз кезегінде, 40 Гб және 100 Гб Ethernet стандарттары бірнеше 10 Гб арналардың өткізу қабілеттілігін біріктіру арқылы жүзеге асырылады.

OADM модульдері және WDM сүзгілері (бөлгіштер) дегеніміз не?

Дауыссыз атына қарамастан, OADM модулі оптикалық қабылдағыш емес, оптикалық фильтр, мультиплексор түрлерінің бірі болып табылады.

Суретте: OADM модулі.

Оптикалық Add Drop Multiplexor (OADM) түйіндері аралық нүктелердегі деректер ағындарын бөлу үшін пайдаланылады. OADM, әйтпесе Add-Drop модулі, оптикалық кабельдің саңылауына орнатылған және жалпы сәуледен екі деректер ағынын сүзуге мүмкіндік беретін оптикалық құрылғы. OADM, барлық мультиплексорлар сияқты, SFP және SFP + трансиверлерінен айырмашылығы, пассивті құрылғылар болып табылады, сондықтан олар қуат көзін қажет етпейді және кез келген жағдайда, ең ауыр жағдайларға дейін орнатылуы мүмкін. Дұрыс жоспарланған OADM бумасы соңғы мультиплексорсыз орындауға және деректер ағындарын аралық нүктелерге «таратуға» мүмкіндік береді.

OADM кемшілігі бөлінген сигналдардың да, транзиттік сигналдардың да қуатының төмендеуі, демек тұрақты таратудың максималды диапазоны болып табылады. Әртүрлі көздерге сәйкес, қуатты азайту әрбір Add-Drop үшін 1,5-тен 2 дБ-ге дейін.

Одан да жеңілдетілген құрылғы WDM сүзгісі жалпы ағыннан белгілі бір толқын ұзындығы бар бір ғана арнаны бөлуге мүмкіндік береді. Осылайша, еркін жұптар негізінде OADM аналогтарын жинауға болады, бұл желіні құрудың икемділігін максималды деңгейге дейін арттырады.

Суретте: WDM сүзгісі (бөлгіш).

WDM сүзгісін WDM мультиплексирлеуі бар желілерде де, CWDM, DWDM мультиплексирлеуімен де пайдалануға болады.
CWDM сияқты, DWDM спецификациясы OADM және сүзгілерді пайдалануға негізделген.

Көп көзді келісімдер (MSAs)

Көбінесе SFP және SFP + трансиверлері үшін ілеспе құжаттамада MSA қолдауы туралы ақпаратты көре аласыз. Бұл не?

MSA - модуль өндірушілері арасындағы өнеркәсіптік келісімдер, қабылдағыштар мен трансиверлер арасындағы үйлесімділікті қамтамасыз етеді. желілік жабдықәртүрлі компаниялар және барлық шығарылатын қабылдағыштардың жалпы қабылданған стандарттарға сәйкестігі. Жабдықта MSA-үйлесімді SFP порттарын орнату үйлесімді модульдер ауқымын кеңейтеді және өзара алмастырылатын өнімдердің бәсекеге қабілетті нарығын қамтамасыз етеді.

SFP/SFP+ үшін MSA келесі параметрлерді орнатады:

1. Механикалық интерфейс:

• модуль өлшемдері;
• қосқыштарды тақтамен механикалық қосу параметрлері;
• элементтерді баспа платасына орналастыру;
• талпыныс, модульді ұяшыққа енгізу/шығару үшін қажет;
• таңбалау стандарттары.

2. Электрлік интерфейс:

• түйреуіш;
• қуат опциялары;
• уақыт және енгізу/шығару сигналдары.

3. Бағдарламалық интерфейс:

• PROM чипінің түрі;
• деректер пішімдері және алдын ала орнатылған микробағдарлама өрістері;
• I2C басқару интерфейсінің параметрлері;
• DDM функциялары ( Сандық диагностика мониторингі).

Бүгінгі күні SFP/SFP+ пішімінің модульдері SNIA SFF комитеті шығарған үш MSA спецификациясын қамтиды, нарыққа қатысушылардың көпшілігі оларды орындауға міндеттелді:
SFP - pdf ретінде жүктеп алу
SFP+ - pdf форматында жүктеп алу
DDM - pdf форматында жүктеп алу

SFP, SFP+, XFP модульдері техникалық сипаттама(орыс.) pdf форматында жүктеп алыңыз

Юрий Петропавловский

2017 жылдың маусымында Ресейде жоғары технологиялық өнімнің тағы бір түрін шығару басталды - «Fiber Trade LLC» компаниясы Новосібірде талшықты-оптикалық қабылдағыштарды шығаратын зауытты іске қосты. Компанияның өзі және осы саладағы басқа сарапшылардың пікірі бойынша, бұл Ресейде мұндай құрылғыларды жаппай шығарудың толық циклі бар бірінші және әзірге жалғыз зауыт. Айта кету керек, басқа компаниялар Ресейде оптоэлектрондық компоненттерді, соның ішінде оптикалық қабылдағыштарды әзірлеумен және өндірумен айналысады, мысалы, Санкт-Петербургтегі FTI-Optronik. Ресей ғылым академиясының А.Ф.Иоффе. Оқырмандарға тағы бір ескерте кететін жайт, барлығында, тіпті әлемдегі жетекші электронды компанияларда да микроэлектроника мен басқа да электронды компоненттердің жеке өндірісі жоқ. Өзіндік өндірісі жоқ компанияларды Fables компаниялары деп атайды; олар үшін микроэлектрониканы тапсырыс бойынша мамандандырылған кәсіпорындар (Құю зауыттары-компаниялар) шығарады.

Талшықты-оптикалық қабылдағыштардың ерекшеліктерін қарастырмас бұрын, компанияның өзі туралы біраз деректер келтірейік. Жеке компания Fiber Trade LLC 2010 жылы Новосибирск қаласында 1974 жылы туған Алексей Валентинович Юнинмен құрылды (1-сурет), ол бұрын Novotelecom және VimpelCom компанияларында жұмыс істеген. Компанияның сол кездегі негізгі қызметі Ресей нарығына телекоммуникациялық құрал-жабдықтарды жеткізу болды. 2012 жылы компанияға ГОСТ 2.201-80 (2011 жылы өзгертілген) сәйкес FCRD әзірлеу ұйымының коды берілді, бұл өзінің FiberTrade (FT) сауда белгісімен өнімдерді әзірлеуді және жобалауды бастауға мүмкіндік берді.

Трансиверлер өндірісін құру бойынша тәжірибелік жұмыстар 2015 жылы басталып, 2017 жылы зауыттың іске қосылуымен аяқталды. Осы уақыт ішінде 7-сыныпты таза бөлмелерді құру және жетекші әлемдік өндірушілердің жоғары дәлдіктегі сынақ жабдықтарын орнату бойынша күрделі міндеттер шешілді. Жобаны қаржыландыру (шамамен 40 миллион рубль) Алексей Юниннің жеке қаражаты және басқа да жеке инвесторлар есебінен жүзеге асырылды, бұл ретте зауытты құру процесіне үшінші тарап компаниялары тартылған жоқ. Өндірістің күтілетін көлемі жылына 960 мың қабылдағышты, ал кіріс көлемі жылына 3,8-4,2 млрд рубльді құрайды. Өтемақы 2020 жылға жоспарланған.

2018 жылдың соңына дейін компания штатының санын 70 адамға дейін арттыру жоспарлануда (қазір 22 инженер-конструктор және 23 өндіріс инженері және басқа да мамандар бар). Кәсіпорын профилінде тәжірибесі бар білікті мамандардың болмауына байланысты жоғары оқу орындарының түлектерін одан әрі оқуға тарту мүмкіндігі қарастырылуда.

Қазіргі уақытта компания жетекші телекоммуникациялық және IT-компанияларымен, соның ішінде «ВымпелКом» ЖАҚ, «МегаФон» ААҚ, «Ростелеком» ЖАҚ, «МТС» ЖАҚ, «Вконтакте» ЖШҚ, «Майл Ру» ЖАҚ, «Комстар-Регион» ЖАҚ және басқа да бірқатар компаниялармен тұрақты негізде ынтымақтасады. Болашақта кәсіпорын Ресейдегі талшықты-оптикалық қабылдағыштар нарығының 50% -на дейін алуы мүмкін; экспорттың негізгі бағыттары ТМД елдері болып табылады. Кәсіпорынның қазірдің өзінде әлемде теңдесі жоқ жобалары бар екенін ескере отырып, өнімді Еуропа елдеріне экспорттау мүмкіндігі қарастырылуда.

Осы жобалардың біріне әртүрлі жеткізушілердің телекоммуникациялық жабдықтарында (бір уақытта 5-ке дейін) жұмыс істеуге мүмкіндік беретін көп жеткізуші трансиверлері кіреді. 2017 жылғы 19 қазанда Зияткерлік меншіктің Федералдық қызметі «Әртүрлі өндірушілердің коммутациялық жабдықтарында SFR + модулінің бірыңғай анықтамасын қалыптастыру» компьютерлік бағдарламасын мемлекеттік тіркеу туралы куәлік берді. Fiber Trade көп жеткізуші қабылдағыштары компанияларға өз жүйелерінде әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын пайдалана отырып, шығындарды азайтуға, сондай-ақ әртүрлі жеткізушілердің (жеткізушісі - жеткізуші және тауар белгісінің иесі) модульдер қоймасын ұстауға арналған қосымша шығындарды болдырмауға мүмкіндік береді.

Тағы бір жоба – деректерді криптоқорғау қолдауы бар оптикалық модульдер.

Кейбір «сарапшы теоретиктер» Ресейде микроэлектроника өндірісін қиын және болашағы жоқ деп санайды. Шынында да, мұндай өндіріс үлкен қаржылық шығындарды талап етеді және ең басынан бастап. Бұл саладағы жобаларды жүзеге асыру үшін жақсы бейінді білімі мен үлкен жұмыс тәжірибесі бар мамандар қажет, сонымен қатар, Алексей Юниннің айтуынша, бұл саланы Ресейде дамытуға деген зор ынтасы бар. Осыған қарамастан, отандық талшықты-оптикалық қабылдағыштарды шығару бірқатар артықшылықтарға ие.

Шетелдік құрылғылардың іргелі кемшіліктері бағдарламалық жасақтаманы операторлардың талаптарына өзгертудің мүмкін еместігі және жарияланбау ықтималдығы болып табылады. функционалдықжеткізілетін құрылғылар. Қытайдың арзан қабылдағыштары ақаулардың жоғары пайызымен сипатталады, бұл тұтынушылардан ақаулы модульдерді қайтару/ауыстыру үшін қосымша шығындарды талап етеді. Алексей Юниннің айтуынша, талшықты-оптикалық қабылдағыштарды шығарудағы басты мақсаттардың бірі – елдің қауіпсіздігін қамтамасыз ету. Ресейде олар үшін өнімдер мен бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу кезінде өндіруші өз өнімдері туралы бәрін біледі және оларды басқара алады. Бұл жағдайда шынымен де «кибер соғыстар» дәуіріндегі ақпараттық қауіпсіздікті сақтау туралы айтуға болады. хакерлер шабуылдары. Елімізде радиоэлектроника өнімдерін өндірудің тағы бір маңызды артықшылығы - барлық туындаған мәселелер бойынша отандық тұтынушылармен қарым-қатынаста әлдеқайда икемділік.

Зауыт өнімдерінің негізгі тұтынушылары – еліміздің жетекші байланыс операторлары мен дата орталықтары. Болашақта компанияның үлкен жоспарлары бар, мысалы, қажеттіліктердің 50% дейін жабу Ресей нарығыталшықты-оптикалық қабылдағыштарда және сыртқы нарыққа шығуда. Ішкі нарықта сату көлемін айтарлықтай арттыруға көмектесетін импортты алмастыру жобасына (IMVEI) мүше болуға ниет бар. Трансиверлерге деген қажеттілік тек артады, мысалы, Ресейде 2024 жылға қарай 5G желілерін 300 мыңнан астам тұрғыны бар қалаларда сол немесе басқа нысанда орналастыру жоспарлануда, бұл базалық станция жабдықтарын ауыстыруды талап етеді. олардың санының айтарлықтай өсуі.

Fiber Trade жабдығының сынақтары, оның ішінде елдің жетекші телекоммуникация операторлары жүргізген сынақтар компанияның оптикалық-талшықты қабылдағыштарының сенімділігі мен функционалдығы бойынша еуропалық аналогтарымен бәсекеге қабілеттілігін көрсетті.

Компанияның 2017 жылғы каталогтарында нақты қабылдағыштардан басқа өнімдердің басқа түрлері де бар: медиа түрлендіргіштер, арналарды тығыздау жабдықтары, ұзын желілерге арналған жабдықтар, пассивті жабдықтар.

Талшықты-оптикалық қабылдағыштар

Талшықты-оптикалық қабылдағыштар (FOTS) немесе оптоэлектрондық қабылдағыштар талшықты-оптикалық байланыс желілері (ТОБЖ) арқылы берілетін оптикалық сигналдарды электрлік сигналдарға және керісінше - электрлік сигналдарды оптикалықға түрлендіруге арналған. VOT қажеттілігі 1990-шы жылдардың басында желі арқылы кең жолақты қол жеткізу үшін талшықты-оптикалық желілер белсенді түрде енгізілген кезде пайда болды. ұялы байланыс операторларыбайланыстар. Ол кезде WOT орындалды баспа платаларыбелсенді телекоммуникациялық жабдық. Дегенмен, мұндай құрылғылардың (қосқыштар, мультиплексорлар, маршрутизаторлар, медиа түрлендіргіштер) ауқымының өсуіне байланысты ақпаратты өңдеу және деректерді беру құрылғыларын бөлу қажеттілігі туындады. Сонымен қатар, біріктіру мақсатында ТОБЖ арқылы сигналдарды беруге арналған құрылғылар қандай да бір жолмен стандартталған болуы керек.

Ұзақ уақыт бойы әртүрлі өндірушілердің BOT-лары белсенді телекоммуникациялық жабдықтың стандартталған электр порттарында орнатылған біртұтас ықшам қосылатын модульдер болды. Желілік инфрақұрылымды құрудың мұндай тәсілі жобалау кезінде және ең бастысы оптикалық желілерді қайта құру кезінде шығындарды оңтайландыруға мүмкіндік береді, мысалы, деректерді беру жылдамдығын, берілетін ақпарат көлемін және сигнал диапазонын арттыруға мүмкіндік береді. FOCL арқылы жіберу.

BOT модульдері әртүрлі дизайнда шығарылады - форма факторлары. Қазіргі уақытта 2-суретте көрсетілген SFP (Small Form-factor Pluggable) модульдері кеңінен қолданылады.SFP модульдері модульдердің электрондық компоненттерін зиянды әсерлерден қорғайтын металл корпустардағы ықшам блоктар болып табылады. электромагниттік сәулеленужәне механикалық зақым. Модульдерде әдетте екі оптикалық порт болады – лазерлік эмитент (TX – таратқыш) және фотодетектор (RX – қабылдағыш), олар модульдің екі толқынды режимде жұмысын қамтамасыз етеді (3-сурет). Бір толқынды SFP модульдерінде бір ғана порт бар, ал мультиплекстеу беру бағытын өзгерту үшін қолданылады.

Модульдердің баспа платаларында эмиттер мен фотодетекторлардан басқа басқа да электрондық компоненттер мен компоненттер орнатылған - лазерлік диодты басқару схемалары, сигналды сызықтық кодқа түрлендіргіштер, фотодиодтың ығысу схемалары, әртүрлі күшейткіштер мен сүзгілер, сандық тізбектермониторинг. Сондай-ақ модуль тақталарында басқару элементі бар EEPROM (электрлік өшірілетін қайта бағдарламаланатын жад) бар. бағдарламалық қамтамасыз ету(опция блок-схема SFP модулі 4-суретте көрсетілген).

БОТ-тың әртүрлі механикалық және электрлік сипаттамалары халықаралық стандарттармен емес, әртүрлі жабдық өндірушілері арасындағы келісімдер негізінде әзірленген MSA (Multi-source Agreement) спецификацияларымен анықталады. Көптеген спецификацияларды әзірлеу процесінің бұл «табиғаты» MSA келісімдеріне қатысатын компаниялардың «шексіз ауқымымен» сипатталады. MSA спецификацияларын тиімді әзірлеу үшін 1990 жылы АҚШ-та ақпаратты сақтау индустриясындағы форма факторларын анықтау үшін топ (комитет) Шағын формалық фактор комитеті (SFF комитеті) құрылды. Ондаған комитет мүшелерінің арасында электроника және компьютерлік техниканың ірі өндірушілері – Dell, Foxconn, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, IBM, Intel, Pioneer, Samsung, Seagate, Sun Microsystem, Texas Instruments, Toshiba бар. 2016 жылы ұйым өз атауын SNIA SFF Technology Affiliate деп өзгертті. Бүгінгі күні SFF комитетінің серіктестері жоғарыда аталғандардан басқа басқа жетекші компаниялар болып табылады - Microsoft, Broadcom, Cisco, Huawei, Lenivo, Micron, Microsemi, GiGNET және басқа да бірқатар (барлығы 50-ден астам компания) .