Бързото разрастване на оптичните мрежи, включително услугите за данни, измерени в обем данни или честотна лента, показва, че технологията за оптично предаване е и ще продължи да бъде важна част от бъдещите мрежови системи. Мрежовите проектанти са все по-комфортни с оптични решения, тъй като използването им позволява по-гъвкави мрежови архитектури и други предимства, като устойчивост на електромагнитни смущения (EMI) и сигурност на данните. Оптичните приемо-предаватели играят много важна роля в тези оптични връзки. При проектирането на оптичен приемо-предавател е необходимо да се вземат предвид три аспекта: условия на околната среда, електрически условия и оптични характеристики.
Какво е оптичен приемо-предавател?
Оптичният приемо-предавател е независим компонент, който предава и приема сигнали. Обикновено се включва в устройство, което осигурява един или повече слота за приемо-предавателни модули, като например рутер или мрежова интерфейсна карта. Предавателят приема електрически вход и го преобразува в светлинен изход от лазерен диод или светодиод. Светлината от предавателя се подава към оптичното влакно през конектора и се предава през устройството с оптичен кабел. Светлината от края на влакното след това се подава към приемник, където детектор преобразува светлината в електрически сигнал, който след това се обработва по подходящ начин за използване от приемащото устройство.
Съображения за дизайн
Оптичните връзки наистина могат да обработват по-високи скорости на данни на по-дълги разстояния в сравнение с решенията с медни проводници, което е довело до по-широкото използване на оптични приемо-предаватели. При проектирането на оптични приемо-предаватели трябва да се вземат предвид следните аспекти.
Състояние на околната среда
Едно от предизвикателствата идва от външните метеорологични условия – особено тежкото време на големи или открити височини. Тези компоненти трябва да работят при екстремни условия на околната среда и в по-широк температурен диапазон. Вторият екологичен проблем, свързан с дизайна на оптичните приемо-предаватели, е средата на дънната платка, която включва консумацията на енергия на системата и топлинните характеристики.
Основно предимство на оптичните приемо-предаватели са техните относително ниски изисквания за електрическа енергия. Тази ниска консумация на енергия обаче не означава точно, че топлинният дизайн може да бъде пренебрегнат при сглобяване на хост конфигурации. Трябва да се осигури достатъчна вентилация или въздушен поток, за да се разсее топлинната енергия, отделяна от модула. Част от това изискване се изпълнява от стандартизирана SFP клетка, монтирана на дънната платка, която действа и като проводник за топлинна енергия. Температурата на корпуса, отчетена от Digital Monitor Interface (DMI), когато мейнфреймът работи при максималната си проектна температура, е най-добрият тест за ефективността на цялостния топлинен дизайн на системата.
Електрически условия
По същество, оптичният приемо-предавател е електрическо устройство. За да се поддържа безпроблемна работа на данните, преминаващи през модула, захранването на модула трябва да бъде стабилно и без шум. По-важното е, че захранването, захранващо приемо-предавателя, трябва да бъде правилно филтрирано. Типичните филтри са посочени в Споразумението за множество източници (MSA), което е ръководило оригиналния дизайн на тези приемо-предаватели. Един такъв дизайн в спецификацията SFF-8431 е показан по-долу.
Оптични свойства
Оптичните характеристики се измерват в процент на грешки в битовете или BER. Проблемът при проектирането на оптичен трансивър е, че оптичните параметри на предавателя и приемника трябва да бъдат контролирани така, че всяко евентуално затихване на оптичния сигнал, докато той се разпространява по влакното, да не доведе до лоши BER характеристики. Основният параметър от интерес е BER на цялата връзка. Тоест, началната точка на връзката е източникът на електрическия сигнал, който управлява предавателя, а в края електрическият сигнал се приема от приемника и се интерпретира от схемата в хоста. За комуникационните връзки, използващи оптични трансивъри, основната цел е да се гарантира BER характеристики при различни разстояния на връзката и да се осигури широка оперативна съвместимост с трансивъри на трети страни от различни доставчици.
Време на публикуване: 28 юни 2022 г.