نکاتی در مورد طراحی فرستنده-گیرنده فیبر نوری!

گسترش سریع شبکه‌های فیبر نوری، از جمله سرویس‌های داده‌ای که بر اساس حجم داده یا پهنای باند اندازه‌گیری می‌شوند، نشان می‌دهد که فناوری انتقال فیبر نوری بخش مهمی از سیستم‌های شبکه آینده است و همچنان خواهد بود. طراحان شبکه به طور فزاینده‌ای با راه‌حل‌های فیبر نوری راحت‌تر هستند، زیرا استفاده از راه‌حل‌های فیبر نوری، معماری‌های شبکه انعطاف‌پذیرتر و مزایای دیگری مانند تاب‌آوری EMI (تداخل الکترومغناطیسی) و امنیت داده‌ها را ممکن می‌سازد. فرستنده-گیرنده‌های فیبر نوری نقش بسیار مهمی در این اتصالات فیبر نوری ایفا می‌کنند. هنگام طراحی یک فرستنده-گیرنده فیبر نوری، سه جنبه وجود دارد که باید در نظر گرفته شود: شرایط محیطی، شرایط الکتریکی و عملکرد نوری.
فرستنده/گیرنده فیبر نوری چیست؟

فرستنده-گیرنده فیبر نوری یک جزء مستقل است که سیگنال‌ها را ارسال و دریافت می‌کند. معمولاً به دستگاهی متصل می‌شود که یک یا چند اسلات ماژول فرستنده-گیرنده مانند روتر یا کارت رابط شبکه را فراهم می‌کند. فرستنده، ورودی الکتریکی را دریافت کرده و آن را به نور خروجی از یک دیود لیزر یا LED تبدیل می‌کند. نور از فرستنده از طریق کانکتور به فیبر متصل شده و از طریق دستگاه کابل فیبر نوری منتقل می‌شود. سپس نور از انتهای فیبر به یک گیرنده متصل می‌شود، جایی که یک آشکارساز، نور را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند که سپس به طور مناسب برای استفاده توسط دستگاه گیرنده تنظیم می‌شود.
ملاحظات طراحی
لینک‌های فیبر نوری در مقایسه با راه‌حل‌های سیم مسی، می‌توانند نرخ داده بالاتری را در فواصل طولانی‌تر منتقل کنند، که این امر باعث استفاده گسترده‌تر از فرستنده-گیرنده‌های فیبر نوری شده است. هنگام طراحی فرستنده-گیرنده‌های فیبر نوری، جنبه‌های زیر باید در نظر گرفته شوند.
شرایط محیطی
یکی از چالش‌ها ناشی از آب و هوای بیرون است - به خصوص آب و هوای شدید در ارتفاعات بالا یا در معرض دید. این اجزا باید تحت شرایط محیطی شدید و در محدوده دمایی وسیع‌تری کار کنند. دومین نگرانی زیست‌محیطی مربوط به طراحی فرستنده-گیرنده فیبر نوری، محیط مادربرد است که شامل مصرف برق سیستم و ویژگی‌های حرارتی می‌شود.
یکی از مزایای اصلی فرستنده-گیرنده‌های فیبر نوری، نیاز نسبتاً کم آنها به برق است. با این حال، این مصرف برق کم دقیقاً به این معنی نیست که هنگام مونتاژ پیکربندی‌های میزبان، می‌توان طراحی حرارتی را نادیده گرفت. تهویه یا جریان هوای کافی باید برای کمک به اتلاف انرژی حرارتی خارج شده از ماژول در نظر گرفته شود. بخشی از این نیاز توسط یک قفس SFP استاندارد نصب شده روی مادربرد برآورده می‌شود که به عنوان یک مجرای انرژی حرارتی نیز عمل می‌کند. دمای کیس گزارش شده توسط رابط مانیتور دیجیتال (DMI) هنگامی که پردازنده مرکزی در حداکثر دمای طراحی خود کار می‌کند، آزمون نهایی اثربخشی طراحی حرارتی کلی سیستم است.
شرایط الکتریکی
اساساً، یک فرستنده-گیرنده فیبر نوری یک دستگاه الکتریکی است. برای حفظ عملکرد بدون خطای داده‌های عبوری از ماژول، منبع تغذیه ماژول باید پایدار و بدون نویز باشد. مهم‌تر از آن، منبع تغذیه‌ای که فرستنده-گیرنده را هدایت می‌کند باید به درستی فیلتر شود. فیلترهای معمول در توافقنامه چند منبعی (MSA) مشخص شده‌اند که طراحی اولیه این فرستنده-گیرنده‌ها را هدایت می‌کند. یکی از این طرح‌ها در مشخصات SFF-8431 در زیر نشان داده شده است.
خواص نوری
عملکرد نوری با نرخ خطای بیت یا BER اندازه‌گیری می‌شود. مشکل طراحی یک فرستنده-گیرنده نوری این است که پارامترهای نوری فرستنده و گیرنده باید کنترل شوند تا هرگونه تضعیف احتمالی سیگنال نوری هنگام حرکت در فیبر، منجر به عملکرد ضعیف BER نشود. پارامتر اصلی مورد توجه، BER کل لینک است. یعنی نقطه شروع لینک، منبع سیگنال الکتریکی است که فرستنده را هدایت می‌کند و در پایان، سیگنال الکتریکی توسط گیرنده دریافت و توسط مدار موجود در میزبان تفسیر می‌شود. برای آن دسته از لینک‌های ارتباطی که از فرستنده-گیرنده‌های نوری استفاده می‌کنند، هدف اصلی تضمین عملکرد BER در فواصل مختلف لینک و اطمینان از قابلیت همکاری گسترده با فرستنده-گیرنده‌های شخص ثالث از فروشندگان مختلف است.