Заметки по проектированию волоконно-оптических трансиверов!

Быстрое расширение волоконно-оптических сетей, включая услуги передачи данных, измеряемые объемом данных или пропускной способностью, указывает на то, что волоконно-оптическая технология передачи данных является и будет оставаться важной частью будущих сетевых систем. Разработчики сетей все чаще отдают предпочтение волоконно-оптическим решениям, поскольку их использование обеспечивает более гибкую сетевую архитектуру и другие преимущества, такие как устойчивость к электромагнитным помехам (ЭМП) и безопасность данных. Волоконно-оптические трансиверы играют очень важную роль в этих волоконно-оптических соединениях. При проектировании волоконно-оптического трансивера необходимо учитывать три аспекта: условия окружающей среды, электрические условия и оптические характеристики.
Что такое волоконно-оптический трансивер?

Волоконно-оптический трансивер — это независимый компонент, который передает и принимает сигналы. Обычно он подключается к устройству, имеющему один или несколько слотов для модулей трансивера, например, к маршрутизатору или сетевой карте. Передатчик принимает электрический входной сигнал и преобразует его в световой поток от лазерного диода или светодиода. Свет от передатчика подается в волокно через разъем и передается по волоконно-оптическому кабелю. Затем свет с конца волокна поступает на приемник, где детектор преобразует свет в электрический сигнал, который затем соответствующим образом обрабатывается для использования принимающим устройством.
Вопросы проектирования
Волоконно-оптические линии связи действительно способны передавать данные с более высокой скоростью на большие расстояния по сравнению с решениями на основе медных проводов, что привело к более широкому использованию волоконно-оптических трансиверов. При проектировании волоконно-оптических трансиверов следует учитывать следующие аспекты.
Экологические условия
Одна из проблем связана с погодными условиями на открытом воздухе, особенно с суровыми погодными условиями на большой высоте или на открытых пространствах. Эти компоненты должны работать в экстремальных условиях окружающей среды и в более широком диапазоне температур. Вторая проблема, связанная с конструкцией волоконно-оптических трансиверов, касается условий эксплуатации материнской платы, включая энергопотребление системы и ее тепловые характеристики.
Одним из главных преимуществ волоконно-оптических трансиверов является их относительно низкое энергопотребление. Однако это низкое энергопотребление не означает, что при сборке конфигураций хоста можно игнорировать тепловое проектирование. Для рассеивания тепловой энергии, выделяемой модулем, необходимо обеспечить достаточную вентиляцию или циркуляцию воздуха. Частично это требование обеспечивается стандартизированным отсеком для SFP-модулей, установленным на материнской плате, который также служит каналом для отвода тепловой энергии. Температура корпуса, отображаемая цифровым монитором (DMI) при работе мэйнфрейма на максимальной расчетной температуре, является окончательным показателем эффективности общей системы теплового проектирования.
Электрические условия
По сути, волоконно-оптический трансивер — это электрическое устройство. Для обеспечения безошибочной передачи данных через модуль необходимо, чтобы питание модуля было стабильным и бесшумным. Что еще важнее, источник питания трансивера должен быть надлежащим образом отфильтрован. Типичные фильтры указаны в Многостороннем соглашении (MSA), которое легло в основу первоначальной конструкции этих трансиверов. Одна из таких конструкций в спецификации SFF-8431 показана ниже.
Оптические свойства
Оптические характеристики измеряются коэффициентом битовых ошибок (BER). Проблема проектирования оптического трансивера заключается в том, что оптические параметры передатчика и приемника должны контролироваться таким образом, чтобы любое возможное затухание оптического сигнала при его распространении по волокну не приводило к ухудшению показателей BER. Основным параметром, представляющим интерес, является BER всей линии связи. То есть, начальной точкой линии связи является источник электрического сигнала, управляющего передатчиком, а в конце электрический сигнал принимается приемником и обрабатывается схемой в хост-системе. Для линий связи, использующих оптические трансиверы, главная цель состоит в том, чтобы гарантировать показатели BER на разных расстояниях и обеспечить широкую совместимость с трансиверами сторонних производителей.