Sự mở rộng nhanh chóng của mạng cáp quang, bao gồm cả các dịch vụ dữ liệu được đo bằng dung lượng dữ liệu hoặc băng thông, cho thấy công nghệ truyền dẫn cáp quang đang và sẽ tiếp tục là một phần quan trọng của các hệ thống mạng trong tương lai. Các nhà thiết kế mạng ngày càng quen thuộc với các giải pháp cáp quang, vì việc sử dụng các giải pháp cáp quang cho phép kiến trúc mạng linh hoạt hơn và các lợi ích khác như khả năng chống nhiễu điện từ (EMI) và bảo mật dữ liệu. Bộ thu phát cáp quang đóng vai trò rất quan trọng trong các kết nối cáp quang này. Khi thiết kế một bộ thu phát cáp quang, cần xem xét ba khía cạnh: điều kiện môi trường, điều kiện điện và hiệu suất quang học.
Bộ thu phát quang là gì?
Bộ thu phát quang là một linh kiện độc lập có chức năng truyền và nhận tín hiệu. Thông thường, nó được cắm vào một thiết bị có một hoặc nhiều khe cắm mô-đun thu phát, chẳng hạn như bộ định tuyến hoặc card giao diện mạng. Bộ phát nhận tín hiệu điện đầu vào và chuyển đổi nó thành tín hiệu ánh sáng đầu ra từ điốt laser hoặc đèn LED. Ánh sáng từ bộ phát được truyền vào sợi quang thông qua đầu nối và truyền qua thiết bị cáp quang. Ánh sáng từ đầu cuối của sợi quang sau đó được truyền đến bộ thu, nơi bộ dò chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện, sau đó được xử lý phù hợp để thiết bị nhận sử dụng.
Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế
So với giải pháp dây dẫn đồng, các liên kết cáp quang thực sự có thể xử lý tốc độ dữ liệu cao hơn trên khoảng cách xa hơn, điều này đã thúc đẩy việc sử dụng rộng rãi hơn các bộ thu phát cáp quang. Khi thiết kế bộ thu phát cáp quang, cần xem xét các khía cạnh sau.
Điều kiện môi trường
Một thách thức đến từ điều kiện thời tiết bên ngoài—đặc biệt là thời tiết khắc nghiệt ở những nơi cao hoặc lộ thiên. Các linh kiện này phải hoạt động trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và trên phạm vi nhiệt độ rộng hơn. Mối quan ngại về môi trường thứ hai liên quan đến thiết kế bộ thu phát quang là môi trường của bo mạch chủ, bao gồm mức tiêu thụ điện năng của hệ thống và đặc tính nhiệt.
Một ưu điểm chính của bộ thu phát quang là yêu cầu điện năng tương đối thấp. Tuy nhiên, mức tiêu thụ điện năng thấp này không có nghĩa là có thể bỏ qua thiết kế tản nhiệt khi lắp ráp cấu hình máy chủ. Cần phải có đủ hệ thống thông gió hoặc luồng không khí để giúp tản nhiệt năng sinh ra từ mô-đun. Một phần yêu cầu này được đáp ứng bởi khung SFP tiêu chuẩn được gắn trên bo mạch chủ, đồng thời cũng đóng vai trò là đường dẫn nhiệt. Nhiệt độ vỏ máy được báo cáo bởi Giao diện Giám sát Kỹ thuật số (DMI) khi máy chủ hoạt động ở nhiệt độ thiết kế tối đa là bài kiểm tra cuối cùng về hiệu quả của thiết kế tản nhiệt tổng thể của hệ thống.
Điều kiện điện
Về cơ bản, bộ thu phát quang là một thiết bị điện tử. Để duy trì hiệu suất truyền dữ liệu không lỗi qua mô-đun, nguồn điện cung cấp cho mô-đun phải ổn định và không nhiễu. Quan trọng hơn, nguồn điện cấp cho bộ thu phát phải được lọc đúng cách. Các bộ lọc điển hình được quy định trong Thỏa thuận Đa nguồn (MSA), vốn là kim chỉ nam cho thiết kế ban đầu của các bộ thu phát này. Một thiết kế như vậy trong đặc tả SFF-8431 được thể hiện bên dưới.
Tính chất quang học
Hiệu suất quang học được đo bằng tỷ lệ lỗi bit hoặc BER. Vấn đề khi thiết kế bộ thu phát quang là các thông số quang học của bộ phát và bộ thu phải được kiểm soát sao cho bất kỳ sự suy giảm nào của tín hiệu quang khi truyền dọc theo sợi quang không dẫn đến hiệu suất BER kém. Thông số chính cần quan tâm là BER của toàn bộ liên kết. Nghĩa là, điểm bắt đầu của liên kết là nguồn tín hiệu điện điều khiển bộ phát, và ở điểm cuối, tín hiệu điện được bộ thu nhận và được mạch điện trong máy chủ xử lý. Đối với các liên kết truyền thông sử dụng bộ thu phát quang, mục tiêu chính là đảm bảo hiệu suất BER trên các khoảng cách liên kết khác nhau và đảm bảo khả năng tương thích rộng rãi với các bộ thu phát của bên thứ ba từ các nhà cung cấp khác nhau.
Thời gian đăng bài: 28/06/2022