Optical Module Kynning

Með hraðri þróun sjónsamskipta hafa margar senur í starfi okkar og lífi nú áttað sig á "framför ljóss og hörfa kopar". Með öðrum orðum, málmiðlunarsamskipti táknuð með kóaxsnúrum og netkaplum eru smám saman skipt út fyrir ljósleiðaramiðla.
Ljósleiðarinn er einn af kjarnaþáttum ljósleiðarasamskiptakerfisins.

Samsetning uppbygging ljóseiningarinnar

Optical Module, enska nafnið er Optical Module. Optical þýðir "sjón, sjón, ljósfræði".

Til að vera nákvæmur er sjóneiningin almennt hugtak fyrir ýmsa flokka eininga, þar á meðal: sjónmóttökueining, sjónsendingareining, samþætt ljóssendimótaraeiningu og sjónframsendingareiningu, osfrv.

Optísk eining: Sendir,Viðtakandi,Senditæki,Transpomder

Það sem við köllum venjulega sjónrænar einingar í dag vísar almennt til samþættra sjónræna senditækiseininga (sama á við hér að neðan).

Optískar einingar vinna við líkamlega lagið, sem er lægsta lagið í OSI líkaninu. Hlutverk þess er mjög einfalt, það er að ná ljósumbreytingu. Breyttu ljósmerkjum í rafmerki og rafmerkjum í ljósmerki.

Þó það virðist einfalt er tæknilegt innihald innleiðingarferlisins ekki lágt.

Sjóneining samanstendur venjulega af sjónsendingarbúnaði (TOSA, þar á meðal leysir), sjónmóttökubúnaði (ROSA, þar á meðal ljósnemar), virkum hringrásum og sjónrænum (rafrænum) tengi.

Í sendingarendanum vinnur ökumannsflísinn upprunalega rafmerkið og keyrir síðan hálfleiðara leysirinn (LD) eða ljósdíóða (LED) til að gefa frá sér mótað ljósmerki.

Í móttökuendanum, eftir að ljósmerkið kemur inn, er því breytt í rafmagnsmerki með ljósskynjunardíóðunni og rafmerkið er gefið út eftir að hafa farið í gegnum formagnarann.

Pökkun á ljóseiningum

Fyrir byrjendur er það pirrandi við sjóneiningarnar afar flókið pakkanafn og töfrandi breytur.

Umbúðir má einfaldlega skilja sem stílstaðal. Það er mikilvægasta leiðin til að greina sjóneiningar.

Ástæðan fyrir því að það eru svo margir mismunandi pökkunarstaðlar fyrir ljósleiðara er aðallega vegna þess að þróunarhraði ljósleiðarasamskiptatækni er of hraður.

Hraði ljóseininga heldur áfram að aukast og stærð þeirra heldur áfram að minnka, þannig að á nokkurra ára fresti verða gefnir út nýir umbúðastaðlar. Það er oft erfitt að vera í samræmi við gamla og nýja umbúðastaðla.

Að auki eru notkunarsviðsmyndir sjóneininga fjölbreyttar, sem er einnig ástæða fyrir aukningu á umbúðastöðlum. Mismunandi flutningsfjarlægðir, bandbreiddarkröfur og notkunarstaðir samsvara mismunandi gerðum ljósleiðara og ljósleiðara.

Áður en útskýrt er umbúðir og flokkun skulum við kynna stöðlunarskipulag sjónsamskipta. Vegna þess að þessir pakkar eru ákvarðaðir af stöðlunarstofnunum.

Það eru nú nokkrar stofnanir um allan heim sem staðla sjónsamskipti, svo sem kunnuglega IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), ITU-T (International Telecommunication Union), MSA (Multi-Source Agreement) og OIF (Optical Interconnection) . Forum), CCSA (China Communications Standards Association), o.fl.

Mest notaðir í greininni eru IEEE og MSA.

Þú gætir ekki kannast við MSA. Enska nafnið er Multi Source Agreement. Það er forskrift fyrir marga framleiðendur. Í samanburði við IEEE er litið á það sem einkarekið og óopinbert skipulagsform. Það má skilja það sem bandalag fyrirtækja innan greinarinnar.

Í fyrsta lagi munum við hunsa þá staðla sem eru of gamlir eða sjaldgæfir og einbeita okkur að algengum pakka.

GBIC

GBIC stendur fyrir Giga Bitrate Interface Converter.

Fyrir 2000 var GBIC vinsælasti sjóneiningarpakkinn og mest notaða Gigabit mátformið.

SFP

Vegna þess að GBIC er tiltölulega stór, birtist SFP síðar og byrjaði að skipta um GBIC.

SFP, fullt nafn er Small Form-factor Pluggable, sem er lítil optísk eining sem hægt er að skipta um. Smæð þess er miðað við GBIC pakkann.

Rúmmál SFP er minnkað um helming miðað við GBIC mát og hægt er að stilla meira en tvöfaldan fjölda hafna á sama spjaldið. Hvað varðar virkni er ekki mikill munur á þessu tvennu og báðir styðja heita skipti. SFP styður hámarksbandbreidd 4Gbps.

XFP

XFP er 10-Gigabit Small Form-factor Pluggable. Þú getur skilið í fljótu bragði að þetta er 10-gígabita SFP.
XFP notar fullhraða einrásar raðeiningu tengda með XFI (10Gb raðviðmóti) og getur komið í stað Xenpak og afleiður þess.

SFP+

SFP+, það er 10G ljóseining eins og XFP.
Stærð SFP+ er sú sama og SFP og hún er fyrirferðarmeiri en XFP (um 30% minni) og eyðir minni orku (dregur úr sumum merkjastýringaraðgerðum).

SFP28

SFP með 25Gbps hraða var aðallega vegna þess að 40G og 100G sjóneiningarnar voru of dýrar á þeim tíma, svo við gerðum slíka málamiðlun umbreytingaráætlun.

QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP28-DD

Quad Small Form-factor Stengjanlegt, fjögurra rása SFP tengi. Mörg þroskuð lykiltækni í XFP hefur verið notuð við þessa hönnun.
Samkvæmt hraðanum er hægt að skipta QSFP í 4×10G QSFP+, 4×25G QSFP28, 8×25G QSFP28-DD sjóneiningar osfrv.
Taktu QSFP28 sem dæmi, það er hentugur fyrir 4x25GE aðgangsport. Með því að nota QSFP28 geturðu beint uppfært úr 25G í 100G án þess að fara í gegnum 40G, sem einfaldar raflögnina til muna og dregur úr kostnaði.

QSFP-DD var stofnað í mars 2016. DD vísar til "Double Density". 4 rásir QSFP eru auknar um eina röð af rásum og verða 8 rásir.
Það er samhæft við QSFP lausnina. Enn er hægt að nota upprunalegu QSFP28 eininguna, bara stinga í aðra einingu. Fjöldi rafgullfingra QSFP-DD er tvöfalt fleiri en QSFP28.

Hver rás QSFP-DD notar 25Gbps NRZ eða 50Gbps PAM4 merkjasnið. Með því að nota PAM4 getur það stutt allt að 400Gbps hraða.
NRZ og PAM4 PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) er „tvöföldunar“ tækni.

Fyrir sjónrænar einingar, ef þú vilt auka hraðann, verður þú annað hvort að fjölga rásum eða auka hraðann á einni rás.

Hefðbundin stafræn merki nota að mestu leyti NRZ (Non-Return-to-Zero) merki, það er, hátt og lágt merki er notað til að tákna 1 og 0 upplýsingarnar um stafræna rökmerkið sem á að senda, og hvert merki tákntímabil getur verið Senda 1 bita af rökréttum upplýsingum.

PAM merkið notar 4 mismunandi merkjastig fyrir merkjasendingu og hvert tákntímabil getur táknað 2 bita af rökréttum upplýsingum (0, 1, 2, 3). Undir sömu rás líkamlegri bandbreidd sendir PAM4 tvöfalt magn upplýsinga sem jafngildir NRZ merkinu og tvöfaldar þar með hraðann.

CFP/CFP2/CFP4/CFP8

Centum gígabita form Stengjanleg, þétt bylgjulengdarskipting sjónsamskiptaeining. Sendingarhraði getur náð 100-400Gbps.

CFP er hannað á grundvelli SFP viðmóts, sem hefur stærri stærð og styður 100Gbps gagnaflutning. CFP getur stutt eitt 100G merki, eitt eða fleiri 40G merki.

Munurinn á CFP, CFP2 og CFP4 liggur í rúmmálinu. Rúmmál CFP2 er helmingi minna en CFP og CFP4 er fjórðungur af CFP.

CFP8 er pökkunarform sem sérstaklega er lagt til fyrir 400G og stærð þess jafngildir CFP2. Styður 25Gbps og 50Gbps rásahraða og nær 400Gbps máthraða í gegnum 16x25G eða 8x50 rafmagnsviðmót.

OSFP

OSFP, Octal Small Form Factor Pluggable, „O“ stendur fyrir „octal“, var opinberlega hleypt af stokkunum í nóvember 2016.

Það er hannað til að nota 8 rafrásir til að ná 400GbE (8*56GbE, en 56GbE merkið er myndað af 25G DML leysir undir mótun PAM4), með aðeins stærri stærð en QSFP-DD, hærri rafafl sjónvél og senditæki Afköst hitaleiðninnar eru aðeins betri.

Ofangreint eru nokkrir algengir staðlar um pökkun á sjóneiningum.

400G ljóseining

Í þessari grein er minnst á þrjár gerðir af ljóseiningum sem styðja 400Gbps, nefnilega QSFP-DD, CFP8 og OSFP.
400G er sem stendur helsta samkeppnisstefna ljósfjarskiptaiðnaðarins. Nú er 400G einnig á frumstigi í stórfelldri notkun í atvinnuskyni.

Eins og við vitum öll, vegna umfangsmikillar kynningar á 5G netbyggingu, ásamt hraðri þróun tölvuskýja og lotubyggingar stórra gagnavera, hefur eftirspurn upplýsingatækniiðnaðarins eftir 400G orðið sífellt brýnni.
Snemma 400G sjóneiningar notuðu 16-rásar 25Gbps NRZ útfærslu og voru pakkaðar í CDFP eða CFP8.

Kosturinn við þessa útfærslu er að hún getur fengið lánaða þroskaða 25G NRZ tækni á 100G ljóseiningum. En ókosturinn er sá að 16 merkjarásir eru nauðsynlegar fyrir samhliða sendingu og orkunotkun og magn er tiltölulega mikið, sem hentar ekki fyrir gagnaver.
Síðar var farið að nota PAM4 í stað NRZ.

Á sjónhliðinni eru 8 rásir af 53Gbps PAM4 eða 4 rásir af 106Gbps PAM4 notaðar til að átta sig á 400G merkjasendingum og á rafmagnshliðinni eru 8 rásir af 53Gbps PAM4 rafmerkjum notaðar og pakkaformið OSFP eða QSFP -DD ​​er samþykkt.

Til samanburðar er QSFP-DD pakkastærðin minni (svipað og QSFP28 pakkann af hefðbundinni 100G sjóneiningunni), sem hentar betur fyrir gagnaver. OSFP pakkningastærð er aðeins stærri, vegna þess að hún getur veitt meiri orkunotkun, svo hún hentar betur fyrir fjarskiptaforrit.

Núverandi 400G optísku senditækin, sama í hvaða pakka þeir eru, eru mjög dýrir og enn er stórt bil frá væntingum notandans. Þess vegna er ekki enn hægt að framkvæma alhliða vinsældir fljótt.

Annað sem vert er að nefna er ljós sem byggir á kísil, sem oft er nefnt kísilljós.

Kísilljóseindatækni er talin hafa víðtæka notkunarmöguleika og samkeppnishæfni á 400G tímum og vekur nú athygli margra fyrirtækja og rannsóknastofnana.

Lykilhugtök ljóseininga

Á grundvelli pakkans, með sumum breytum, verður nafn fyrir sjóneininguna.
Til viðbótar við fjarlægðina og fjölda rása er einnig miðbylgjulengdin.

Bylgjulengd ljóss ákvarðar beinlínis eðliseiginleika þess. Sem stendur hefur ljósið sem við notum í ljósleiðara miðbylgjulengd 850nm, 1310nm og 1550nm (nm er nanómetrar). Meðal þeirra er 850nm aðallega notað fyrir multimode og 1310nm og 1550nm eru aðallega notaðar fyrir einn ham.

Við the vegur, CWDM og DWDM. WDM stendur fyrir Wavelength Division Multiplexing. Einfaldlega sagt, það er að margfalda ljósmerki af mismunandi bylgjulengdum í sama ljósleiðara til sendingar. Bylgjulengdadeild margföldun og tíðnideild margföldun Reyndar er bylgjulengdadeild margföldun eins konar tíðnideild margföldun. Bylgjulengd × tíðni=ljóshraði (fast gildi), þannig að deiling með bylgjulengd er í raun að deila með tíðni. Í sjónsamskiptum eru menn vanir að nefna eftir bylgjulengd.
DWDM er þétt WDM, þétt WDM. CWDM er dreifður WDM, grófur WDM. Þú ættir að skilja af nafninu að bylgjulengdarbilið í D-WDM er minna. Kosturinn við WDM er að það hefur mikla afkastagetu og hægt er að senda það yfir langar vegalengdir.

Við the vegur, BiDi, þetta hugtak er líka oft nefnt núna. BiDi (BiDirectional) er ein trefjar tvíátta, einn ljósleiðari, tvíátta sending og móttaka. Vinnureglan er sýnd á myndinni hér að neðan. Reyndar er sía bætt við. Bylgjulengdir sendingar og móttöku eru mismunandi, þannig að hægt er að senda og taka á móti samtímis.

Grunnvísar fyrir sjóneiningar
Grunnvísar ljóseininga innihalda aðallega eftirfarandi:

Úttak ljósafl

Framleiðsla sjónafls vísar til úttaks sjónafls ljósgjafans á sendienda ljóseiningarinnar. Það má skilja sem ljósstyrk, í W eða mW eða dBm. Þar sem W eða mW er línuleg eining og dBm er lógaritmísk eining. Í samskiptum notum við venjulega dBm til að tákna ljósafl.

Sjónaflið er minnkað um helming og minnkað um 3dB. Ljósafl 0dBm samsvarar 1mW.

Hámarks móttökunæmi

Móttökunæmi vísar til lágmarks móttekins ljósafls ljóseiningarinnar undir ákveðnum hraða og bitavilluhlutfalli, eining: dBm .

Almennt séð, því hærra sem hraðinn er, því verri er móttökunæmið, það er, því hærra er lágmarks móttekið ljósafl og því meiri kröfur eru gerðar til móttökubúnaðar ljóseiningarinnar.

Útrýmingarhlutfall

Slökkvihlutfall er ein mikilvægasta færibreytan sem notuð er til að mæla gæði sjóneininga.

Það vísar til lágmarksgildis hlutfalls meðalsjónafls merkis og meðalsjónafls núllmerkis við fulla mótunaraðstæður, sem gefur til kynna getu til að greina á milli 0 og 1 merkja. Það eru tveir þættir sem hafa áhrif á útrýmingarhlutfallið í ljóseiningunni: hlutdrægni (bias) og mótunarstraumur (Mod). Lítum á það sem ER=Bias/Mod.

Gildi útrýmingarhlutfallsins er ekki það að því stærri sem sjóneiningin er, því betri er hún, heldur að sjóneiningin sem uppfyllir 802.3 staðalinn er betri.

Llétt mettun

Einnig þekktur sem mettað ljósafl, það vísar til hámarks ljósafls inntaks þegar ákveðinn bitavilluhlutfall (10-10 ~ 10-12) er viðhaldið við ákveðna sendingarhraða, eining: dBm.

Það skal tekið fram að ljósnemarinn mun upplifa ljósstraumsmettun þegar hann verður fyrir sterku ljósi. Þegar þetta fyrirbæri kemur upp þarf skynjarinn ákveðinn tíma til að jafna sig. Á þessum tíma minnkar móttökunæmið og móttekið merki gæti verið rangt metið. Það mun valda bitavillum og það er líka mjög auðvelt að skemma móttökuskynjarann. Meðan á notkun stendur, ættir þú að reyna að forðast að fara yfir mettað ljósafl þess.