Последнюю статью из цикла "Основные понятия и характеристики оптических модулей" мы посвятим архитектуре модулей и особенностям оптической среды передачи данных.
Оптические сборки
При производстве оптических модулей используются предсобранные приемники и передатчики.
- Сборка передатчика TOSA - Transmitter Optical Sub-Assemblies. Сборка передатчика TOSA состоит излучателя, фотодиода мониторинга, металлического или пластикового корпуса, оптического и электрического интерфейсов. В зависимости от типа оптического модуля, в структуру могут быть включены фильтры или изоляторы.
- Сборка приемника ROSA - Receiver Optical Sub-Assemblies. Сборка приемника ROSA включает в себя фотодиод, оптический и электрический интерфейс, металлический или пластиковый корпус. Многие приемники содержат усилитель сигнала для увеличения чувствительности.
- Сборка с передатчиком и приемником BOSA - Bidirectional Optical Sub-Assemblies. Двунаправленная сборка BOSA предназначена для применения в одноволоконных системах. Состоит она из сборок передатчика и приемника, объединенных через фильтр или циркулятор. Такая сборка в качестве оптического интерфейса может иметь симплексный оптический коннектор или пигтейл.
Тип волокна
Оптические модули могут работать с одномодовыми (SM) и многомодовыми (MM) волокнами. Возможность работы по тому или иному волокну определяют передатчик и приемник, установленные в оптический модуль. Разновидности оптического волокна при этом не учитываются, несмотря на то, что одномодовые и многомодовые волокна имеют несколько спецификаций.
Основные типы одномодовых волокон
- G.652 одномодовое SM – Single Mode)
- G.657 одномодовое повышенной гибкости (BIF - Bend-Insensitive Fiber)
- G.653 со смещенной дисперсией (DS - Dispersion Shifted)
- G.655 с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS - Non-Zero Dispersion Shifted)
Типы многомодовых волокон G.651
- OM1 - 200 МГц/км
- OM2 - 500 МГц/км
- ОМ3 - 1500 МГц/км
- OM4 - 3500 МГц/км
Многомодовые модули используются на коротких линиях до 500 метров. Для больших расстояний в качестве среды передачи данных используется одномодовое оптическое волокно.
Количество оптических портов
В зависимости от типа оптический модуль может иметь 1 или два порта. Два оптических порта используется на модулях, работающих по двум волокнам. В таких модулях передатчик (Tx - Transmitter) и приемник (Rx - Receiver) выведены на два различных порта. Примером могут служить стандартные двухволоконные модули, модули спектрального уплотнения CWDM или DWDM, модули 40G или 100G.
Передатчик и приемник могут быть выведены на один оптический порт с помощью фильтра или циркулятора. В этом случае прием и передача сигнала осуществляется по одному волокну. Обычно это модули WDM или Bi-Di CWDM. Одноволоконные модули вместо оптического порта могут иметь фиксированный оптический пигтейл с коннектором.
Тип оптического порта
Для подключения оптической линии к модулю могут использоваться одноволоконные коннекторы LC и SC, а также многоволоконные разъемы MPO.
Тип применяемого разъема зависит от форм-фактора модуля и его габаритных размеров. Например, дуплексный SC коннектор невозможно установить на SFP модуль, он попросту не подойдет по размеру..
Кроме того выбор разъема обуславливается удобством использования и, в некоторых случаях конструктивными особенностями модуля.
Оптический бюджет
Параметр (Link Budget) может называться так же AR - Attenuation range или OLL - Optical Link Loss. Он характеризует максимально допустимые потери, которые могут возникнуть в линии без помех для передачи данных. Оптический бюджет рассчитывается как разница между минимальной мощностью передатчика и предельной чувствительностью приемника. Исходя из этого параметра может быть рассчитана предельная дальность передачи данных без учета влияния дисперсии.
Допустимая дисперсия
Параметр допустимой дисперсии (DT - Dispersion Tolerance) указывает, какая дисперсия может быть накоплена в линии без ущерба для передачи данных. Деградация сигнала происходит в результате межсимвольной интерференции, которая возникает при передаче последовательности сигналов. Допустимая дисперсия рассчитывается как среднеквадратичная сумма поляризационной и хроматической дисперсий. Поляризационная дисперсия мала по сравнению с хроматической, поэтому на практике в расчет берется последняя. В среднем допустимая дисперсия указывается из расчета значения ~ 20 пс/(нм•км) на каждый километр линии. Например, для ZR модулей на 80 км допустимая дисперсия порядка 1600 пс/нм.
Потери из-за дисперсии
Потери из-за дисперсии (DP - Dispersion Penalty) это уровень влияния дисперсии на понижение чувствительности на приеме. В результате влияния дисперсии происходит уменьшение амплитуды и размытие фронтов тактовых интервалов на соседние. Чем выше скорость передачи, дальность, ширина спектра излучателя и коэффициент хроматической дисперсии, тем выше штраф по дисперсии, поэтому его необходимо внимательно учитывать на скорости передачи данных более 10Гбит /с и на протяженных линиях. Для снижения потерь из-за дисперсии допустимо компенсировать накопленную дисперсию.