5Gネットワーキング機器用のファイバーオプティックトランシーバー

5Gの展開が地平線に見えてきており、主要な通信会社がアメリカとヨーロッパで限定的なネットワークアクセスを開始する予定です。多くの人々がこれらのネットワークの無線要件に注目していますが、地元のアンテナは依然として高帯域幅の光ファイバーやワイヤレスバックホール接続を使用して電話網およびインターネットに接続する必要があります。

これには、ファイバーネットワーキング機器をサポートするためのファイバーオプティックトランシーバーが必要です。ファイバーネットワーク用の適切なトランシーバーを選択することは、複数の要因に依存しますが、5Gでは主要な要因として帯域幅、データレート、変換損失、およびファイバータイプが考慮されます。正しいファイバートランシーバーを選択する前に、最初のステップはネットワークが使用しているファイバーのタイプ、またはアプリケーションが最適な速度と帯域幅を達成するために必要とするファイバーケーブルのタイプを決定することです。

どのタイプのファイバーを使用していますか？

ファイバーケーブルには、それぞれ異なるアプリケーションに適しており、異なるトランシーバーが必要とされる2つの主要なタイプがあります：

• マルチモードファイバー（MMF）：このタイプのファイバーは、複数のチャネルを同時に送信するために使用できます。モード密度が大きいほど、ファイバーの距離にわたって蓄積されるモーダル分散が大きくなり、したがってこれらのファイバーはMANおよびLANネットワークなどの短距離リンクに最適です。

• シングルモードファイバー（SMF）：このファイバーは、長距離用に設計されており、正しいトランシーバーを使用することで、単一チャネルでより高速なデータ伝送レートを提供します。これらのファイバーは、長距離にわたる大量のデータ伝送のために、単一のケーブルにしばしば束ねられます。

シングルモード光ファイバー

SMFおよびMMFクラスのファイバー内には、異なるデータレートを提供し、TIA/EIAのファイバーオプティクス標準に基づいて異なる距離での使用に評価される異なるファイバータイプがあります。光パワーバジェットは、与えられたリンク長に使用できるトランシーバーの限界を決定することもあり、送信側の出力はリンク内の損失を補うために送信トランシーバーからの出力を増加させる必要があるかもしれません。

明らかに、考慮すべきいくつかの重要なシステム設計ポイントがありますが、実際のネットワークで最初に考慮すべき重要なポイントはリンク長と必要なデータレートです。今後の5G展開をサポートするためのファイバーの新しい部分は、基地局とセルタワー間の接続をサポートし、ファイバー・ツー・ザ・ホームおよびファイバー・ツー・ザ・プレミスを提供するために、長距離にわたるマルチGbpsデータ伝送を必要とします。

一部の自治体では、最大40または100 Gbpsのデータレートに対応可能なダークファイバーの設置がすでに進んでおり、これらのダークファイバーネットワークをサポートするためのネットワーキング機器には、これらのデータレートをサポートするトランシーバーが含まれる必要があります。理想的なリンク長は、数百メートル（ここではMMFが使用されます）から数十キロメートル（ここではSMFが使用されます）までの範囲で、既存のセルラーインフラをサポートすることができます。長距離でSMFファイバーを使用する場合は、ファイバーの束を落とし、標準フォームファクターの交換可能なトランシーバーを含むスケーラブルなネットワーキング機器を展開することになります。特にCFPは既に40および100 Gbpsシステムをサポートしているため、QSFP+またはCFPが主要なフォームファクターとなります。

Finisar FTL4C1QM1C

Finisar FTL4C1QM1Cファイバーオプティックトランシーバーは、39.8から44.6 GbpsのデータレートをサポートするQSFP+フォームファクターを持ち、低消費電力（<3.5 W）を実現しています。このトランシーバーはホットスワップ可能で、SMF上で最大10 kmのリンクをサポートします。また、送信および受信電力のモニタリングを含む、多数の内蔵デジタル診断機能を提供します。

Finisar FTL4C1QM1Cファイバーオプティックトランシーバー、FTL4C1QM1Cデータシートより

Finisar FTLC9558REPM

Finisar FTLC9558REPMファイバーオプティックトランシーバーは、MMF上で100 mリンクを103.1 Gbpsでサポートするオプションの一つです。前述の製品と同様に、このトランシーバーモジュールはホットスワップ可能で、低消費電力（<2.5 W）で動作します。データは850 nmでVCSELベースのトランスミッターを使用して4レーンで25 Gbpsで転送され、受信側はI2C経由で4x25G電気インターフェースで動作します：

QSFP28 MSAおよびIEEE 802.3bm 100GBASE-SR4およびCAUI-4に準拠しています。デジタル診断機能は、QSFP28 MSAおよびFinisarアプリケーションノートAN-2141に指定されているように、I2Cインターフェース経由で利用可能です。光トランシーバーは、RoHS指令2011/65/EUに準拠しています。詳細については、FinisarアプリケーションノートAN-2038を参照してください。 [Finisarより]

Finisar FTLC9558REPMファイバーオプティックトランシーバー、Finisarより

Avago AFBR-79EQDZ

Avago AFBR-79EQDZ 40 Gbpsトランシーバーは、OM3 MMFを使用した100 mリンクや、OM4 MMF（両方のファイバータイプは850 nmで動作）を使用した150 mリンクで使用できます。各レーンは10.3125 Gbpsで動作します。また、IEEE 802.3ae標準に準拠した10GBase-SRモジュールをサポートしており、10Gレシーバーが最大2.4 dBmの入力光パワーを維持できる限りです。送信側と受信側の光インターフェースは、高速ファイバー用の標準光学を使用しています：

光トランスミッタ部分は、4チャンネルVCSEL（垂直共振器面発光レーザー）アレイ、4チャンネル入力バッファおよびレーザードライバー、診断モニター、制御およびバイアスブロックを組み込んでいます。光受信部分は、4チャンネルPINフォトダイオードアレイ、4チャンネルTIAアレイ、4チャンネル出力バッファ、診断モニター、および制御およびバイアスブロックを組み込んでいます。 [AFBR-79EQDZデータシートより]

Avago AFBR-79EQDZファイバーオプティックトランシーバーのブロック図、AFBR-79EQDZデータシートより

場合によっては、受信機で必要とされる値の約20%に相当するSMFファイバーのコアを使用して、MMF用に設計されたファイバーオプティックトランシーバーを使用することが可能です。これにより簡単な結合が可能となり、ファイバーはアライメントに対して不感になりますが、これは推奨されず、長距離での使用には適していない場合があります。理想的な場合、特定のアプリケーションで使用しているデータレートとファイバータイプをサポートするトランシーバーを選択するべきです。

通信システムだけがファイバーの使用が増える唯一のアプリケーションではありません。ファイバーのEMIおよびESDに対する不感性、および銅に比べたファイバーの低重量は、ノイズが問題となる航空宇宙アプリケーションやその他の環境での使用にファイバーを理想的にします。次の通信システムやその他の特殊なアプリケーション用のファイバートランシーバーを探している場合は、Octopartで必要なコンポーネントを見つけることができます。

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