Волоконно-оптические трансиверы для оборудования сетей 5G

Развёртывание сетей 5G уже не за горами, крупные телекоммуникационные компании готовятся к ограниченному запуску сетевого доступа в США и Европе. Большинство людей обращает внимание на беспроводные требования этих сетей, но местные антенны всё равно нужно будет подключить к телефонной сети и Интернету с помощью оптоволоконных кабелей высокой пропускной способности или беспроводных обратных каналов.

Всё это требует использования оптоволоконных трансиверов для поддержки оборудования оптоволоконных сетей. Выбор подходящего трансивера для оптоволоконных сетей зависит от множества факторов, хотя в сетях 5G основными критериями являются пропускная способность, скорость передачи данных, потери при преобразовании и тип волокна. Прежде чем выбрать подходящий оптоволоконный трансивер, первым шагом является определение типа волокна, используемого в сети, или типа оптоволоконного кабеля, который потребуется для достижения оптимальной скорости и пропускной способности.

Какой тип волокна вы используете?

Существует два основных типа оптоволоконных кабелей, каждый из которых подходит для разных приложений и требует разных трансиверов:

• Многомодовое волокно (MMF): этот тип волокна может использоваться для одновременной передачи нескольких каналов. Большая плотность мод приводит к большему модовому рассеянию, которое накапливается на протяжении длины волокна, поэтому эти волокна лучше всего использовать для коротких соединений, например, в сетях MAN и LAN.

• Одномодовое волокно (SMF): Это волокно предназначено для больших расстояний и обеспечивает более высокие скорости передачи данных в одном канале с использованием соответствующих трансиверов. Эти волокна часто объединяются в один кабель для массовой передачи данных на большие расстояния.

Одномодовое оптическое волокно

В рамках классов SMF и MMF существуют различные типы волокон, которые обеспечивают разные скорости передачи данных и рассчитаны на использование на разных расстояниях в соответствии со стандартами TIA/EIA для оптоволоконной связи. Ваш оптический бюджет мощности также определит предел трансивера, который вы можете использовать для данной длины соединения, и ваша мощность на передающей стороне может потребовать увеличения выходной мощности вашего передающего трансивера для компенсации потерь в соединении.

Очевидно, существует несколько важных точек системного проектирования, которые следует учитывать, но первые важные моменты, которые следует учитывать в реальной сети, это длина соединения и требуемая скорость передачи данных. Новые участки волокна для поддержки предстоящего развёртывания 5G требуют многогигабитной передачи данных на большие расстояния для поддержки соединений между базовыми станциями и сотовыми вышками, а также для обеспечения оптоволоконного доступа к домам и предприятиям.

Некоторые муниципалитеты уже устанавливают темное волокно, способное поддерживать скорости до 40 или 100 Гбит/с, и сетевое оборудование для поддержки этих сетей на темном волокне должно включать в себя трансиверы для поддержки этих скоростей передачи данных. Идеальная длина соединения может варьироваться от сотен метров (здесь будет использоваться MMF) до десятков километров (здесь будет использоваться SMF), чтобы поддерживать существующую сотовую инфраструктуру. Если вы работаете с волокном SMF на большие расстояния, ожидайте, что придется прокладывать пучки волокна и развертывать масштабируемое сетевое оборудование, включающее сменные трансиверы со стандартными форм-факторами. QSFP+ или CFP будут доминирующими форм-факторами, особенно CFP, поскольку он уже поддерживает системы на 40 и 100 Гбит/с.

Finisar FTL4C1QM1C

Оптический трансивер Finisar FTL4C1QM1C имеет форм-фактор QSFP+, который поддерживает скорости передачи данных от 39,8 до 44,6 Гбит/с с низким энергопотреблением (<3,5 Вт). Этот трансивер имеет возможность горячей замены и поддерживает соединения до 10 км по SMF. Также этот трансивер предоставляет ряд встроенных функций цифровой диагностики, включая мониторинг мощности передачи и приема.

Оптический трансивер Finisar FTL4C1QM1C, из технического описания FTL4C1QM1C

Finisar FTLC9558REPM

Оптический трансивер Finisar FTLC9558REPM является одним из вариантов для соединений на 100 м при 103,1 Гбит/с по MMF. Как и предыдущий продукт, этот модуль трансивера имеет возможность горячей замены и работает при низком энергопотреблении (<2,5 Вт). Передача данных осуществляется по 4 каналам со скоростью 25 Гбит/с с передатчиком на основе VCSEL на 850 нм, в то время как приемная сторона работает с 4x25G электрическим интерфейсом через I2C:

Они соответствуют стандарту QSFP28 MSA и IEEE 802.3bm 100GBASE-SR4 и CAUI-4. Функции цифровой диагностики доступны через интерфейс I2C, как указано в QSFP28 MSA и заметке по применению Finisar AN-2141. Оптический трансивер соответствует Директиве RoHS 2011/65/EU. Для получения дополнительной информации см. заметку по применению Finisar AN-2038. [От Finisar]

Оптический трансивер Finisar FTLC9558REPM, от Finisar

Avago AFBR-79EQDZ

Трансивер Avago AFBR-79EQDZ на 40 Гбит/с может использоваться для соединений до 100 м с OM3 MMF или до 150 м с использованием OM4 MMF (оба типа волокна работают на 850 нм). Обратите внимание, что каждый канал работает на скорости 10.3125 Гбит/с. Он также поддерживает модули 10GBase-SR в соответствии со стандартом IEEE 802.3ae, при условии, что 10G приемник может выдерживать максимальную входную оптическую мощность 2.4 dBm. Оптический интерфейс на передающей и приемной сторонах оба используют стандартную оптику для высокоскоростной передачи по волокну:

Оптический передающий блок... включает в себя массив из 4-х канальных VCSEL (лазеров с вертикальным излучением из поверхности полости), 4-х канальный входной буфер и драйвер лазера, диагностические мониторы, блоки управления и смещения. Оптический приемный блок... включает в себя массив из 4-х канальных PIN-фотодиодов, массив из 4-х канальных TIA, 4-х канальный выходной буфер, диагностические мониторы и блоки управления и смещения. [Из технического описания AFBR-79EQDZ]

Блок-схема оптоволоконного трансивера Avago AFBR-79EQDZ, из технического описания AFBR-79EQDZ

Обратите внимание, что в некоторых случаях можно обойтись использованием SMF с трансивером для оптоволокна, предназначенным для MMF, поскольку сердцевина в SMF-волокне примерно на 20% соответствует требуемому значению в приемнике. Это обеспечивает легкое соединение, и волокно будет нечувствительно к выравниванию, но это не рекомендуется и может не работать на больших расстояниях. В идеальном случае вы должны выбрать трансивер, который будет поддерживать скорости передачи данных и тип волокна, используемые в вашем конкретном приложении.

Телекоммуникационные системы - не единственное применение, где волокно будет использоваться все шире. Нечувствительность волокна к ЭМИ и ЭСР, а также низкий вес волокна по сравнению с медью делают его идеальным для использования в аэрокосмических приложениях и других средах, где проблема шума. Если вы ищете трансивер для вашей следующей телекоммуникационной системы или другого специализированного применения, вы можете найти необходимые компоненты на Octopart.

Как всегда, вы можете оставаться в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку!