Оптический приемопередатчик - это устройство, которое преобразует электрические сигналы в оптические и передает их по волоконно-оптическому кабелю на большие расстояния. Рассмотрим подробнее, что это за устройство, как оно устроено, где и как применяется.
Определение оптического приемопередатчика
Оптический приемопередатчик или трансивер - это устройство, которое выполняет две функции:
- Преобразование электрического сигнала в оптический сигнал и передача его по оптоволокну - передатчик
- Прием оптического сигнала из оптоволокна и преобразование в электрический сигнал - приемник
Таким образом, оптический приемопередатчик выступает в роли интерфейса между оптической линией связи и электрическим оборудованием - коммутаторами, маршрутизаторами, серверами.
Структура и компоненты оптического приемопередатчика
Любой оптический приемопередатчик состоит из нескольких основных компонентов:
- Фотоприемник
- Лазерный излучатель или светодиод
- Микросхема приемопередатчика
- Корпус с разъемами
Рассмотрим более подробно назначение каждого из этих компонентов.
Фотоприемник
Фотоприемник выполняет функцию приема оптического сигнала и преобразования его в электрический. Для этого в нем используется явление внутреннего фотоэффекта. Наиболее распространенными типами фотоприемников в оптических приемопередатчиках являются:
- Лавинный фотодиод (APD)
- PIN-фотодиод
Лазерный передатчик
Лазерный передатчик или светоизлучающий диод преобразует электрические сигналы в оптические и передает их в оптоволокно. Используются различные типы лазеров и светодиодов в зависимости от длины волны и мощности:
- Лазеры на основе VCSEL
- ДФБ и FP лазеры
- Светодиоды
Микросхема приемопередатчика
Микросхема приемопередатчика выполняет функции обработки электрических сигналов, поступающих на передачу и принятых с приемной стороны. Кроме того, она отвечает за питание лазера или светодиода, управление его мощностью, контроль параметров и диагностику.
Корпус и разъемы
Корпус оптического приемопередатчика содержит печатную плату, на которой смонтированы все перечисленные выше компоненты. Корпус имеет стандартизованные разъемы для подключения кабелей:
- Электрический разъем для подключения приемопередатчика в сетевое оборудование
- Оптический разъем (типа LC, SC, MPO) для подключения оптоволокна
Параметры оптических приемопередатчиков
Основными параметрами, которые характеризуют оптический приемопередатчик, являются:
- Скорость передачи данных
- Тип оптоволокна
- Длина волны
- Дальность передачи
- Питание
- Чувствительность
Рассмотрим их более подробно.
Скорость передачи данных
Этот параметр определяет, какой объем данных приемопередатчик может передавать в единицу времени. Самые распространенные скорости оптических приемопередатчиков:
- 10 Гбит/с
- 25 Гбит/с
- 40 Гбит/с
- 100 Гбит/с
- 200 Гбит/с
- 400 Гбит/с
Тип оптоволокна
Оптический приемопередатчик может работать с двумя типами волоконно-оптического кабеля:
- Одномодовое оптоволокно
- Многомодовое оптоволокно
Этот параметр определяет, на какие расстояния можно передавать данные и какова допустимая мощность оптического сигнала.
Длина волны
Длина волны оптического излучения определяет цвет света. В оптических приемопередатчиках используются следующие длины волн:
- 850 нм
- 1310 нм
- 1550 нм
Приемопередатчики с разными длинами волн могут работать в одном волокне, что позволяет увеличить пропускную способность линии связи (технология WDM).
Применение оптических приемопередатчиков
Оптический приемопередатчик находит широкое применение во многих областях, где требуется передача больших объемов данных на большие расстояния:
- Магистральные и городские оптические линии связи
- Локальные вычислительные сети
- Центры обработки данных
- Системы хранения данных SAN
- Высокоскоростные межсетевые соединения
Благодаря компактным размерам и высокой скорости передачи данных, оптические приемопередатчики активно вытесняют медные решения в современных сетях передачи данных.
Выбор оптического приемопередатчика
При выборе оптического приемопередатчика необходимо учитывать:
- Тип разъема и его совместимость с оборудованием
- Скорость передачи данных
- Тип оптоволокна (одномодовое или многомодовое)
- Расстояние передачи данных
- Наличие функций диагностики
Наиболее популярными сегодня являются модули форм-факторов SFP и SFP+, которые различаются поддерживаемой скоростью передачи данных (1/10 Гбит/с и 10/25 Гбит/с соответственно).
При выборе конкретной модели приемопередатчика следует убедиться в полной совместимости с имеющимся оборудованием и кабельной инфраструктурой.
Замена и ремонт оптических приемопередатчиков
В случае выхода оптического приемопередатчика из строя его необходимо заменить на новый или отремонтировать.
Замена оптического приемопередатчика
При выходе из строя оптического приемопередатчика проще всего заменить его на новый. При замене нужно учитывать:
- Новый модуль должен быть полностью совместим с оборудованием по всем параметрам
- При наличии гарантии целесообразно замена по гарантии у официального дилера
- После замены требуется повторно выполнить все подключения и настройку
Ремонт оптического приемопередатчика
Ремонт оптического приемопередатчика возможен, но сложен из-за компактности компонентов. Ремонт осуществляется в специализированных сервисных центрах и включает:
- Диагностику неисправностей с помощью специального оборудования
- Замену вышедших из строя комплектующих (лазера, фотодиодов, микросхем)
- Проверку и тестирование отремонтированного модуля
Стоимость ремонта может приближаться к стоимости нового приемопередатчика.
Меры по предотвращению выхода из строя оптических приемопередатчиков
Чтобы минимизировать поломки оптических приемопередатчиков, рекомендуется:
- Обеспечивать качественное электропитание оборудования без скачков
- Избегать механических нагрузок и перегибов оптических кабелей
- Содержать розетки и разъемы в чистоте, своевременно очищать их от загрязнений
- Заменять оптические патчкорды при первых признаках потери производительности линии связи
Тенденции развития оптических приемопередатчиков
Несмотря на активное распространение оптических приемопередатчиков, работы по улучшению их характеристик продолжаются. Основные тенденции развития:
Повышение скоростей передачи данных
Появляются оптические приемопередатчики со скоростями 800 Гбит/с, 1,6 Тбит/c и выше. Это позволяет увеличить пропускную способность оптических линий связи в разы.
Увеличение количества каналов
Развивается технология мультиплексирования нескольких длин волн в одном волокне путем использования нескольких приемопередатчиков в одном модуле. Появляются CWDM и DWDM решения для оптических трансиверов.
Снижение энергопотребления
Происходит миниатюризация компонентов, оптимизация схем и переход на более экономичные техпроцессы. Это позволяет снизить потребление электроэнергии.
Перспективы применения оптических приемопередатчиков
Благодаря постоянному увеличению объемов передаваемых данных, оптические приемопередатчики будут оставаться основным элементом высокоскоростных оптических линий связи, проникая в области:
- Центры обработки и хранения данных
- Высокоскоростные сети доступа
- Межмашинное взаимодействие (M2M)
- 5G и так далее
Оптические приемопередатчики для центров обработки данных
Центры обработки и хранения данных (ЦОД) являются крупнейшими потребителями решений оптической связи в силу огромных объемов данных.
Требования к оптическим приемопередатчикам для ЦОД
Оптические приемопередатчики для центров обработки данных должны соответствовать ряду требований:
- Высокая плотность портов (до 128) для построения высокопроизводительных сетей;
- Поддержка высоких скоростей передачи от 100Гбит/с до 800Гбит/с и выше;
- Низкое энергопотребление и высокая производительность на ватт;
- Высокая надежность и отказоустойчивость;
Решения для ЦОД компании ХХХ
Наша компания является ведущим производителем оптических решений для сетей центров обработки данных, включая приемопередатчики со скоростями 400G, 800G и 8x100G.
Модули ОЕ-ХХХ отличаются рекордной плотностью портов до 128 на единицу высоты и производительностью до 9,6 Тбит/с. При этом обеспечивается экономия электроэнергии и пространства в стоечном шкафу ЦОД.
