Преобразование длины волны с использованием трансиверов SFP позволяет расширить возможности оптических

BTI Photonic Systems, Оттава, Канада

Оптико-электро-оптический (OEO) перенос длины волны (WT), основанный на подключаемых трансиверах малого форм-фактора (SFP), вызывает повышенный интерес в приложениях городских оптических сетей. Он обеспечивает гибкое и недорогое решение при взаимодействии с устаревшим оптическим оборудованием, которое не поддерживает длины волн Международного союза электросвязи (ITU). WT улучшает производительность оптических систем за счет изменения рабочей длины волны входящего оптического сигнала на длину волны, которая обеспечивает большую дальность действия за счет меньшего затухания или меньшего штрафа за дисперсию.

Помимо независимости от протокола, WT предоставляет возможность развернуть оптический источник с более узкой шириной линии, расширяя оптический канал за счет лучшего управления дисперсией. Это особенно полезно для высокоскоростных систем, таких как OC-48, работающих на 1300-нм системах, требующих расширения канала. Сигналы передачи данных на длине волны 850 нм, передаваемые по многомодовому волокну, также могут получить выгоду от WT, который позволяет системе работать по одномодовому волокну на длине волны 1550 нм, устраняя многомодовую дисперсию.

Основным компонентом, который сделал возможным WT, является трансивер SFP, состоящий из передатчика, приемника и микроконтроллера. Модуль передатчика состоит из лазера и схемы привода лазера, которая может включать термоэлектрический охладитель (TEC). Лазер может представлять собой: неохлаждаемый одномодовый лазер с распределенной обратной связью (DFB) с центральной длиной волны в диапазоне от 1480 до 1580 нм (обычно 1550 нм); грубый мультиплексор с разделением по длине волны (CWDM), длина волны ITUgrid, охлаждаемый DFB-лазер на длине волны, пик которой сосредоточен на расстоянии 100 ГГц на сетке ITU; многомодовый лазер Фабри-Перо (FP) с длиной волны 1310 нм; или многомодовый лазер с вертикальным резонатором (VCSEL) с длиной волны 850 нм.

Приемник представляет собой модуль на основе PIN- или APD, в зависимости от бюджета канала, с трансимпедансным усилителем (TIA) и ограничительным пост-усилителем. Достижимая дальность связи после WT является функцией как передатчика, так и приемника и может быть короткой (до 10 км), средней (до 60 км), длинной (до 100 км) или расширенной (до 160 км). ).

Сегодня большинство трансиверов SFP соответствуют соглашению с несколькими поставщиками (MSA), подписанному многими поставщиками, чтобы гарантировать соответствие и взаимозаменяемость модулей. Эти трансиверы оснащены модулями с возможностью горячей замены, которые используют один источник питания 3,3 В для минимизации энергопотребления.

Приемопередатчик SFP принимает оптический сигнал, закодированный без возврата к нулю (NRZ), и преобразует его в малошумящий электрический сигнал, совместимый с CML (логика текущего режима) или LVPECL (низковольтная логика с положительной опорной связью с эмиттером). Преобразователь совместим с уровнями входных данных CML и LVPECL. Трансиверы SFP оснащены функцией цифровой диагностики, позволяющей сообщать о состоянии передатчика и приемника. Они могут использоваться для скоростей передачи данных от 50 МГц до 2,7 ГГц и поддерживают SONET, Gigabit Ethernet и Fibre Channel в дополнение к продуктам для передачи данных. Приемопередатчик SFP для передачи данных должен соответствовать стандарту IEEE (Gigabit Ethernet 802.3) или спецификациям Fibre Channel, FC-PI Американского национального института стандартов (ANSI). Трансиверы SFP протокола SONET должны соответствовать квалификационным требованиям Telcordia.

На рисунке 1 показана блок-схема WT, используемая для преобразования сигнала TDM с длиной волны 850 нм в сигнал с длиной волны 1550 нм для передачи на удаленный объект. Сигнал длиной 850 нм может представлять собой сигнал данных со скоростью 1 Гбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю шириной 200 МГц, который необходимо отправить на другой участок сети, находящийся за несколько километров. Преобразование в 850 нм может осуществляться в сигнал TDM на длине волны 1550 нм, длину волны CWDM или длину волны DWDM (плотное мультиплексирование с разделением по длине волны) на ITUgrid. Выбор системы зависит от расстояния между площадками, скорости передачи данных и бюджета.

Преобразование длины волны и регенерация находят применение в расширениях каналов для преодоления ограничений потерь и дисперсии при модернизации сети. Например, устаревшую сеть 1310 нм можно преобразовать в сеть DWDM, что улучшит пропускную способность канала и управление сетью, не прибегая к затратам на электрическое мультиплексирование и передачу сигналов с более высокой скоростью передачи данных. Пропускная способность канала увеличивается за счет преобразования множества сигналов 1310 нм в разных волокнах в соответствующее количество каналов DWDM 1550 нм, каждый из которых работает с исходной скоростью передачи сигнала, которые можно оптически мультиплексировать в одно волокно и управлять ими с помощью современных технологий, таких как реконфигурируемые добавить/отключить мультиплексоры (ROADM).