كيفية تحسين خسارة عائد 10G SFP +

في السنوات الأخيرة ، بفضل تسارع شبكات النطاق العريض ، أصبح تطبيق شبكات 10G واسع النطاق بشكل متزايد. المعلمات التي نحتاج إلى معرفتها حول الوحدات الضوئية 10G SFP + ، وهي جهاز الإرسال الأساسي لشبكات 10G ، هي كما يلي:

1. مركز الطول الموجي (نانومتر): هناك ثلاثة أنواع رئيسية:

1) 850 نانومتر (متعدد الأوضاع ، بتكلفة منخفضة ولكن مسافة نقل قصيرة ، ومسافة النقل القصوى 500 متر) ؛

2) 1310 نانومتر (وضع واحد ، مع خسارة كبيرة ولكن تشتت صغير أثناء الإرسال ، تستخدم عمومًا للإرسال في غضون 40 كيلومترًا) ؛

3) 1550 نانومتر (وضع فردي ، خسارة صغيرة ولكن تشتت كبير أثناء الإرسال ، تستخدم عمومًا للنقل لمسافات طويلة فوق 40 كيلومترًا ، يمكن نقل ما يصل إلى 120 كيلومترًا مباشرة بدون مرحل) ؛

FiberMall 10G SFP + ER

2. معدل الإرسال: يشير إلى عدد بتات البيانات المنقولة في الثانية ، بالبت في الثانية ، وتشمل المعدلات المستخدمة بشكل متكرر: 155 ميجابت في الثانية ، 622 ميجابت في الثانية ، 1.25 جيجابت في الثانية ، 2.5 جيجابت في الثانية ، 4 جيجابت في الثانية ، 8 جيجابت في الثانية ، 10 جيجابت في الثانية ، وما إلى ذلك. الوحدة الضوئية 155G تسمى أيضًا الوحدة البصرية GE (100M) ، والوحدة الضوئية 1.25G SFP + هي الأكثر استخدامًا في معدات النقل البصري.

3. مسافة الإرسال: يشير إلى المسافة التي يمكن أن تنتقل فيها الإشارات الضوئية مباشرة دون تضخيم مكرر ، بوحدات الكيلومترات. هذه هي المواصفات الشائعة: الوضع المتعدد 550 م ، الوضع الفردي 15 كم ، 40 كم ، 80 كم ، 120 كم ، وما إلى ذلك.

4. أنواع الليزر: الليزر هو الجهاز الأساسي في الوحدة البصرية. إنه يضخ التيار في مادة أشباه الموصلات ويصدر ضوء الليزر من خلال تذبذب الفوتون واكتساب الرنان. في الوقت الحاضر ، أكثر أنواع الليزر شيوعًا هي FP و DFB الليزر. الفرق بينهما هو مادة أشباه الموصلات وهيكل التجويف. سعر ليزر DFB أغلى بكثير من سعر ليزر FP. تستخدم الوحدات الضوئية التي تقل مسافة نقلها عن 40 كيلومترًا بشكل عام ليزر FP ؛ تستخدم الوحدات الضوئية بمسافة إرسال تصل إلى 40 كيلو مترًا بشكل عام ليزر DFB ؛

5. الخسارة والتشتت: الفقد هو فقدان الطاقة الضوئية بسبب الامتصاص ، والتشتت ، وتسرب الوسط عندما ينتقل الضوء في الألياف الضوئية. يتم تبديد هذا الجزء من الطاقة بمعدل معين مع زيادة مسافة الإرسال. يرجع التشتت بشكل أساسي إلى حقيقة أن الموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية المختلفة تنتقل في نفس الوسط بسرعات مختلفة. ينتج عن هذا وصول مكونات الطول الموجي المختلفة للإشارة الضوئية إلى الطرف المستقبل في أوقات مختلفة بسبب تراكم مسافات الإرسال ، مما يؤدي إلى توسيع النبض وعدم القدرة على تمييز قيمة الإشارة.

تؤثر هاتان المعلمتان بشكل أساسي على مسافة الإرسال للوحدة الضوئية. في التطبيق الفعلي ، يتم حساب خسارة الارتباط للوحدة الضوئية 1310 نانومتر بشكل عام عند 0.35 ديسيبل / كم ، ويتم حساب خسارة الارتباط للوحدة الضوئية 1550 نانومتر بشكل عام عند 0.20 ديسيبل / كم. يعتبر حساب قيمة التشتت معقدًا للغاية ، بشكل عام للإشارة فقط ؛

6. إرسال الطاقة الضوئية وحساسية الاستقبال: تشير الطاقة الضوئية المرسلة إلى الطاقة الضوئية الناتجة لمصدر الضوء في نهاية الإرسال للوحدة الضوئية. تشير حساسية الاستلام إلى الحد الأدنى من الطاقة الضوئية المستلمة للوحدة الضوئية بمعدل معين ومعدل خطأ بت. وحدات هاتين المعلمتين هي dBm (الشكل اللوغاريتمي لوحدة الطاقة ، MW ، 1 ميجاوات يتم تحويله إلى 0dBm) ، والذي يستخدم بشكل أساسي لتحديد مسافة نقل المنتج. ستكون قدرة الإرسال الضوئية وحساسية الاستقبال للوحدات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة ومعدلات الإرسال ومسافات الإرسال مختلفة.

FiberMall 10G SFP + SR

7. العمر التشغيلي للوحدة الضوئية: المعيار الدولي الموحد ، 7-24 ساعة من العمل المتواصل لمدة 50,000 ساعة (ما يعادل 5 سنوات) ؛

8. واجهة الألياف الضوئية: الوحدات البصرية SFP كلها مع واجهات LC ، والوحدات البصرية GBIC مع واجهات SC ، والواجهات الأخرى تشمل FC و ST ؛

9. المعايير البيئية: درجة حرارة العمل: 0 ~ + 70 درجة مئوية ؛ درجة حرارة التخزين: -45 ~ + 80 درجة مئوية ؛ جهد العمل: 3.3 فولت ؛ مستوى العمل: TTL.

مواصفات المنتج	معدل الإرسال	وضع الألياف	مواصفات الواجهة (ديسيبل)
			يحيل الطاقة الضوئية	تلقي حساسية
XFP / SFP + / MMF 850nm / 300m	10Gbps	MMF	-7.3 ～ -1.08 ديسيبل	≤ -11.1 ديسيبل
XFP / SFP + / SMF 1310 نانومتر / 10 كم		SMF	-8.2 ～ + 0.5 ديسيبل	≤ -12.6 ديسيبل
XFP / SFP + / SMF 1550 نانومتر / 40 كم			-1.0 ～ + 2 ديسيبل	≤ -14.1 ديسيبل
XFP / SFP + / SMF 1550 نانومتر / 80 كم			0 ～ 4 ديسيبل	≤ -24 ديسيبل

اعتبارًا من 19 مارس 2022 ، هناك 356 شبكة LTE تجارية ، وسلسلة صناعة TD بأكملها ناضجة جدًا.

تشتمل الوحدات النمطية في بناء LTE بشكل أساسي على 6G و شنومكسغ سفب + الوحدات البصرية. إن الطلب في السوق وسلسلة الصناعة الناضجة يجعلان تقنية الوحدة الضوئية تستمر في الابتكار. في نفس الوقت ، يتم نقل ضغط التكلفة من المشغلين إلى مصنعي الوحدات الضوئية من خلال الشركات المصنعة للمعدات. فيما يتعلق بتكنولوجيا الاستقبال للوحدة الضوئية LTE10G ، يوجد حاليًا حلان: حل استقبال خسارة عالية العائد وحل استقبال تقليدي. ينعكس الاختلاف بين الحلين بشكل أساسي في تصميم خسارة العودة البصرية لجهاز الاستقبال في الوحدة.

بالنسبة لنظام الاستلام التقليدي ، بعد إدخال موصل LC في جهاز الاستقبال ، توجد فجوة هوائية بين وجهه النهائي المسطح وموت PIN في الجهاز. يكون معظم الضوء المنقول في الألياف الضوئية عموديًا على الوجه النهائي المسطح ، وعندما ينعكس الضوء ، فإن الضوء المنعكس سيعود جميعًا إلى القلب. يمكن حساب انعكاسية العودة بواسطة Rf = (nf-1) 2 / (nf + 1) 2 ، nf هو معامل الانكسار لمادة الألياف ، nf = 1.47 ، و Rf = 3.6٪ (-14.4dB).

تعتقد دراسة أخرى أنه بعد أن يتم طحن الوجه النهائي للألياف وصقله ، سيتم إنتاج طبقة رقيقة متحولة على الوجه النهائي للألياف ، ويكون معامل انكسارها حوالي 1.6 ، وهو أعلى من معامل الانكسار الخاص بنواة الألياف. في هذا الوقت ، Rf = 5.3٪ (-12.7dB) ، أي خسارة العودة هي -12.7dB ، وهو قريب جدًا من معيار الحد الأدنى لشبكة 10G Ethernet (-12dB) ، مع عدم وجود هامش تقريبًا.

بالمقارنة مع نظام الاستلام التقليدي ، يضيف مخطط تلقي خسارة العائد المرتفع دبوسًا خزفيًا بزاوية بين موصل LC وموت PIN ، كما هو موضح في الشكل 2 أدناه. لا يكون الوجه النهائي المشطوف للدبوس في الزاوية اليمنى للمحور الأساسي للألياف. على الرغم من وجود فجوة هوائية ، إلا أن زاوية انتشار الضوء المنبعث المنعكس عن وجه النهاية المائل أقل من الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي. لذلك ، فإن الضوء المنعكس من الوجه الطرفي المائل للدبوس ، لن ينتشر في قلب الألياف ، ولكنه يتبدد خلال الكسوة ويتسرب في النهاية. بأخذ الدبوس المائل 8 درجات كمثال ، وفقًا لإحصاءات خسارة العودة المقاسة ، يكون بشكل عام أفضل من -27 ديسيبل. لذلك ، من حيث خسارة العودة البصرية ، فإن مخطط الاستلام التقليدي أدنى بكثير من مخطط تلقي خسارة العائد المرتفع.

 

رسم تخطيطي لهيكل جهاز الاستقبال التقليدي رسم تخطيطي لهيكل جهاز استقبال خسارة العودة العالية

رسم تخطيطي لانعكاس الوجه النهائي المسطح / المائل للدبوس

يتم تعريف خسارة العودة البصرية على أنها نسبة الطاقة الضوئية المنعكسة إلى الطاقة الضوئية الساقطة. كلما كانت خسارة العودة أسوأ ، كان الانعكاس البصري أقوى في رابط الألياف الضوئية. في نظام نقل الألياف الضوئية ، سيؤدي كل من الموصل ووجه نهاية الألياف والواجهة الضوئية وسطح الكاشف إلى انعكاسات Fresnel. تشمل آثار هذه الانعكاسات على النظام ما يلي:

1) إضعاف الإشارة الضوئية المرسلة

2) تتداخل مع الإشارة الضوئية الحادث

3) تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء في أنظمة الإرسال الرقمية.

 

يعود الضوء المنعكس أيضًا إلى مصدر الضوء المنبعث ، والذي تشمل تأثيراته على مصدر الضوء ما يلي:

1) تسبب في تقلب الطول الموجي المركزي لمصدر الضوء المنبعث:

2) تسبب تذبذب شدة الضوء لمصدر الضوء المنبعث ؛

3) إتلاف مصدر الضوء بشكل دائم.

حتى لو كان مصدر ضوء FP ، على الرغم من أن الانعكاس الرجعي له تأثير ضئيل على الخصائص الطيفية ، فإن الضوء المنعكس رجعيًا يتم تضخيمه بواسطة المنطقة النشطة بعد دخول التجويف الرنان لمصدر الضوء والانضمام إلى التيار الرئيسي ، مما يتسبب في حدوث تقلبات في شدة الضوء. تؤدي التقلبات في شدة الضوء إلى RIN ، وهي ضوضاء مرتبطة بجهاز الإرسال بدلاً من جهاز الاستقبال. ستحد RIN من أقصى نسبة إشارة إلى ضوضاء ممكنة على الوصلة الليفية ، مما يؤثر بدوره على حساسية المستقبِل. علاوة على ذلك ، فإن RIN هي في الأساس ضوضاء ذات نطاق عريض ، والتي تعكس تأثير تذبذب شدة مصدر الضوء والنظام على الضوضاء الكهربائية عند الطرف المستقبل ، مقارنة بتأثير قوة الإشارة. يتم التعبير عن الصيغة كـ RIN = 2 / (P2 * BW).

<P> هو متوسط ​​قدرة الضوضاء ، P هو متوسط ​​القدرة الضوئية ، و BW هو عرض النطاق الترددي لوصلة المستقبِل والنظام.

يمكن ملاحظة أنه كلما ارتفع معدل النظام ، زاد عرض نطاق ضوضاء الارتباط ، وزادت قوة الضوضاء ، وانخفضت نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، وزاد معدل الخطأ في البتات. لذلك ، بالنسبة للوحدات الضوئية 10G LTE ، لضمان موثوقية نظام النقل البصري واستقرار الطيف وقوة مصدر الضوء المنبعث ، من الضروري تصميم جهاز الاستقبال مع خسارة عودة عالية لتقليل انعكاس الارتباط. على الرغم من أن الوحدة التي تحتوي على حل استقبال تقليدي يمكنها استخدام حل المعزل البصري في نهاية الإرسال لحماية مصدر الضوء ، إلا أن الانعكاس الناجم عن فقدان العودة لا يزال يؤثر على النظام. وسعر المعزل أعلى بكثير من سعر دبوس الألياف الضوئية في محلول الخسارة العالية.