Comment améliorer la perte de retour du 10G SFP+

Ces dernières années, grâce à l'accélération des réseaux à large bande, l'application des réseaux 10G est devenue de plus en plus étendue. Les paramètres que nous devons connaître sur les modules optiques 10G SFP+, le dispositif de transmission de base des réseaux 10G, sont les suivants :

1. Longueur d'onde centrale (nm): il existe trois types principaux :

1) 850nm (multi-mode, avec un faible coût mais une courte distance de transmission, et la distance de transmission maximale est de 500M);

2) 1310nm (monomode, avec une grande perte mais une petite dispersion pendant la transmission, généralement utilisé pour la transmission dans un rayon de 40KM);

3) 1550nm (monomode, petite perte mais grande dispersion pendant la transmission, généralement utilisé pour la transmission longue distance sur 40KM, jusqu'à 120KM peuvent être directement transmis sans relais);

FiberMall 10G SFP+ ER

2. Taux de transmission : fait référence au nombre de bits de données transmis par seconde, en bps, les débits fréquemment utilisés incluent : 155 Mbps, 622 Mbps, 1.25 Gbps, 2.5 Gbps, 4 Gbps, 8 Gbps, 10 Gbps, etc. Le module optique 155 M est également appelé optique FE (100 M) Le module optique 1.25G est également appelé module optique GE (1000M) et le module optique 10G SFP + est le plus largement utilisé dans les équipements de transmission optique.

3. Distance de transmission : fait référence à la distance à laquelle les signaux optiques peuvent être directement transmis sans amplification du répéteur, en unités de kilomètres. Voici les spécifications courantes : multimode 550 m, monomode 15 km, 40 km, 80 km, 120 km, etc.

4. Types de laser : Le laser est le dispositif central du module optique. Il injecte du courant dans le matériau semi-conducteur et émet de la lumière laser à travers l'oscillation des photons et le gain du résonateur. À l'heure actuelle, les lasers les plus couramment utilisés sont FP et DFB lasers. La différence entre eux est le matériau semi-conducteur et la structure de la cavité. Le prix des lasers DFB est beaucoup plus cher que celui des lasers FP. Les modules optiques avec une distance de transmission inférieure à 40KM utilisent généralement des lasers FP ; les modules optiques avec une distance de transmission ≥40KM utilisent généralement des lasers DFB ;

5. Perte et dispersion : La perte est la perte d'énergie lumineuse due à l'absorption, à la diffusion et à la fuite du milieu lorsque la lumière est transmise dans la fibre optique. Cette partie de l'énergie est dissipée à un certain rythme avec l'augmentation de la distance de transmission. La dispersion est principalement causée par le fait que des ondes électromagnétiques de longueurs d'onde différentes se propagent dans le même milieu à des vitesses différentes. Il en résulte que différentes composantes de longueur d'onde du signal optique arrivent à l'extrémité de réception à des moments différents en raison de l'accumulation de distances de transmission, conduisant à un élargissement des impulsions et à l'incapacité de distinguer la valeur du signal.

Ces deux paramètres affectent principalement la distance de transmission du module optique. Dans l'application réelle, la perte de liaison du module optique 1310 nm est généralement calculée à 0.35 dBm/km, et la perte de liaison du module optique 1550 nm est généralement calculée à 0.20 dBm/km. Le calcul de la valeur de dispersion est très complexe, généralement à titre indicatif uniquement ;

6. Puissance optique de transmission et sensibilité de réception : La puissance optique de transmission fait référence à la puissance optique de sortie de la source lumineuse à l'extrémité de transmission du module optique. La sensibilité de réception fait référence à la puissance optique reçue minimale du module optique à un certain débit et taux d'erreur sur les bits. Les unités de ces deux paramètres sont le dBm (la forme logarithmique de l'unité de puissance, MW, 1mw est convertie en 0dBm), qui est principalement utilisée pour définir la distance de transmission du produit. La puissance de transmission optique et la sensibilité de réception des modules optiques avec différentes longueurs d'onde, taux de transmission et distances de transmission seront différentes.

FibreMall 10G SFP+ SR

7. La durée de vie du module optique : la norme internationale unifiée, 7Х24 heures de travail ininterrompu pendant 50,000 5 heures (équivalent à XNUMX ans);

8. Interface fibre optique : Les modules optiques SFP sont tous dotés d'interfaces LC, les modules optiques GBIC sont dotés d'interfaces SC et les autres interfaces incluent FC et ST ;

9. Paramètres environnementaux : température de fonctionnement : 0~+70℃ ; température de stockage : -45~+80℃ ; tension de fonctionnement : 3.3 V ; niveau de travail : TTL.

Spécifications du produit	Taux de transmission	Mode Fiber	Spécifications d'interface (dBm)
			Puissance optique de transmission	Réception de la sensibilité
XFP/SFP+/MMF 850 ​​nm/300 m	10Gbps	MMF	-7.3 ~ -1.08 dBm	≤-11.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1310 nm/10 km		SMF	-8.2~+0.5dBm	≤-12.6 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/40 km			-1.0~+2dBm	≤-14.1 dBm
XFP/SFP+/SMF 1550 nm/80 km			0~4dBm	≤-24 dBm

Au 19 mars 2022, il y avait 356 réseaux LTE commerciaux, et toute la chaîne de l'industrie TD est très mature.

Les modules dans la construction LTE comprennent principalement 6G et 10G SFP + modules optiques. La demande du marché et la chaîne industrielle mature font que la technologie du module optique continue d'innover. Dans le même temps, la pression des coûts est transférée des opérateurs aux fabricants de modules optiques via les équipementiers. Concernant la technologie de réception du module optique LTE10G, il existe actuellement deux solutions : une solution de réception à perte de retour élevée et une solution de réception conventionnelle. La différence entre les deux solutions se reflète principalement dans la conception de la perte de retour optique du dispositif de réception dans le module.

Pour le schéma de réception conventionnel, après l'insertion du connecteur LC dans le dispositif de réception, il existe un espace d'air entre sa face d'extrémité plate et la puce PIN dans le dispositif. La majeure partie de la lumière transmise dans la fibre optique est perpendiculaire à la face d'extrémité plate, lorsque la lumière se réfléchit, la lumière réfléchie reviendra entièrement vers le noyau. La réflectivité de retour peut être calculée par Rf=(nf-1)2/(nf+1)2, nf est l'indice de réfraction du matériau fibreux, nf=1.47 et Rf=3.6 % (-14.4 dB).

Une autre étude estime qu'une fois la face d'extrémité de la fibre meulée et polie, une fine couche métamorphique sera produite sur la face d'extrémité de la fibre et son indice de réfraction est d'environ 1.6, ce qui est supérieur à l'indice de réfraction du cœur de la fibre. À ce moment, Rf = 5.3 % (-12.7 dB), c'est-à-dire que la perte de retour est de -12.7 dB, ce qui est très proche de la norme de limite inférieure de l'Ethernet 10G (-12 dB), avec presque aucune marge.

Par rapport au schéma de réception conventionnel, le schéma de réception à perte de retour élevée ajoute une broche en céramique coudée entre le connecteur LC et la matrice PIN, comme illustré à la figure 2 ci-dessous. La face d'extrémité biseautée de la broche n'est pas perpendiculaire à l'axe central de la fibre. Bien qu'il y ait un entrefer, l'angle de propagation de la lumière émise réfléchie par la face d'extrémité inclinée est inférieur à l'angle critique de réflexion totale. Par conséquent, la lumière réfléchie par la face d'extrémité inclinée de la broche ne se propagera pas dans le cœur de la fibre, mais se dissipera entièrement à travers la gaine et finira par s'échapper. En prenant la broche inclinée à 8° comme exemple, selon les statistiques de perte de retour mesurées, elle est généralement meilleure que -27dB. Par conséquent, en termes de perte de retour optique, le schéma de réception conventionnel est bien inférieur au schéma de réception à perte de retour élevée.

 

Schéma de principe de la structure du dispositif de réception conventionnel Schéma de principe de la structure du dispositif de réception à perte de réflexion élevée

Schéma de principe de la réflexion de la face d'extrémité plate/inclinée de la goupille

La perte de retour optique est définie comme le rapport de la puissance optique réfléchie à la puissance optique incidente. Plus la perte de retour est mauvaise, plus la réflexion optique dans la liaison par fibre optique est forte. Dans le système de transmission par fibre optique, le connecteur, la face d'extrémité de la fibre, l'interface optique et la surface du détecteur provoquent tous des réflexions de Fresnel. Les effets de ces rétro-réflexions sur le système incluent :

1) affaiblir le signal optique transmis

2) Interférer avec le signal optique incident

3) Réduire le rapport signal/bruit dans les systèmes de transmission numérique.

 

La lumière rétro-réfléchie revient également à la source lumineuse émettrice, dont les effets sur la source lumineuse comprennent :

1) Faire fluctuer la longueur d'onde centrale de la source lumineuse émise :

2) provoquer la fluctuation de l'intensité lumineuse de la source lumineuse émise ;

3) Endommager définitivement la source lumineuse.

Même s'il s'agit d'une source lumineuse FP, bien que la rétro-réflexion ait peu d'effet sur les caractéristiques spectrales, la lumière rétro-réfléchie est amplifiée par la zone active après être entrée dans la cavité résonnante de la source lumineuse et rejoint le courant principal, provoquant des fluctuations de intensité lumineuse. Les fluctuations de l'intensité lumineuse entraînent un RIN, qui est un bruit associé à l'émetteur plutôt qu'au récepteur. De plus, RIN est essentiellement un bruit à large bande, qui reflète l'influence de la fluctuation d'intensité de la source lumineuse et du système sur le bruit électrique à l'extrémité de réception, par rapport à l'influence de la puissance du signal. La formule est exprimée sous la forme RIN= 2 /(P2*PC).

<ΔP> est la puissance de bruit moyenne, P est la puissance optique moyenne et BW est la bande passante du récepteur et de la liaison système.

On peut voir que plus le débit du système est élevé, plus la bande passante du bruit de liaison est large, plus la puissance du bruit est élevée, plus le rapport signal sur bruit est faible et plus le taux d'erreur sur les bits est élevé. Par conséquent, pour les modules optiques 10G LTE, pour assurer la fiabilité du système de transmission optique et la stabilité du spectre et de la puissance de la source lumineuse émise, il est nécessaire de concevoir le dispositif de réception avec une perte de retour élevée pour réduire la réflexion de la liaison. Bien que le module avec une solution de réception conventionnelle puisse utiliser la solution d'isolateur optique à l'extrémité de transmission pour protéger la source lumineuse, la réflexion causée par la perte de retour a toujours un impact sur le système. Et le prix de l'isolateur est beaucoup plus élevé que celui de la broche à fibre optique dans la solution à perte de retour élevée.