Что такое оптический модуль?

Привет всем, я Роуз. Сегодня я представлю вам оптический модуль. Оптический модуль фотоэлектрического и электрооптического преобразования представляет собой оптоэлектронное устройство. Передающая сторона оптического модуля преобразует электрический сигнал в оптический сигнал, а принимающая сторона преобразует оптический сигнал обратно в электрический сигнал.

Ⅰ. Что такое оптический модуль?

А. Каково определение оптического модуля?

Оптический модуль фотоэлектрического и электрооптического преобразования представляет собой оптоэлектронное устройство. Передающая сторона оптического модуля преобразует электрический сигнал в оптический сигнал, а принимающая сторона преобразует оптический сигнал обратно в электрический сигнал. Оптоэлектронные устройства, функциональные схемы и оптические интерфейсы составляют эту систему. Оптоэлектронное устройство состоит из двух частей: отправки и получения. SFP, SFP+, SFF, преобразователь интерфейса Gigabit Ethernet (GBIC) и другие оптические модули классифицируются в соответствии с типом упаковки.

Б. Из чего состоит оптический модуль?

Светоизлучающие компоненты (например, лазеры), светопринимающие компоненты (например, детекторы), схемы управления и фотоэлектрические интерфейсы являются обычными компонентами оптических модулей. На схеме ниже показана структура.

C. Какова классификация оптических модулей?

По функциям

Модули оптического приема, оптической передачи, оптического приемопередатчика и оптической пересылки — это лишь несколько примеров.

Основная функция встроенного модуля оптического приемопередатчика заключается в выполнении фотоэлектрического/электрооптического преобразования, которое включает в себя такие функции, как управление оптической мощностью, модуляцию и передачу, обнаружение сигнала, преобразование IV и регенерацию оценки ограничения усиления, а также запрос информации о борьбе с подделкой. , TX-отключение и другие функции. SFP, SFF, SFP+, GBIC, XFP, 1x9 и т. д.

Модуль оптической пересылки помимо фотоэлектрического преобразования включает в себя несколько задач обработки сигналов, таких как MUX/DEMUX, CDR, управление функциями, сбор энергии и мониторинг. 200/300-контактный, XENPAK и X2/XPAK являются примерами распространенных модулей оптической пересылки.

«Оптический модуль» или «оптический модуль» относится к интегрированному модулю оптического приемопередатчика, что в переводе с английского означает «приемопередатчик». Это важнейшая часть инфраструктуры оптоволоконной связи.

По параметрам

Возможность подключения: с возможностью горячей замены и без возможности горячей замены

Форма упаковки: SFP, GBIC, XFP, Xenpak, X2, 1X9, SFF, 200/3000pin, XPAK.

Скорость передачи: Скорость передачи измеряется в мегабитах в секунду (МБ/с) или гигабитах в секунду (ГБ/с). Продукты с оптическими модулями охватывают следующие основные скорости: низкая скорость, 100M, Gigabit, 2,5G, 4,25G, 4,9G, 6G, 8G, 10G и 40G.

Согласно пакету

1. Оптический трансивер XFP (10-гигабитный малый форм-фактор) — это оптический трансивер с возможностью горячей замены, независимый от протокола, для Ethernet 10 Гбит/с, SONET/SDH и оптоволоконного канала.

2. SFP (маленький сменный приемно-светоизлучающий модуль), который на данный момент наиболее широко используется.

3. Одноволоконный двунаправленный оптический модуль серии GigacBiDi использует технологию WDM для достижения двусторонней передачи информации (передача «точка-точка») по оптоволокну. В частности, нехватка волоконно-оптических ресурсов приводит к необходимости использования только одного волокна для передачи двусторонних сигналов). Двунаправленный одноволоконный SFP (BiDi), двунаправленный одноволоконный GBIC (BiDi), двунаправленный одноволоконный SFP+ (BiDi), двунаправленный одноволоконный XFP (BiDi), двунаправленный одноволоконный SFF (BiDi) и двунаправленный одноволоконный SFP+ (BiDi). примеры GigacBiDi.

4. Небольшой подключаемый модуль электрического порта RJ45, также известный как электрический модуль или модуль электрического порта.

5. SFF делится на 2х5, 2х10 и т. д. в зависимости от количества контактов.

6. Модуль преобразователя интерфейса Gigabit Ethernet (GBIC).

7. Оптический модуль пассивной оптической сети PON (A-PON, G-PON, GE-PON).

Высокоскоростной оптический модуль 8,40 Гбит/с.

9. Модуль передачи SDH (OC3, OC12, OC48)

10. Модули хранения, такие как 4G, 8G и т. д.

D. Какова функция оптического модуля?

Оптические модули осуществляют передачу и прием данных в оптической связи:

1. Оптический модуль выполняет электрическое/оптическое преобразование на передающей стороне.

2. Свет распространяется по оптическому волокну.

3. Оптический модуль выполняет оптическое/электрическое преобразование на приемной стороне.

Функция оптического модуля

E. Где можно использовать оптический модуль?

Оптический модуль в основном используется в области передачи данных, и его функция заключается в реализации взаимного преобразования фотоэлектрических сигналов. Трафик данных быстро увеличился в результате развития больших данных, блокчейна, облачных вычислений, Интернета вещей, искусственного интеллекта и 5G, а оптическое соединение центров обработки данных и мобильной связи стало горячей точкой для исследований в области оптической связи. промышленность. Затем ETU-LINK рассмотрит множество областей, в которых можно использовать оптический модуль.

1. Дата-центр

В хост-зале дата-центра размещено огромное количество сетевых коммутаторов, серверных кластеров и другого оборудования. Они являются центром конвергенции данных информационной сетевой системы, а также сердцем интегрированной проводки и оборудования информационной сети. Чтобы обеспечить обмен данными, в соединениях между серверами, коммутаторами, а также серверами и коммутаторами необходимо использовать оптические модули ETU-LINK (медные кабели прямого подключения, активные оптические кабели), оптоволоконные перемычки и другие носители передачи данных. 

Учитывая растущий спрос на передачу данных, компьютерные залы IDC могут помочь малому и среднему бизнесу более эффективно конкурировать. В результате диверсификации сценариев подключения центров обработки данных и индивидуализации потребностей клиентов появились различные типы сетевого оборудования и носителей передачи (активные оптические кабели, медные кабели прямого подключения, оптические модули, оптоволоконные перемычки). Точно так же, когда дело доходит до аксессуаров, вы должны выбирать их в зависимости от условий применения.

2. Базовая станция мобильной связи.

Оптические модули также необходимы базовым станциям мобильной связи операторов для связи устройств. Устройства RRU и BBU устанавливаются в базовых станциях. Нам необходимо соединить каналы между этими двумя устройствами в приложении, что требует использования наших оптических модулей. Оборудование, используемое для соединения BBU и RRU в сетях 4G с помощью оптоволоконных перемычек, представляет собой в основном оптические модули 1,25G, оптические модули 2,5G, оптические модули 6G и оптические модули 10G.

3. Пассивная система WDM

Городские сети, магистральные сети и глобальные сети используют пассивные системы разделения волн. Оптические модули CWDM и DWDM широко используются. Оптический модуль CWDM — один из них. Он использует технологию CWDM для объединения оптических сигналов разных длин волн через внешний мультиплексор с разделением по длине волны и передачи их по одному оптическому волокну, экономя ресурсы оптического волокна. В то же время принимающая сторона должна деконструировать сложный оптический сигнал с помощью мультиплексора с разделением по длине волны.

Расстояние между каналами при пассивном мультиплексировании с разделением по длине волны (CWDM) составляет 20 нм, рабочая длина волны — 1270–1610 нм, а максимальное расстояние — 40 километров. Обратная волна (1470–1610 нм) используется в оптических модулях CWDM, а расстояние передачи составляет 10 или 20 км. Оптический CWDM Модуль использует весь диапазон (1270–1610 нм).

В большинстве систем CWDM используются оптические модули CWDM. Они менее дороги и более широко используются, чем оптические модули DWDM. Оптический модуль CWDM подключается к коммутатору в системе CWDM, а оптический модуль CWDM подключается к демультиплексору CWDM или оптическому мультиплексору ввода/вывода OADM.

4. Сеть хранения данных SAN/NAS.

Основная задача сети хранения данных SAN/NAS — хранение данных. Сети хранения данных SAN в основном состоят из серверов, коммутаторов Fibre Channel, устройств хранения данных и носителей передачи данных (оптических модулей, оптоволоконных перемычек); Сети хранения данных NAS в основном состоят из хранилища NAS, коммутаторов, терминального оборудования (компьютера) и носителей передачи (оптических модулей, оптоволоконных перемычек) (оптический модуль, оптоволоконных перемычек). Сеть SAN использует оптические модули Fibre Channel и должна поддерживать протокол FC Fibre Channel, тогда как оптические модули в сети хранения данных NAS должны просто соответствовать стандарту Ethernet.

(1). Принципиальная схема сети хранения данных NAS показана ниже:

2. Принципиальная схема сети хранения данных SAN показана ниже:

5. Несущая сеть 5G

С наступлением эры 5G сектор оптических модулей получил новую жизнь. Сети-носители 5G разделены на четыре уровня: доступ в метро, конвергенция в метро, базовый уровень метро/внутрипровинциальные магистральные линии и базовый уровень метро/межпровинциальные магистральные линии, и они обеспечивают фронтальную связь и передачу услуг 5G. Каждый уровень оборудования использует оптический модуль для обеспечения соединений в функции транзитной связи.

Оптические модули 25G SFP28 (eCPRI/CPRI), используемые в передовой сети 5G, включают в себя двухволоконные двунаправленные модули, одноволоконные BiDi, модули 25G WDM (включая настраиваемые модули с настраиваемой длиной волны) и другие варианты.

Транспортная сеть в 5G в основном состоит из оптических модулей 25G, 50G, 100G, 200G и 400G, которые поддерживают несколько протоколов интерфейса, таких как CPRI, eCPRI, Ethernet и OTN, а также форматы модуляции, такие как NRZ, PAM4 и DMT.

Ⅱ. Каковы тенденции развития и технические пути оптических модулей?

Тенденция развития и технический маршрут оптических модулей показаны на рисунке ниже.

Ⅲ. Какова комплектация оптических модулей?

Наиболее важной особенностью оптического модуля является его форма упаковки.

Стандарт формы упаковки устанавливает совместимость и взаимосвязь оптических модулей различных производителей.

Пропускная способность устройств и чипов постепенно увеличивалась с появлением оптоэлектронных технологий. Благодаря развитию технологии фотонной интеграции пропускная способность устройств и схем возросла, а оптические модули достигли более высокой скорости передачи и уменьшенного размера корпусов.

Эволюция упаковки оптических модулей изображена на схеме ниже.

Ⅳ. Как увеличить скорость передачи оптических модулей?

Различные приложения 5G становятся возможными благодаря высокоскоростной передаче данных.

Скорость передачи измеряется в мегабитах в секунду (МБ/с) или гигабитах в секунду (ГБ/с). С ранних 155 Мбит/с оптические модули постепенно увеличивались: 622 Мбит/с, 1,25 Гигабит в секунду, 2,5 Гигабит в секунду, 10 Гигабит в секунду, 25, 50, 100 Гигабит в секунду, 200 Гигабит в секунду, 400 Гигабит в секунду. , 800 Гигабит в секунду

Для получения большей скорости обычно используются следующие три решения:

1. Увеличьте скорость передачи данных источника света.

Узкое место: производительность полупроводниковых лазеров III-V. Все текущие решения источников света 50G представляют собой EML с внешней модуляцией.

2. Увеличить количество каналов

Сложности: проектирование и упаковка по размерам, энергопотреблению, тепловыделению и т. д. Увеличение стоимости световых ресурсов для клиентов.

3. Модуляция высокого порядка

Существует два основных типа: PAM4 и когерентная модуляция. PAM4 в настоящее время является наиболее часто используемым оптическим модулем 400G, но стоимость чипа соответственно увеличивается.

Ⅴ. Что означает DR, LR, ER на расстоянии передачи оптического модуля?

Быстрее и дальше всегда было неослабевающим стремлением людей связи в области оптической связи.

На ранних этапах дальность передачи оптического модуля в основном включает SR (100 м), LR (10 км), ER (40 км) и ZR (80 км).

Для построения сетей центров обработки данных с целью обеспечения более экономичной проводки были разработаны две дистанции передачи: DR (500 м) и FR (2 км).

Ниже приведены типичные расстояния передачи оптических модулей:

Чем короче расстояние передачи, тем выше скорость.

Если расстояние превышает вышеупомянутый предел, для усиления слабых оптических сигналов и их дальнейшей передачи можно использовать волоконные усилители, такие как EDFA (усилитель из легированного эрбием волокна), или можно использовать когерентные оптические модули. И то, и другое, конечно, недешево и требует дополнительных затрат.

С наступлением эры 5G и широким распространением Интернета вещей объем генерируемых данных резко увеличился, что потребовало более высоких требований к производительности передачи на физическом уровне всей системы связи.

Он будет продолжать способствовать развитию средств связи как жизненно важного компонента оптического модуля.

Frequently Asked Questions

1. Что означает G в оптическом модуле?

G означает скорость передачи, GE — гигабитный оптический модуль, 1G=1000M.

2. В чем разница между оптическими модулями (850нм, 1310нм, 1550нм)?

1. Длина волны разная. 2. Способ передачи отличается. Обычно длина волны 850 нм — это многомодовая передача, а длина волны 1310/1550 нм — одномодовая передача. 3. Расстояние передачи отличается. Расстояние передачи оптических модулей 850 нм обычно находится в пределах 500 метров. Дальность передачи оптического модуля 1310 нм обычно составляет 2-40 километров. Расстояние передачи оптического модуля 1550 нм обычно составляет 40-120 километров.

3. В чем разница между оптическим модулем SFP и SFP+?

Во-первых, параметры разные 1. Оптический модуль SFP: это небольшой модуль в корпусе SFP с возможностью горячей замены. Текущая максимальная скорость может достигать 10,3G, а интерфейс — LC. 2. Оптический модуль SFP+: это оптический приемопередатчик с возможностью горячей замены, независимый от протокола связи. Обычно длина волны передаваемого света составляет 850, 1310 или 1550 нм, используется для SONET/SDH 10 Гбит/с, оптоволоконного канала, гигабитного Ethernet, 10 гигабитного Ethernet и других приложений, также включая каналы DWDM. Во-вторых, разные стандарты связи. 1. Оптический модуль SFP: IEEE802.3, SFF-8472; 2. Оптический модуль SFP+: поддержка SONET, Gigabit Ethernet, Fibre Channel и некоторых других стандартов связи. В-третьих, длина волны разная. 1. Оптический модуль SFP: в зависимости от длины волны существуют 850 нм/1310 нм/1550 нм/1490 нм/1530 нм/1610 нм, а длина волны 850 нм является многомодовой SFP. 2. Оптический модуль SFP+: MMF (SX) при длине волны 850 нм/расстоянии 550 м, SMF (LX) при длине волны 1310 нм/расстоянии 10 км, XD при длине волны 1550 нм/расстоянии 40 км, ZX на расстоянии 80 км, расстоянии 120 км EX или EZX и DWDM .

Related Articles

Что такое цифро-аналоговый преобразователь?

Release time:2024-03-12       Page View：136

Цифро-аналоговый преобразователь — это устройство, которое преобразует дискретный сигнал в форме двоичной цифровой величины в аналоговую величину на основе стандартной величины (или эталонной в...

Антенна: принципы, рабочие параметры и классификация

Release time:2024-03-12       Page View：587

Антенна — это преобразователь, который принимает направленную волну, распространяющуюся по линии передачи, и преобразует ее в электромагнитную волну, распространяющуюся в неограниченной среде (о...

Что такое реле?

Release time:2024-03-12       Page View：163

Привет всем, я Роуз.Добро пожаловать обратно в новый пост сегодня.Реле — автономное электроприбор, применяемый в системах электропривода для управления, защиты и преобразования сигналов.Он подход...

50 часто задаваемых вопросов о разводке печатной платы [Вопросы и ответы]

Release time:2024-03-12       Page View：143

При проектировании электронных продуктов разводка и прокладка печатной платы является важным шагом, а качество разводки и прокладки печатной платы напрямую влияет на производительность схемы.Се...

Что такое радиочастотный переключатель?

Release time:2024-03-12       Page View：122

Привет всем, я Роуз.Сегодня я познакомлю вас с полосовым фильтром.Полосовой фильтр определяется как схема, которая позволяет сигналу течь между двумя частотами.Ⅰ.Что такое полосовой фильтр?Полосо...

Что такое полосовой фильтр?

Release time:2024-03-12       Page View：175

Привет всем, я Роуз.Сегодня я познакомлю вас с полосовым фильтром.Полосовой фильтр определяется как схема, которая позволяет сигналу течь между двумя частотами.Ⅰ.Что такое полосовой фильтр?Полосо...

Что такое чиплет?

Release time:2024-03-12       Page View：131

Благодаря передовой технологии упаковки чиплеты могут интегрировать множество различных архитектур, различные технологические узлы и даже выделенные кремниевые блоки или IP-блоки от разных лит...

Что такое фильтр нижних частот

Release time:2024-03-11       Page View：151

Здравствуйте, сегодня я познакомлю вас с фильтром нижних частот.Фильтр нижних частот (ФНЧ) — это фильтр, который пропускает низкочастотные сигналы и ослабляет высокочастотные звуки.Частотная хара...

Десять тенденций в области технологий интеллектуальных датчиков для приложений Интернета вещей

Release time:2024-03-06       Page View：97

Привет всем, я Роуз.Добро пожаловать обратно в новый пост сегодня.Интеллектуальные датчики — это интеллектуальные сенсорные устройства, которые могут автономно воспринимать, собирать, оценивать,...

50 часто задаваемых вопросов об осциллографе

Release time:2024-03-06       Page View：193

Привет всем, я Роуз.Добро пожаловать в новый пост сегодня.Сегодня я собрал для вас несколько часто задаваемых вопросов об осциллографе.Надеюсь, они помогут вам решить проблемы, с которыми вы сталки...

Детальный анализ аналоговых ИС

Release time:2024-03-04       Page View：87

В этой статье представлены основные характеристики аналоговых микросхем, принцип их работы, классификация продуктов, анализ рынка и разница с цифровыми микросхемами.КаталогⅠ Что такое аналогова...

Что такое пульсации источника питания, как измерить их значение и как их подавить?

Release time:2024-03-04       Page View：620

Привет всем, я Роуз.Добро пожаловать в новый пост сегодня.Пульсация — это многомерный сигнал помех.Это периодический сигнал, который меняется вверх и вниз в зависимости от выходного постоянного на...