Оптически трансceiver ядро за преобразуване на оптически електрически сигнали

Решенията за оптични трансивъри включват набор от хардуер и дизайн стратегии, които позволяват преобразуването на електрически сигнали в оптични (и обратно) за предаване на данни с висока скорост чрез мрежи от оптични влакна. Тези решения са адаптирани към разнообразни приложения – от кратки връзки за свързване в центрове за данни (DCI) до дълги телекомуникационни линии, като отговарят на изискванията за скорост, разстояние, енергийна ефективност и мащабируемост на мрежата. В основата на всяко решение с оптични трансивъри се намира самият модул на трансивъра, който се предлага в различни форм-фактори като SFP (Small Form factor Pluggable), QSFP (Quad Small Form factor Pluggable) и CFP (C Form factor Pluggable), всеки от които е оптимизиран за определени скорости на предаване на данни (10G, 40G, 100G, 400G, 800G) и разстояния. Например, модулите SFP+ преобладават в приложения с 10G за кратки разстояния (до 10 km) в корпоративни мрежи, докато модулите QSFP DD (Double Density) поддържат скорости от 400G и 800G за високо плътни връзки в центрове за данни. Важна компонента на тези решения е изборът на оптична технология: диодите VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) се предпочитат за кратки разстояния (≤100 м) в приложения с многомодово влакно (MMF) поради ниската им цена и енергийна ефективност, което ги прави идеални за връзки вътре в центровете за данни. За по-дълги разстояния (≥1 km) чрез едномодово влакно (SMF) се използват лазери с краен излаз (EELs) или лазери с разпределена обратна връзка (DFB), които предлагат по-голяма мощност и по-малка толерантност към дължина на вълната. Когерентните оптични трансивъри, използващи напреднали методи за модулация като QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) и 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), осигуряват предаване на терабитове по хиляди километри в дълги телекомуникационни линии, като максимизират пропусковата способност на влакното чрез плътно разделение на дължините на вълната (DWDM). Енергийната ефективност е ключов аспект при проектирането, като съвременните решения (например 400G ZR трансивъри) работят с <8W, за да се минимизира генерирането на топлина във високо плътни стойки – което е необходимо за центровете за данни, целящи да намалят разходите за охлаждане. Управлението на температурата, включващо вградени радиатори и адаптивен контрол на захранването, гарантира стабилна производителност при различни работни температури (от 5°C до 70°C за модулите в центрове за данни и от 40°C до 85°C за телекомуникационни устройства навън). Съвместимостта с мрежови протоколи е още една основа: решенията трябва да поддържат стандартите Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand и OTN (Optical Transport Network), за да могат да се интегрират със съществуващата инфраструктура. Например, 100G трансивърите за корпоративни мрежи често включват поддръжка на няколко скорости (10G/25G/100G), за да се улесни миграцията от по-стари системи. Мащабируемостта се осигурява чрез модулни проекти, което позволява на операторите да актуализират скоростите на предаване без необходимостта да се подменят цели системи – например, замяната на 100G QSFP28 модули с 400G QSFP DD модули в съвместими комутатори. Нови решения, като интегрираната оптика (CPO), включват директно свързване на трансивърите с ASIC чиповете (Application Specific Integrated Circuits) на комутаторите, за да се намали забавянето и консумацията на енергия, като се целят следващи поколения мрежи с 800G и 1.6T. Надеждността се гарантира чрез функции като цифрово диагностиично наблюдение (DDM), което предоставя данни в реално време за температурата, напрежението и лазерната мощност, позволявайки предиктивно поддържане. Съответствието със стандартите (например IEEE 802.3 за Ethernet, ITU-T G.652 за оптични влакна) осигурява съвместимост между различни доставчици. Независимо дали се използват в облаци на центрове за данни, 5G базови станции или подводни кабели, решенията с оптични трансивъри са основа на съвременните високоскоростни комуникации, осигурявайки безпроблемния поток на данни, който е основа на цифровата трансформация.