Optički prijemnici jezgra za pretvaranje optičkih i električnih signala

Rješenja optičkih transceivera obuhvaćaju niz hardverskih i konceptualnih strategija koje omogućuju pretvorbu električnih signala u optičke signale (i obrnuto) za prijenos podataka velikom brzinom putem mreža s optičkim vlaknima. Ova rješenja prilagođena su različitim primjenama, od kratkodometnih veza unutar podatkovnih centara (DCI) do dugačkih telekomunikacijskih veza, zadovoljavajući zahtjeve za brzinom, udaljenošću, energetskom učinkovitostju i skalabilnošću mreže. U srcu svakog rješenja s optičkim transceiverima nalazi se sam modul transceivera, dostupan u različitim oblikama poput SFP-a (Small Form factor Pluggable), QSFP-a (Quad Small Form factor Pluggable) i CFP-a (C Form factor Pluggable), pri čemu je svaki optimiziran za određene brzine prijenosa podataka (10G, 40G, 100G, 400G, 800G) i udaljenosti prijenosa. Na primjer, SFP+ moduli dominiraju u primjenama s kratkim dometom (do 10 km) u mrežama poduzeća, dok QSFP DD (Double Density) moduli podržavaju prijenos od 400G i 800G za veze u gušćim podatkovnim centrima. Ključna komponenta ovih rješenja je izbor optičke tehnologije: VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) diode najčešće se koriste za primjene s kratkim dometom (≤100 m) na višemodnim optičkim vlaknima (MMF) zbog svoje niske cijene i energetske učinkovitosti, što ih čini idealnim za veze unutar podatkovnih centara. Za veće udaljenosti (≥1 km) preko jednomodnih vlakana (SMF), koriste se laserske diode koje emitiraju rub (EELs) ili laserske diode s raspodijeljenim povratkom (DFB), koje nude veću snagu i uži tolerancijski raspon valnih duljina. Kogentni optički transceiveri, koji koriste napredne tehnike modulacije poput QPSK-a (Quadrature Phase Shift Keying) i 16 QAM-a (Quadrature Amplitude Modulation), omogućuju prijenos u terabitnom rasponu kroz tisuće kilometara u dugim telekomunikacijskim mrežama, maksimalno iskorištavajući propusnost vlakana putem gusto razdvojenog multiplexiranja valnih duljina (DWDM). Energetska učinkovitost ključan je aspekt dizajna, pri čemu moderne verzije (npr. 400G ZR transceiveri) rade s manje od 8W kako bi se smanjilo zagrijavanje u gušćim stanicama – što je nužno za podatkovne centre koji žele smanjiti troškove hlađenja. Upravljanje temperaturom, uključujući ugrađene hladnjake i prilagodljivo upravljanje snagom, osigurava stabilnu učinkovitost u rasponu radnih temperatura (5°C do 70°C za module u podatkovnim centrima, 40°C do 85°C za vanjske telekomunikacijske jedinice). Kompatibilnost s mrežnim protokolima još je jedan temelj: rješenja moraju podržavati standarde Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand i OTN (Optical Transport Network) kako bi se integrirala u postojeću infrastrukturu. Na primjer, 100G transceiveri za mreže poduzeća često uključuju podršku za višestruke brzine (10G/25G/100G) kako bi olakšali prijelaz s obsojelih sustava. Skalabilnost se postiže putem modulskih dizajna, omogućujući operaterima mreža da nadograđuju brzine prijenosa bez zamjene cijelih sustava – na primjer, zamjenom 100G QSFP28 modula s 400G QSFP DD modulima u kompatibilnim switchevima. Nove rješenja, poput optike ugrađene u kućište (CPO), integriraju transceiver izravno s mrežnim ASIC-ovima (Application Specific Integrated Circuits) kako bi se smanjila latencija i potrošnja energije, s ciljem sljedeće generacije mreža s 800G i 1.6T. Pouzdanost se osigurava značajkama poput digitalnog dijagnostičkog praćenja (DDM), koje daje podatke u stvarnom vremenu o temperaturi, naponu i snazi lasera, omogućujući preventivno održavanje. Prilagodba standardima (npr. IEEE 802.3 za Ethernet, ITU T G.652 za vlakna) osigurava međuoperabilnost unutar ekosustava dobavljača. Bez obzira na to da li su implementirana u oblaku podatkovnih centara, bazama 5G ili podmorskim kabelima, rješenja optičkih transceivera su temelj savremene komunikacije velikom brzinom, omogućujući glatki tok podataka koji je osnova digitalne transformacije.