Որ կաբելն է աշխատում օպտիկական տրանսցեպտորների համար:

Կաբելների տեսակների համատեղելիությունը օպտիկական տրանսցեպտորային ինտերֆեյսների հետ

Ինչպես են SFP+, QSFP28, OSFP և COBO ինտերֆեյսները որոշում կաբելների համատեղելիությունը

Տարբեր օպտիկական փոխանցման միջերեսներ, ինչպես օրինակ՝ SFP+, QSFP28, OSFP և COBO, յուրաքանչյուրը ունի իր հատուկ պահանջները՝ վերաբերյալ ֆիզիկական տարածքի, էլեկտրական միացումների և ջերմության կառավարման, որոնք բոլորը ազդում են այն վրա, թե որ տիպի կաբելներն են կարող աշխատել դրանց հետ: SFP+ միացման կետերը աջակցում են 10 Գբ/վ-ից մինչև 25 Գբ/վ արագություններ և օգտագործում են կամ LC կրկնակի մանրաթելային օպտիկական կաբելներ, կամ այն պասիվ կամ ակտիվ Direct Attach Copper (DAC) կաբելները, որոնք ամենաշատն են հայտնի: 100 Գբ/վ արագության համար QSFP28-ի անցումը նշանակում է ավելի խիտ MPO-12 մանրաթելային կամ DAC կաբելների օգտագործում, որոնք պահանջում են շատ ճշգրիտ իմպեդանսի համապատասխանեցում: Այնուհետև կա նոր OSFP ստանդարտը, որը աջակցում է 400 Գբ/վ-ից մինչև 800 Գբ/վ մեծ ընդհանուր բանդվիդթ՝ ավելի խոր ընդունիչների և բարելավված սառեցման համակարգերի միջոցով: Դրանք պահանջում են կամ MPO-16 կաբելներ, կամ հատուկ twinax պղնձե կաբելներ, որոնք կարող են համարժեքորեն մշակել 56 Գբ/վ-ից ավելի արագություն յուրաքանչյուր առանցքով: Վերջապես՝ COBO-ն (Consortium for On-Board Optics), որը ավելի հեռու է գնում՝ ամբողջովին վերացնելով այդ միացնող մասերը: Փոխարենը օպտիկական մոդուլները ինտեգրվում են անմիջապես կապի կարգավորիչի տպագրված շղթայի վրա, ինչը նշանակում է, որ տեխնիկները ստիպված են օգտագործել հատուկ պատրաստված սարքային մակարդակի կաբելներ, այլ ոչ թե պարզապես փոխարինել մասերը դաշտում: Սխալ կաբելի ստիպված օգտագործումը, օրինակ՝ OSFP կաբելի տեղադրումը QSFP28 միացման կետում, հաճախ հանգեցնում է սարքավորման վնասման, քանի որ բաղադրիչների չափսերի տարբերությունների պատճառով այդ դեպքում առաջանում են մեխանիկական ճնշումներ, ինչի մասին մանրամասն նախազգուշացնում է OSFP MSA Specification-ի 3.0 տարբերակը:

Էլեկտրական ընդդեմ օպտիկական սիգնալի ամբողջականության. Ինչու՞ է կաբելի ընտրությունը ազդում կապի բյուջեի և BER-ի վրա

Կաբելների ընտրությունը կարևոր դեր է խաղում սիգնալի ամբողջականության պահպանման մեջ, հատկապես երբ խոսքը վերաբերում է կապի բյուջեին և բիթի սխալների հաճախականությանը (BER): Պղնձե ուղղակի միացման կաբելները (DAC-ները) սովորաբար տուժում են զգալի մուտքային կորուստից, որը կարող է հասնել մոտավորապես 30 դԲ/կմ-ի 25 Գբիթ/վրկ արագության դեպքում: Այս պղնձե կաբելները նաև հեշտությամբ վնասվում են էլեկտրամագնիսական միջավայրի միջամտության (EMI) ազդեցությամբ, ինչը սահմանափակում է դրանց հուսալի աշխատանքի հեռավորությունը մոտավորապես 7 մետրի սահմաններում: Օպտիկական մանրաթելը շատ ավելի լավ ցուցանիշներ է ցուցադրում սիգնալի կորուստի վերաբերյալ: Մեկ ռեժիմով մանրաթելը (SMF) սովորաբար ցուցադրում է մոտավորապես 0,4 դԲ/կմ կորուստ, իսկ բազմառեժիմով մանրաթելը (MMF) ընդհանուր առմամբ գտնվում է 2,5–3,5 դԲ/կմ միջակայքում՝ կախված մանրաթելի կոնկրետ տարատեսակից և աշխատանքային ալիքի երկարությունից: Սակայն MMF-ի հետ կա մեկ այլ խնդիր՝ բարձր արագությունների դեպքում ռեժիմային դիսպերսիան սկսում է դառնալ BER-ի խնդիրների հիմնական պատճառ, հատկապես երբ հեռավորությունը գերազանցում է 100 մետրը: 2023 թվականին IEEE Photonics Journal ամսագրում հրապարակված վերջերս կատարված հետազոտությունը ցույց է տվել, որ OM5 մանրաթելը 400 Գբիթ/վրկ արագությամբ 150 մետր հեռավորության վրա նվազեցնում է BER-ը մոտավորապես 60 %-ով համեմատած ավելի հին OM3 մանրաթելի հետ: Դա ընդգծում է մանրաթելի ընդհանուր բանդվիթի, դիսպերսիայի բնութագրերի և մեր տրանսցեպտորների իրական զգայունության միջև բարդ փոխազդեցությունը: Երբ ընդհանուր սիգնալի կորուստը գերազանցում է տրանսցեպտորի կարողանալու սահմանը (օրինակ՝ տարածված QSFP28 մոդուլները, որոնք պահանջում են առնվազն -12 դԲմ սիգնալի ուժ), առաջանում են խնդիրներ՝ կապված չափազանց մեծ կաբելային կորուստների կամ արտացոլումների կողմից առաջացած ջիթերի հետ, ինչը վերջնականապես հանգեցնում է փաթեթների կորստին: Հետևաբար, ինժեներները չպետք է համարեն միայն հիմնարար տվյալների փոխանցման արագությունները համակարգերի գնահատման ժամանակ: Նրանք իրականում պետք է ստուգեն իրական կաբելային պարամետրերը՝ այդ թվում թույլատրելի կորուստի մակարդակները, արտացոլման կորուստի չափումները և դիսպերսիան՝ համեմատելով դրանք արտադրողի կողմից նշված կապի բյուջեի պահանջների և համապատասխանության ստուգման ստանդարտների հետ, այլ ոչ թե միայն հիմնվել հայտարարված արագության հնարավորությունների վրա:

Օպտիկական մետաղալարային կաբելներ երկար հեռավորության օպտիկական փոխանցիչ-ընդունիչ միացումների համար

Մեկ ռեժիմային մետաղալար (SMF) ընդդեմ բազմառեժիմային մետաղալարի (MMF). Հեռավորություն, շարքի լայնություն և ց рассеяние փոխզիջումներ

Երբ դիտարկում ենք 300 մետրից ավելի հեռավորության վրա գտնվող օպտիկական միացումները, մեկ ռեժիմի (SMF) և բազմառեժիմի (MMF) մանրաթելերի միջև ընտրությունը իրականում կախված է երեք հիմնական գործոնից. այն, թե որքան հեռու է անհրաժեշտ փոխանցել սիգնալը, թե որքան դիսպերսիա կարող է համակարգը դիմանալ, և ինչն է տրամաբանական բյուջետային տեսանկյունից: SMF-ն ունի շատ փոքր միջուկ՝ մոտավորապես 8–10 մկմ, որը նշանակում է, որ այն տարածում է միայն մեկ ռեժիմ: Սա վերացնում է այն խնդրահարույց մոդային դիսպերսիայի խնդիրները և թույլ է տալիս սիգնալներին առանց ռիպիթերների անցնել 100 կմ-ից ավելի հեռավորություն, ինչի պատճառով հեռահաղորդակցության ընկերությունները և մետրոյական ցանցերի շահագործողները շատ մեծ աստիճանով կախված են դրանից: Ավելին, SMF-ն ունի բավականին բարձր ցուցանիշներ ցածր թույլատրելիության տեսանկյունից՝ մոտավորապես 0,4 դԲ/կմ 1550 նմ ալիքի երկարության դեպքում: Եվ երբ այն զուգակցվում է դիսպերսիայի համակարգման մոդուլների կամ կոհերենտ օպտիկական տեխնոլոգիայի հետ, մենք կարող ենք այս հեռավորությունները ավելի շատ մեծացնել: Մյուս կողմից, MMF մանրաթելերը ունեն շատ ավելի մեծ միջուկ՝ 50–62,5 մկմ սահմաններում: Դրանք ավելի հեշտ են միացվում VCSEL-ի վրա հիմնված տրանսցեպտերների հետ, սակայն ունեն իրենց սեփական խնդիրները՝ մոդային դիսպերսիայի պատճառով, որը սահմանափակում է իրական աշխատանքային հեռավորությունները: Օրինակ, OM4 մանրաթելը կարող է մեզ հասցնել 150 մետրի հեռավորության վրա 400G-SR8 արագությամբ, մինչդեռ ավելի հին OM3 մանրաթելը դժվարանում է հասնել 70 մետրից ավելի հեռավորության: Երկու տեսակի մանրաթելերն էլ դիմականում են քրոմատիկ դիսպերսիայի խնդիրներին, սակայն SMF-ի 1310 նմ ալիքի երկարության շուրջ գտնվող «քաղցր կետը» և հաստատված համակարգման մեթոդները նրան տալիս են կատարողական առավելություն: Նույնիսկ գրադիենտային ինդեքսով MMF-ը փորձում է մեղմել մոդային տարածումը դիզայնի բարելավումների միջոցով, սակայն վերջնականապես դիմականում է այն անխուսափելի բանդվիդթ-հեռավորության փոխզիջմանը, որը բխում է բազմաճանապարհ սիգնալի տարածման բնույթից:

OM3/OM4/OM5 Մեկային մոդուլային մարտկոցների ընտրության ուղեցույց տվյալների կենտրոններում օպտիկական անցկացնող սարքերի տեղադրման համար

Տվյալների կենտրոնների համար, որտեղ հեռավորությունները սահմանափակված են 150 մետրից պակաս, OM3, OM4 և OM5 բազմառեժիմային մանրաթելերը ավելի լավ աշխատանքային ցուցանիշներ են ցուցադրում զուգահեռ օպտիկական տրանսցեպտերների (օրինակ՝ SR4, SR8 կամ SWDM4) հետ օգտագործման դեպքում: Դիտարկենք մանրամասները: OM3-ը կարող է փոխանցել 10 Գբ/վ էթերնետային սիգնալներ մինչև 300 մետր հեռավորության վրա, իսկ 40 կամ 100 Գբ/վ էթերնետային միացումների համար այն ապահովում է մինչև 100 մետր հեռավորություն: OM4-ը այս հեռավորությունները մեծացնում է՝ 10 Գբ/վ էթերնետի համար հասնելով մոտ 400 մետրի, իսկ 40/100 Գբ/վ էթերնետի համար՝ 150 մետրի, քանի որ նրա արդյունավետ մոդային ընդգրկումը զգալիորեն բարձր է՝ 4700 ՄՀց·կմ: Իսկ OM5-ը պահպանում է համատեղելիությունը OM4 սարքավորումների հետ, սակայն ավելացնում է լրացուցիչ առավելություններ: Այն ընդլայնում է ընդգրկումը 850–953 նմ ալիքային երկարությունների միջև, ինչը հնարավորություն է տալիս կատարել կարճալիքային ալիքային բաժանման մուլտիպլեքսավորում (SWDM), որպեսզի 40–400 Գբ/վ արագությամբ տվյալների փոխանցումը իրականացվի մեկ մանրաթելի զույգի միջոցով՝ առանց մի քանի մանրաթելերի անհրաժեշտության: 953 նմ ալիքային երկարության դեպքում OM5-ը ապահովում է առնվազն 6000 ՄՀց·կմ արդյունավետ մոդային ընդգրկում, այսինքն՝ 400G-SWDM4 ամբողջական գործառույթները հաջողությամբ իրականացվում են 150 մետր հեռավորության վրա՝ մանրաթելերի քանակի նվազեցմամբ և պարզեցված կաբելավորման սխեմաներով: Չնայած OM5-ը սովորաբար 20 տոկոսով ավելի թանկ է OM4-ից, այս ներդրումը շահավետ է, քանի որ այն ցանցերը պատրաստում է հաջորդ սերնդի տրանսցեպտերային տեխնոլոգիաների համար՝ ապագայում թանկարժեք կրկնակի կաբելավորման աշխատանքների անհրաժեշտությունը վերացնելով: Սակայն մեկ կարևոր նկատառում կա. ճիշտ համատեղելիությունը այստեղ առանցքային նշանակություն ունի: Այս բոլոր մանրաթելերի տեսակները պետք է համատեղվեն հատուկ տրանսցեպտերային ճատարապետությունների հետ, օրինակ՝ VCSEL-ի համար օպտիմալացված բազմառեժիմային մանրաթելերի հետ, իսկ ավելի հին LED տիպի տարբերակները չեն ապահովում անհրաժեշտ արդյունքը: Կարևոր է նաև համապատասխան ալիքային երկարությունների ճիշտ սահմանումը տեղադրման ժամանակ՝ դիֆերենցիալ մոդային արագացման խնդիրներից խուսափելու և ժամանակի ընթացքում բիթի սխալների մասնաբաժնի վատթարացումը կանխարգելելու համար:

Պղնձի հիման վրա ստեղծված կաբելներ կարճ հեռավորության օպտիկական փոխանցիչների միացման համար

Օպտիկական փոխանցիչների 7 մետրից պակաս հեռավորության միացման համար՝ օրինակ՝ մեկ ռեյքի ներսում կամ հարակից կաբինետների միջև կապերի դեպքում, պղնձի հիման վրա ստեղծված կաբելները առաջարկում են կարևոր առավելություններ արժեքի, էներգախնայողության և պարզության տեսանկյունից: Դրանք վերացնում են օպտիկական-էլեկտրական փոխակերպման անհրաժեշտությունը, ինչը նվազեցնում է արձագանքման ժամանակը և բաղադրիչների քանակը՝ միաժամանակ պահպանելով սիգնալի ճշգրտությունը իրենց շահագործման սահմաններում:

Ուղղակի միացված պղնձե կաբելներ (DAC): Արժեքի, էներգասպառման և ջերմային սահմանափակումներ մինչև 7 մետր

DAC մալուխները համատեղում են երկշերտ պղնձի հաղորդիչներ SFP+ եւ QSFP28 պողպատային փոխանցիչ մոդուլների հետ, որոնք ապահովում են պասիվ կապեր, որոնք ունեն շատ ցածր ուշացում: Այս մալուխները սովորաբար 30-50 տոկոսով ավելի էժան են մեկ պորտով, քան օպտիկական փոխանցիչները եւ լամպային լցոնման մալուխները առանձին: Քանի որ DAC-ները չունեն ակտիվ բաղադրիչներ, դրանք չեն սպառում լրացուցիչ էներգիա եւ հազիվ են արտադրում ջերմություն, ինչը շատ ավելի հեշտացնում է սառեցման համակարգերի նախագծումը սերվերի խիտ դարակների եւ անջատիչների համար: Բայց կա մի բարդություն: Էլեկտրական ազդանշաններ ուղարկելու ձեւը նշանակում է, որ ազդանշանի կորուստ է առաջանում, որը վատթարանում է հաճախականությունների բարձրացման հետ մեկտեղ, բացի այդ, հարեւան լարերի միջեւ խանգարումները դառնում են խնդիր: Դա սահմանափակում է, թե որքան հեռավորության վրա կարող են աշխատել վստահելիորեն, մոտավորապես յոթ մետր 25G NRZ արագության համար եւ ընդամենը երեք մետր 56G PAM4 կապերի համար: Երբ մենք անցնում ենք 5 մետր, էլեկտրամագնիսական խափանումները սկսում են լուրջ խնդիրներ առաջացնել հատկապես եթե դրանք գտնվում են էլեկտրականության աղբյուրների մոտ, որոնք միանում եւ անջատվում են կամ ռադիոֆրեկվենցիայի այլ աղբյուրների մոտ: Եվ քանի որ տվյալների փոխանցման արագությունը մեծանում է կապարի երկարության հետ միասին, կապարներն էլ սկսում են տաքանալ, այնպես որ արտադրողների մեծ մասը խորհուրդ է տալիս ավելացնել ջերմային սառնարաններ 25 Գ-ից բարձր ցանկացած բանի համար, երբ անընդհատ աշխատում են ամբողջ հզորությամբ:

Ակտիվ օպտիկական կաբելներ (AOC-ներ). Ցածր հապաղմամբ, էլեկտրամագնիսական միջամտության դիմացկուն այլընտրանքներ ընդարձակված հասանելիությամբ

Ակտիվ օպտիկական կաբելները իրենց մեջ պարունակում են փոքրիկ օպտիկական բաղադրիչներ՝ մասնավորապես VCSEL-ներ և ֆոտոդիոդներ, որոնք իրականում էլեկտրական սիգնալները լուսային սիգնալների են վերածում կաբելի ներսում՝ ճիշտ դրա մեջտեղում: Սա նշանակում է, որ դրանք պահպանում են նույն հեշտ միացման և աշխատանքի հատկությունները, ինչ սովորական DAC կաբելները, սակայն կարող են օգտագործվել զգալիորեն ավելի երկար հեռավորություններում՝ 30 մետրից մինչև 100 մետր՝ կախված տվյալների փոխանցման արագությունից և օգտագործվող սիգնալի մոդուլյացիայի տեսակից: Այս կաբելները ունեն շատ ցածր ժամանակային արձագանք (լատենսի), որը կազմում է մեկ նանովրկից պակաս, և նրանք չեն ենթարկվում էլեկտրամագնիսական միջավայրի ազդեցությանը: Դա դրանք հարմար է դարձնում մեքենաներով լի արտադրամասերում կամ հզոր ռադիոհաճախականության սարքավորումների մոտ գտնվող տարածքներում օգտագործելու համար: Չնայած AOC-ները 20–30 % ավելի թանկ են, քան ստանդարտ պասիվ DAC-ները, երկար ժամանակով դրանք տնտեսապես ավելի շահավետ են, քանի որ ավելի քիչ ջերմություն են արտադրում: Դրանց սպառվող հզորությունը սովորաբար կազմում է 1,5–2,5 վատտ, մինչդեռ նմանատիպ արագությամբ ակտիվ DAC-ների դեպքում այն կազմում է մոտավորապես 3–4 վատտ: Բացի այդ, քանի որ այս կաբելները լավ են դիմանում տատանումներին և չեն ենթարկվում հողավորման խնդիրներին, դրանք հատկապես լավ են աշխատում բարձր հաճախականության առևտրային համակարգերում կամ եզրային համակարգչային (edge computing) կայաններում, որտեղ յուրաքանչյուր միկրովրկը կարևոր է արդյունավետության համար:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ի՞նչ են հիմնական գործոնները, որոնք որոշում են կաբելների համատեղելիությունը օպտիկական տրանսրեցեիվերային ինտերֆեյսների հետ, ինչպիսիք են SFP+, QSFP28, OSFP և COBO-ն:

Կաբելների համատեղելիությունը որոշվում է յուրաքանչյուր օպտիկական տրանսրեցեիվերային ինտերֆեյսին հատուկ ֆիզիկական տարածքի, էլեկտրական միացումների և ջերմության կառավարման պահանջներով: Ճիշտ կաբելի տեսակի օգտագործումը անհրաժեշտ է սարքավորումների վնասվելու կանխարգելման համար՝ բաղադրիչների չափսերի տարբերության պատճառով:

Ինչպե՞ս են մետաղալարային ուղղակի միացման կաբելները (DAC) համեմատվում օպտիկական մանրաթելի հետ ազդանշանի ամբողջականության տեսանկյունից:

Մետաղալարային DAC-ները ավելի մեծ մուտքային կորուստ են ցուցաբերում և վտանգված են էլեկտրամագնիսական միջամտության ազդեցության տակ, ինչը սահմանափակում է դրանց աշխատանքային հեռավորությունը: Միամոդային օպտիկական մանրաթելերը ավելի լավ են աշխատում՝ ցուցաբերելով ավելի ցածր ազդանշանի կորուստ և ավելի երկար հասանելիություն, թեև բազմամոդային մանրաթելերը ավելի բարձր արագությունների դեպքում տուժում են դիսպերսիայի ազդեցության տակ:

Ի՞նչ առավելություններ ունեն ակտիվ օպտիկական կաբելները (AOC) ուղղակի միացման մետաղալարային (DAC) կաբելների նկատմամբ:

Ակտիվ օպտիկական կաբելները օգտագործում են կաբելի մեջ տեղադրված օպտիկական բաղադրիչներ՝ էլեկտրական սիգնալները լույսի վերափոխելու համար, ինչը հնարավորություն է տալիս ապահովել ավելի երկար հեռավորություններ առանց էլեկտրամագնիսական միջամտության: Դրանք պահպանում են ցածր արձագանքի ժամանակ (latency) և երկար ժամանակ շահավետ են էներգիայի սպառման և ջերմության առաջացման տեսանկյունից՝ համեմատած DAC-ների հետ: