Оптичні приймопередавачі ядро для конвертації оптичних електричних сигналів

Рішення для оптичних трансиверів включають широкий спектр апаратних засобів і проектних стратегій, які забезпечують перетворення електричних сигналів в оптичні (та навпаки) для передачі даних на великих швидкостях через волоконно-оптичні мережі. Ці рішення адаптовані для різноманітних застосувань — від короткодіючих з'єднань між дата-центрами (DCI) до довгих телекомунікаційних ліній, вирішуючи завдання щодо швидкості, відстані, енергоефективності та масштабованості мережі. В основі будь-якого рішення з оптичним трансивером лежить модуль трансивера, який доступний у форм-факторах, таких як SFP (Small Form Factor Pluggable), QSFP (Quad Small Form Factor Pluggable) і CFP (C Form Factor Pluggable), кожен з яких оптимізований для певних швидкостей передачі даних (10 Гбіт/с, 40 Гбіт/с, 100 Гбіт/с, 400 Гбіт/с, 800 Гбіт/с) і відстаней передачі. Наприклад, модулі SFP+ домінують на ринку короткодіючих (до 10 км) застосувань на швидкості 10 Гбіт/с в корпоративних мережах, тим часом як модулі QSFP DD (Double Density) підтримують 400 Гбіт/с і 800 Гбіт/с для високощільних з'єднань у дата-центрах. Важливим компонентом цих рішень є вибір оптичної технології: діоди VCSEL (вертикальні резонаторні випромінювачі на поверхні) вважаються найкращими для короткодіючих (≤100 м) багатомодових волокон (MMF) через їхню низьку вартість і енергоефективність, що робить їх ідеальними для внутрішніх з'єднань у дата-центрах. Для більших відстаней (≥1 км) по одномодовому волокну (SMF) використовуються лазери з краєвим випромінюванням (EEL) або лазери з розподіленим зворотним зв’язком (DFB), які забезпечують більшу потужність і вужчу допустиму ширину довжини хвилі. Когерентні оптичні трансивери, що використовують передові методи модуляції, такі як QPSK (квадратурна фазова маніпуляція) і 16 QAM (квадратурна амплітудна модуляція), дозволяють передавати терабіти даних на тисячі кілометрів у довгих телекомунікаційних мережах, максимізуючи пропускну здатність волокна за допомогою щільного волноводного поділу по довжинах хвиль (DWDM). Енергоефективність є ключовим фактором проектування, сучасні рішення (наприклад, трансивери 400G ZR) працюють при споживанні менше 8 Вт, щоб звести до мінімуму виробництво тепла в щільних стійках — це необхідно для дата-центрів, які прагнуть знизити витрати на охолодження. Теплове управління, включаючи вбудовані радіатори та адаптивний контроль живлення, забезпечує стабільну роботу в діапазонах робочих температур (від 5°C до 70°C для модулів дата-центрів, від 40°C до 85°C для зовнішніх телекомунікаційних пристроїв). Сумісність з мережевими протоколами є ще одним ключовим фактором: рішення мають підтримувати стандарти Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand та OTN (Optical Transport Network), щоб інтегруватися з існуючою інфраструктурою. Наприклад, 100-гігабітні трансивери для корпоративних мереж часто мають підтримку кількох швидкостей (10 Гбіт/с / 25 Гбіт/с / 100 Гбіт/с), що полегшує перехід зі старих систем. Масштабованість забезпечується модульними конструкціями, що дозволяють операторам мереж оновлювати швидкості передачі даних без заміни всіх систем — наприклад, замінюючи 100G QSFP28 модулі на 400G QSFP DD модулі в сумісних комутаторах. Нові рішення, такі як інтегрована оптика (CPO), безпосередньо інтегрують трансивери з комутаційними ASIC (спеціалізовані інтегральні схеми) для зменшення затримки та споживання енергії, орієнтовані на наступне покоління мереж 800G і 1.6T. Надійність забезпечується такими функціями, як цифрова діагностика (DDM), яка надає дані в реальному часі про температуру, напругу та потужність лазера, що дозволяє здійснювати профілактичне обслуговування. Відповідність стандартам (наприклад, IEEE 802.3 для Ethernet, ITU-T G.652 для волокна) забезпечує сумісність у екосистемах різних виробників. Незалежно від того, використовуються вони в хмарних дата-центрах, базових станціях 5G чи підводних кабелях, рішення для оптичних трансиверів є основою сучасних високошвидкісних комунікацій, забезпечуючи безперервний потік даних, який лежить в основі цифрової трансформації.