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光纖收發(fā)器原理技術(shù)  
(發(fā)布日期:2009-4-17 16:57:07) 來(lái)源:上海源達(dá)
 
   

    光纖收發(fā)器是一種將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元,在很多地方也被稱(chēng)之為光電轉(zhuǎn)換器。企業(yè)在進(jìn)行信息化基礎(chǔ)建設(shè)時(shí),通常更多地關(guān)注路由器、交換機(jī)乃至網(wǎng)卡等用于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,卻往往忽略介質(zhì)轉(zhuǎn)換這種非網(wǎng)絡(luò)核心但必不可少的設(shè)備。特別是在一些要求信息化程度高、數(shù)據(jù)流量較大的政府機(jī)構(gòu)和企業(yè),網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要直接上連到以光纖為傳輸介質(zhì)的骨干網(wǎng),而企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)一般為銅線,確保數(shù)據(jù)包在不同網(wǎng)絡(luò)間順暢傳輸?shù)慕橘|(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備成為必需品。

   目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖收發(fā)器的廠商很多,產(chǎn)品線也極為豐富。為了保證與其他廠家的網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的完全兼容,光纖收發(fā)器產(chǎn)品必須嚴(yán)格符合IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),除此之外,在EMC防電磁輻射方面應(yīng)符合FCC 及CE的相關(guān)規(guī)定,如烽火網(wǎng)絡(luò)公司的光纖收發(fā)器已經(jīng)通過(guò)FCC及CE認(rèn)證。時(shí)下由于國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商正在大力建設(shè)小區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng),因此光纖收發(fā)器產(chǎn)品的用量也在不斷提高,以更好地滿足接入網(wǎng)的建設(shè)需要。
  隨著信息化建設(shè)的突飛猛進(jìn),人們對(duì)于數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多媒體通信的需求日益旺盛,以太網(wǎng)寬帶接入方式因此被提到了越來(lái)越重要的位置。但是傳統(tǒng)的5類(lèi)線電纜只能將以太網(wǎng)電信號(hào)傳輸100米,在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不能適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要。與此同時(shí),光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無(wú)中繼、傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)在廣域網(wǎng)等大型網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。
  在一些規(guī)模較大的企業(yè),網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)直接使用光纖為傳輸介質(zhì)建立骨干網(wǎng),而內(nèi)部局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)一般為銅線,如何實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)同光纖主干網(wǎng)相連呢?這就需要在不同端口、不同線形、不同光纖間進(jìn)行轉(zhuǎn)換并保證鏈接質(zhì)量。光纖收發(fā)器的出現(xiàn),將雙絞線電信號(hào)和光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換,確保了數(shù)據(jù)包在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間順暢傳輸。同時(shí)它將網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離極限從銅線的100米擴(kuò)展到100多公里(單模光纖)。
光纖收發(fā)器的結(jié)構(gòu)
  光纖收發(fā)器包括三個(gè)基本功能模塊:光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片、光信號(hào)接口(光收發(fā)一體模塊)和電信號(hào)接口(RJ45),如果配備網(wǎng)管功能則還包括網(wǎng)管信息處理單元。
光纖收發(fā)器的發(fā)展
  隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的需求急劇增大,運(yùn)營(yíng)商對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的需求不斷增加,以太網(wǎng)傳輸速度的不斷升級(jí),光收發(fā)器種類(lèi)和復(fù)雜程度都在以驚人的速度發(fā)展。
  由于光纖技術(shù)成本下降和容量要求的提高,眾多電信公司、地方政府、甚至大的企業(yè)集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)始將光纖技術(shù)應(yīng)用于城市區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(MAN)應(yīng)用。因此,曾一度局限于遠(yuǎn)距離和高端骨干網(wǎng)絡(luò)的光纖鏈接技術(shù)現(xiàn)已遍及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的每一角落。但是,光纖鏈路應(yīng)用數(shù)量的急速增加也導(dǎo)致了品種繁多,有時(shí)甚至互相矛盾的光纖收發(fā)器。
光纖收發(fā)器元器件的選擇
  在以太網(wǎng)光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)中,元器件的選擇舉足輕重,它決定了產(chǎn)品的性能、壽命和成本。光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片(OEMC)是整個(gè)收發(fā)器的核心。選擇介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片是以太網(wǎng)光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)的第一步,也是非常重要的一步。它的選擇直接影響和決定了其它元器件的選擇。
光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片的主要性能指標(biāo)有:
1. 網(wǎng)管功能
  網(wǎng)絡(luò)管理是網(wǎng)絡(luò)可靠性的保證,是提高網(wǎng)絡(luò)效益的方式,網(wǎng)絡(luò)管理的運(yùn)行、管理、維護(hù)等功能可以大大增加網(wǎng)絡(luò)的可用時(shí)間,提高網(wǎng)絡(luò)的利用率、網(wǎng)絡(luò)性能、服務(wù)質(zhì)量、安全性和經(jīng)濟(jì)效益。但研制有網(wǎng)管功能的以太網(wǎng)光纖收發(fā)器所需的人力、物力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)網(wǎng)管的同類(lèi)產(chǎn)品,主要表現(xiàn)在:
  (1) 硬件投資。以太網(wǎng)光纖收發(fā)器網(wǎng)管功能的實(shí)現(xiàn)需要在收發(fā)器電路板上配置網(wǎng)管信息處理單元來(lái)處理網(wǎng)管信息,該單元利用介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片的管理接口獲取管理信息。管理信息與網(wǎng)路上的普通數(shù)據(jù)共用數(shù)據(jù)通道。帶網(wǎng)管功能的以太網(wǎng)光纖收發(fā)器,元器件種類(lèi)及數(shù)量多于無(wú)網(wǎng)管的同類(lèi)產(chǎn)品,相應(yīng)地,布線復(fù)雜,開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。烽火網(wǎng)絡(luò)公司長(zhǎng)期致力于光纖收發(fā)器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),為了優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì),使產(chǎn)品更加穩(wěn)定,增強(qiáng)產(chǎn)品功能,自主開(kāi)發(fā)了光纖收發(fā)器介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片,使產(chǎn)品的集成度更高,有效地減少了因多種芯片之間協(xié)同工作所造成的不穩(wěn)定因素。新開(kāi)發(fā)的芯片具有光纖線路質(zhì)量在線測(cè)試、故障定位、ACL等很多實(shí)用性很強(qiáng)的功能,既能有效的保護(hù)用戶投資,又能將極大地減少用戶的維護(hù)成本。
  (2) 軟件投資。有網(wǎng)管功能以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的研發(fā)工作除了硬件布線外,軟件編程更為重要。網(wǎng)管軟件的開(kāi)發(fā)工作量較大,包括圖形化用戶接口部分、網(wǎng)管模塊嵌入式系統(tǒng)部分、收發(fā)器電路板上網(wǎng)管信息處理單元部分。其中網(wǎng)管模塊嵌入式系統(tǒng)尤為復(fù)雜,研發(fā)門(mén)檻較高,需要使用嵌入式操作系統(tǒng),如VxWorks,linux等。需要完成SNMP代理,telnet、web等復(fù)雜軟件工作。
  (3) 調(diào)試工作。有網(wǎng)管功能以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的調(diào)試工作包括兩部分:軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中,電路板布線、元器件性能、元器件焊接、PCB板質(zhì)量、環(huán)境條件以及軟件編程中的任一因素都會(huì)影響以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的性能。調(diào)試人員必須具備綜合素質(zhì),全面考慮收發(fā)器出現(xiàn)故障的各種因素。
  (4) 人員的投入。普通以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的設(shè)計(jì)只需一個(gè)硬件工程師便可完成。有網(wǎng)管功能的以太網(wǎng)光纖收發(fā)器的設(shè)計(jì)工作除了需要硬件工程師完成電路板布線外,還需要眾多軟件工程師完成網(wǎng)絡(luò)管理的編程,而且要求軟硬件設(shè)計(jì)者密切配合。
2. 兼容性
  OEMC應(yīng)支持IEEE802、CISCO ISL等常用網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn),以保證以太網(wǎng)光纖收發(fā)器有良好的兼容性。
3. 環(huán)境要求
  a. 輸入輸出電壓。OEMC的工作電壓多為5伏或3.3伏,但以太網(wǎng)光纖收發(fā)器上另一個(gè)重要的器件——光收發(fā)一體模塊的工作電壓絕大多數(shù)為5伏。若兩者工作電壓不一致,則會(huì)增加PCB板布線的復(fù)雜程度。
  b. 工作溫度。在選擇OEMC的工作溫度時(shí),開(kāi)發(fā)人員需從最不利的條件出發(fā)并留有余地,比如夏天最高氣溫達(dá)40℃,而以太網(wǎng)光纖收發(fā)器機(jī)箱內(nèi)部因?yàn)楦鞣N元器件尤其是OEMC發(fā)熱。因此,以太網(wǎng)光纖收發(fā)器工作溫度的上限指標(biāo)一般不應(yīng)低于50℃。
 
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