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光收发器的发展趋势

菜鸟
2002-11-28 19:38:00    评分
光纤行业的元器件制造商目前对一件事坚信不移:只有为顾客提供更可靠的,功能更完善的,尺寸更小且性能价格比更高的产品,他们才能生存。如今高速度的产品之一为光收发器。系统设计者要求产品有高速率的传送能力,所以这种产品在线卡上显得尤为重要且价格昂贵。   在现在的收发器市场上,顾客对高性能,能充分利用现有资源的收发器有很大的需求,特别是在本地网和城域网的建设中。这种收发器具有体积更小,成本低,安装简易的优点。     收发器将发送和接受功能集结在一起。在ATM或以太网的网络控制中它将电信号转换成光信号后发送到光纤上,在接受端将光脉冲转换成电信号。每种功能都需要高精度的器件诸如激光器、探测器、集成电路来实现。   系统设计者和网络营运商要求收发器具有高端口速率,及达到更高的速度和距离来适应日益发展的网络扩容速度。他们要求产品还要具有低功耗和低成本的性能。在局域网和城域网的建设中,成本控制是很重要的,因为因特网的通信量不断增加,需要网络商要提高运行效率和尽可能地减少成本。      所幸,用户在竞争激烈的收发器市场上有很多的选择。市场上收发器现在有很多种不同的型号和尺寸。老型号有包括1X9和2X9型(九针一排或两排式)及插拔式如常见的GBIC收发器。这些老的收发器都是基于双向SC光连接器的。   最近两款灵巧的满足用户需求的收发器开始面市。相对于1X9,2X9,GBIC型,其尺寸更小,具有热插拔功能。SFF最早于1998年出现,是一种针插式。和1X9,2X9一样,SFF收发器也是被焊接到板上,但是它的宽度仅为前者的一半。具有热插拔功能的SFF(SFP)于2000年面市,最新型号比以前型号减少了管脚,采用一种更灵巧的LC双向连接器,它的宽度只有半英寸,比以前的SC双向连接器的宽度小一半。   具有可插拔功能的收发器给系统集成者在设计通信背板时操作更容易、更方便,它不需要在制作过程中进行焊接,且减少了成本。可插拔的收发器使得终端用户可以根据需要组装系统,及根据适当的速度和距离对系统进行配置优化。这种性能使得在进行系统升级时不需要中断系统,在对系统进行扩容或者进行模块更换时不中断对其他用户的服务。   这两款SFF的设计对系统制造提供了更大的灵活性,其性能特点主要为: 。端口容量大 。低功耗 。稳定性好 。适用性广   一个成功的产品制造商必须认识产品具有以上特性是非常重要的。   端口容量大。简单地说收发器的宽度决定它在线卡上的适用程度。虽然宽度减少了一半,SFF和SFPS收发器可以通过利用更高集成度的电路在有限的空间里提供更高的性能。SFF和SFP收发器目前可以支持从OC-3(155M/S)到OC-48(2.5GGB/S)的速率,可以提供24个端口,甚至在两倍宽度的槽上提供48个端口以提高每个端口的性价比。   如今,由于系统的不断升级及骨干系统的不断扩容使得产业的资金困难极度增加。将若干SFP规格收发器封装在单线卡上的方法使得系统制造商可以在基于速率和距离的需求上自行选择“插上”收发器,这种方法极大的提高了系统的效率。   线卡在设计的时候可以根据距离和数据速率以与收发器相匹配。因此,网络操作员根据不同的距离要求和光功率特性将收发器配置在单板上,使得在网络的设计有比较大的灵活性。电子可编程的只读存储器(EPROM)片集成在SFP收发器上使得网络操作员可以在特定的端口来访问收发器以评估其技术特性或解决特定的系统需求。   低功耗。由于端口容量的增加,收发器必须以低功耗补偿线卡上其他设备的功耗。非致冷激光器应用在收发器设计中,因为它可以比需制冷的激光器更降低功耗。需制冷激光器可以提供更稳定的波长控制,使光纤可以提供更多的通道,可以提高输出功率,可以应用于更长距离上。为了达到以上性能,它需要增加一个热电冷却器(TEC)。而热电冷却器要消耗3瓦能量,因此,在使用很多收发器时,非制冷激光器技术可以降低成本。而非制冷激光器本身成本就较低。同时,用户总是希望收发器能适用于更长距离应用中,即使他们使用的是非制冷激光器。低成本的F-P激光器主要适用于短距离和中距离系统(2-15公里),DFB激光器则主要应用于长距离及超长距离系统。(40-80公里)   由于每件元件最终都必须封装在一起,所以要保持收发器的低功耗是很一个很大的挑战。而在发射器方面,必须为激光器提供调制电流。   接受器需要增益放大信号及把电信号转换成数字信号。有些时候需要另外附加电路以从数字信号中提取时钟信号来实现额外的监视功能。这些元器件的工作温度必须在-50到+85摄氏度之间,随着操作温度的变化这些器件的功耗也会有很大的变化。以前的设备中最显著的的进步是在维持光器件的所需性能的基础上功耗从5瓦降到3.3 瓦。设备技术的改进将会进一步降低功耗。   由于传输距离和速度的不断提高,收发器制造商的竞争也越来越激烈。具备DFB激光器和APD探测器的收发器适用于80公里距离的应用上,这对能量管理和散热设计的要求更高。APD探测器需要40到60伏的偏置电压(标准的PIN二极管的偏置电压为1到3伏)。对于和短距离用器件管脚兼容的收发器来说,DC-DC的电压转换器必须集成到SFF和SFP收发器中,使其能把一般的3.3伏偏置电压提高到较高水平。     将DC/DC转换器集成在高速和长距离应用器件上可以保证在低功耗时的灵活实用性。附带DC/DC转换器的、可以额外降低功耗的长距离及超长距离收发器已经投入系统使用。同时,这种精密的器件确实给用户节省了成本。长距离2.5GB/S的收发器相比传统的发送器和接受器可以减少三分之一的功耗,(在正常的操作条件下为400mW对1500mW460毫瓦),比起分开购买这些器件的成本降低25%。   可靠性。这种收发器非常重视高度的可靠性。为保证器件的质量及长期的可重复性需要经过几种测试。例如,激光器在高温过程中可以被屏蔽起来,即使没有屏蔽的二极管性能也可以满足用户的要求,通过这些程序它的野外工作寿命可长达25年。   此外,每一加工的晶片上的二极管元件会在高温下进行老化实验,同时实行监控。这就保证了客户拿到的是性能最好无缺陷的二极管。   虽然通信系统通常的工作温度是在0到70度的集中办公的环境中,但是诸如温度变化从-40度到+85度的远程终端环境也是常见的。所以收发器必须能在各种恶劣条件下提供稳定的可靠性能。   兼容性好。在光电行业收发器市场中可兼容性(MSAS)是另一个重要的发展趋势,包括从外型(尺寸大小,引脚数),光连接器,电输出及输入定义都要符合标准的参数。在SONET和千兆以太网中对光电的输入及输出要求都有说明定义,用户可以根据具体的要求从各种型号中选择最合适的一种。可兼容性也是该产品的竞争优势所在。     只有不断生产出高性能低成本以及具有前瞻性的技术领先的功能和具竞争力性能的收发器,系统设计者才能从中获利。这一点对于希望想最优化其已有设备的网络提供商来说是非常重要的。   在已往的技术发展中,小型化成为产品的的追求特点。而现在高速度成为发展趋势,为OC-192(10GB/S)器件建立规范已在讨论之中。对于收发器提供商来说,设计出体积更小,功能更强,能协调解决功耗和散热问题的产品才最具可靠性和竞争力。   通用的标准使用户可以从众多产品中选择可靠,重复性好的产品。最近出现的10GB/S LAN/MAN收发器的标准涵盖了CWDM,CWDM替代应用于短距离的WDM从而减少了成本。CWDM为使用非制冷激光器的收发器及其他元件提供了更合适的相对较宽的通道间隔(20毫微米)。 结语   在激烈的收发器及转发器市场竞争中元件供应商必须注意其产品生产线的宽度和深度。系统制造商往往集中向一两个卖主购买各种适用性的产品。为了满足其不断变化的市场,系统制造商需要供应商根据网络的配置向他们提供更灵活多样的产品以服务于他们的客户。当然,具备设计支持、技术支持的能力,拥有高质量、稳定性好的产品及大批量的生产能力对供应商来也是非常重要的。   在现在的市场机制上,服务供应商必须最优化他的资金开销,将其操作成本最小化。同样系统制造商也必须不断减少其成本及提供可靠的系统使服务供应商更好的发展新业务。通过这些小尺寸及灵活的设计,像收发器这样的集成器件为建立灵活可靠的系统提供了基本要素,对制造商来说只有不断的适应客户的需求才能建立稳定的市场。 摘自《光纤新闻网》



关键词: 收发器     发展     趋势     提供     产品     系统     激光器     功耗    

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