Переход на высокоскоростную передачу данных с помощью параллельной оптики

Параллельная оптика представляет собой тип технологии оптической связи, а также устройства на обоих концах линии связи, которые передают и принимают информацию, также известные как параллельные оптические приёмопередатчики. По сравнению с традиционной оптической связью, параллельная оптическая связь использует иную структуру кабеля для передачи сигнала, обеспечивая высокоскоростную передачу данных по многомодовым волокнам на короткие расстояния менее 300 метров. Традиционные оптоволоконные приёмопередатчики не могут удовлетворить растущий спрос на высокоскоростную передачу данных, такую ​​как 40GbE, в то время как технология параллельной оптики может стать экономически эффективным решением для передачи данных 40/100GbE.

Сравнение технологии параллельной оптики и традиционной последовательной оптической связи лучше объясняет, что такое параллельная оптика и почему она является экономически эффективным решением для высокоскоростной передачи данных. Далее в статье будет представлено сравнение двух технологий оптической связи с двух точек зрения: способа подключения и ключевых компонентов.

Метод подключения

Буквально, параллельная и последовательная оптика передают сигналы по-разному. В традиционной последовательной оптической связи на каждом конце линии связи находится один передатчик и один приёмник. Например, передатчик на конце A взаимодействует с приёмником на конце B, передавая один поток данных по одному оптоволокну. Отдельное оптоволокно соединяет передатчик на конце B и приёмник на конце A. Таким образом, дуплексный канал получается с помощью двух волокон.

В параллельной оптической связи дуплексная передача достигается другим способом. Сигнал передаётся и принимается по нескольким путям, поэтому параллельная оптическая связь может поддерживать более высокую скорость передачи данных, чем традиционная оптическая связь. Это связано с тем, что устройства для параллельной оптической связи на обоих концах линии связи содержат несколько передатчиков и приёмников. Например, в 2010 году стандарт IEEE 802.3ba одобрил многомодовое параллельное оптическое решение 40GBASE-SR4, зависящее от физической среды передачи, которое использует восемь волокон для передачи четырёх дуплексных каналов каждый по 10 Gigabit Ethernet. В этом случае четыре передатчика по 10 Гбит/с на конце A взаимодействуют с четырьмя приёмниками по 10 Гбит/с на конце B, распределяя единый поток данных по четырём оптическим волокнам с общей скоростью передачи данных 40 Гбит/с.

Ключевые компоненты

Параллельная оптическая связь, передающая сигналы по нескольким волокнам, имеет значительные преимущества по сравнению с традиционной последовательной оптической связью. Это также означает, что для обеспечения высокой скорости передачи данных требуются другие компоненты.

Разъём: Как уже упоминалось, дуплексная передача данных в последовательной оптической связи осуществляется с помощью двухволоконных дуплексных разъёмов, таких как дуплексные разъёмы LC , для соединения оптического кабеля с другими устройствами, в то время как в параллельной оптической связи для достижения более высокой скорости передачи данных используются многоволоконные разъёмы. Таким образом, многоволоконные разъёмы, такие как 12-волоконные разъёмы MPO, используются для соединения с другими устройствами. Разъём MPO — одна из ключевых технологий, поддерживающих параллельную оптическую связь. Этот метод подключения показан на следующем рисунке (Tx означает передачу; Rx — приём).

Источник света оптического приемопередатчика: Еще одной дополнительной технологией для параллельной передачи является источник света параллельной оптики — VCSEL (лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором). По сравнению с торцевыми полупроводниковыми лазерами, используемыми в традиционной оптике, VCSEL имеют более четко сформированный оптический выход, что позволяет им более эффективно вводить эту энергию в оптические волокна. Кроме того, VCSEL излучают с верхней поверхности, их можно тестировать, пока они являются частью большой производственной партии (пластины), до того, как они будут разрезаны на отдельные устройства, что значительно снижает стоимость лазеров. Следующая таблица посвящена сравнению VCSEL и торцевых полупроводниковых лазеров. Параллельная оптика, использующая VCSEL, дешевле в производстве, проще в тестировании, потребляет меньше электрического тока и поддерживает более высокую скорость передачи данных, может быть лучшим выбором для достижения скорости передачи 40/100GbE по сравнению с традиционной последовательной оптикой.

Параллельная оптика для передачи данных 40/100GbE

IEEE уже включил спецификации физического уровня и параметры управления для работы на скоростях 40 Гбит/с и 100 Гбит/с по оптоволоконному кабелю. Здесь представлены два популярных решения для параллельной оптической передачи данных для скоростей 40 Гбит/с и 100 Гбит/с по многомодовым волокнам. Для 40G обычно используется приёмопередатчик 40GBASE-SR4, требующий не менее восьми волокон OM3/OM4 для передачи и приёма (4 волокна для передачи и 4 волокна для приёма). Приёмопередатчик 100GBASE-SR10 предназначен для передачи данных со скоростью 100 Гбит/с, требующий не менее 20 волокон OM3/OM4 для передачи/приёма: 10 волокон используются для передачи и 10 волокон для приёма.

Заключение

Возможности и области применения параллельной оптики и технологии MPO продолжают развиваться и обретают форму в виде высокоскоростной передачи данных по оптоволокну, включая 40/100GbE. Неясно, станет ли параллельная оптическая связь тенденцией в будущем. Тем не менее, многие эксперты по кабельным сетям и сетям отмечают, что параллельная оптическая связь, поддерживаемая технологией MPO, в настоящее время является способом создания среды, хорошо подготовленной к передаче данных 40/100GbE.