
光纤
为光子集成电路做准备
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2973 次浏览 • 2020-05-10 18:11
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下,当前的电子集成产业和光子集成电路(PIC)技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离(XSR)揭示了这种趋势的证据。 )定义,并指出印制光学板(POB)是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】 查看全部
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】 查看全部
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下,当前的电子集成产业和光子集成电路(PIC)技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离(XSR)揭示了这种趋势的证据。 )定义,并指出印制光学板(POB)是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】
MPO/ MTP——高密度应用解决方案
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 3048 次浏览 • 2016-09-24 20:13
随着带宽需求的迅速增长,数据中心必须实现超高密度的布线,以容纳所有连接。 MPO/ MTP技术的多芯连接器为数据中心的高性能数据网络提供了理想条件。本文将介绍MPO/ MTP相关的解决方案,如MPO/ MTP主干跳线,MPO/ MTP分支跳线和MPO/ MTP配线盒。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。 查看全部
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。 查看全部
随着带宽需求的迅速增长,数据中心必须实现超高密度的布线,以容纳所有连接。 MPO/ MTP技术的多芯连接器为数据中心的高性能数据网络提供了理想条件。本文将介绍MPO/ MTP相关的解决方案,如MPO/ MTP主干跳线,MPO/ MTP分支跳线和MPO/ MTP配线盒。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。
光纤、光模块及光接口常用知识
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2668 次浏览 • 2016-08-05 23:01
本文为大家分享光纤、光模块及光接口常用知识,希望对大家有所帮助。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
查看全部
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
查看全部
本文为大家分享光纤、光模块及光接口常用知识,希望对大家有所帮助。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
为光子集成电路做准备
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2973 次浏览 • 2020-05-10 18:11
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下,当前的电子集成产业和光子集成电路(PIC)技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离(XSR)揭示了这种趋势的证据。 )定义,并指出印制光学板(POB)是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】 查看全部
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】 查看全部
在“介绍性延迟”和“崩溃为零”之间的细微张力下,当前的电子集成产业和光子集成电路(PIC)技术之间存在差距。最近的标准运动通过超短距离(XSR)揭示了这种趋势的证据。 )定义,并指出印制光学板(POB)是该生态系统最可能的下一个启用技术。
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】
多年来,光子学已被公认为是电气系统的下一代互连解决方案。但是,预计的里程碑(例如产品发布)会受到介绍性延迟的影响。这些延迟有两个主要原因。
电气串行器/解串器(SerDes)接口导致了革命性的技术,扩展了铜介质的使用。但是,这些发展总是将光子学的首次亮相拖回某种程度上,我们称之为引入延迟。例如,SerDes技术能够补偿固有的材料问题,例如介电损耗引起的损耗或损耗因子(Df),以及通过信号调节器(例如连续时间线性均衡器(CTLE),前馈均衡器)产生的反射噪声。 (FFE)和决策反馈均衡器(DFE)。其他因素,例如机械设计创新,也会导致延迟。例如,远端串扰(FEXT)是抑制数据速率的主要原因。
图1:Hirose Electric的IT8系列夹层连接器采用FEXT取消技术,可将远端串扰噪声降低一个数量级。
随着相关技术的发展产生干扰,延迟也可能发生。例如,现有的互连产业在板级,系统级和芯片级集成中起着重要作用。该技术仅基于电子印刷电路板或基板技术。尽管PIC技术也基于Maxwell方程,但该技术领域及其原理与光子集成电路(PIC)技术不同。PIC对电磁波解决方案施加了不同的边界条件:在电子领域,两个导体用于引导电磁波,而光子学中的互连使用一种被另一种介电材料包围的介电材料来传播电磁波。光子学中不涉及导体,而不是电子世界中的多种导体。同样,与目前的电子产品相比,光子学需要解决的频率范围在几百太赫兹的范围内。另一个拖累因素是与电子社会相比,光子学行业的标准制定活动相对较弱,在电气社会中,标准活动产生了产品和应用知识的生态系统。
从历史和体系结构的角度对高速连接进行回顾,发现了一些对连接器行业有意义的见解。
高速连接的趋势
随着连接的比特率随时间增加,印刷的铜走线长度减小。在图2中,该长度似乎崩溃为零。在这种情况下,连接器公司如何填补这一技术空白?
图2:随着时间推移的高速连接的铜线长度
另一个值得注意的趋势如图3所示,该曲线由SerDes生态系统本身预测。诸如小型可插拔(SFP)之类的传统光子模块是光学系统进入电气系统的入口点,该系统看起来类似于小型电气组件。它的一部分适应于通向片上系统(SoC)或集成电路的熟悉的PCB电气铜走线,而另一半适应于通向外部世界或不在平面内的光纤。
图3:随着时间的流逝,光模块越来越接近SoC。
多年来,SoC(带有SerDes)和光模块之间的距离越来越近。正如铜迹向零倒塌的趋势所预测的那样,它们正在合并,如图2所示。
光学互联网络论坛(OIF)已提议使用超短距离(XSR)接口,在这种情况下,该模块可以被视为小芯片或多芯片模块(MCM)的组成部分。XSR定义了将电子和光学芯片封装在MCM基板上的模块。XSR的模块I / O既包括用于汇总数据流量的光纤,又包括用于控制和低速信号的电焊盘/引脚。XSR是图3中Gen.3的典型示例。
了解PIC
每当发生光子引入延迟时,光子工程师就会将焦点转移到芯片内部,从而减少与电气世界的交互。这导致光子电路越来越多地被集成,以至于我们有时称它们为硅光子(或更广泛地称为光子集成电路)。现在,现有的电子集成行业正在准备学习光子集成电路(PIC)的下一步发展。
PIC概念起源于1990年代,当时开发了密集波分复用(DWDM)骨干系统并将其部署到城市基础设施网络。当时,工程师为下一代DWDM系统提出了一种基于二氧化硅的阵列波导(AWG)滤波器。AWG过滤器有助于轻松进行温度控制,并且安装时不会造成混乱。它们已在城市网络中用作通用的分插多路复用器,这是现有的基于二向色性光学板的DWDM滤波器的替代解决方案,该滤波器体积庞大且需要手动组装才能生产,并且对温度控制的可靠性较低(图4)。
图4:AWG是DWDM系统在2D平面上的第一个印刷光学组件。
从那时起,已经发明,生产和成功部署了更多创新的PIC子电路或光子电池。主要PIC子电路的时间表(绿线)如图5所示。其中一些早于PIC时代(蓝线)早于电信市场作为分立元件。它们直接集成在PIC中或作为多芯片模块共同封装。
图5:随着光子细胞的增加,组合爆炸。
让我们回顾一下我们的常识,为PIC做准备。诸如分布式反馈(DFB)或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)之类的激光二极管是连续波(CW)光束的来源。光束将通过强度调制器(例如,针对其幅度的马赫曾德尔调制器(MZM)或电吸收调制器(EAM))和/或针对其载波相位的相位调制器针对其自身格式进行进一步信号处理。注意,术语“载波”是指大约几百太赫兹的实际光学载波,术语“ CW”强调了该载波尚未调制的事实。调制的光信号可能会通过PIC内部互连的波导,并往返于每个光学功能块(单元),有时会进一步通过合路器和/或分路器用于扇入或扇出。
值得一提的是,每个单元可以协同工作以创建越来越复杂的功能块。作为一个代表性示例,强度调制器和相位调制器的组合可以产生正交幅度调制(QAM)或高阶调制(HOM)调制器,正如人们可以从架构上想象的那样。
带宽不仅很重要,而且在自由空间中操纵光束一直是汽车市场的另一个高级主题,在该市场中,相控阵天线(PAA)在组合这些光子电池方面起着重要作用(图6)。
图6:使用光子电池的LiDAR(PAA)
片外光纤总线
随着崩溃的可能性接近零,人们可以轻松地想象光连接器应该拥挤在SoC的附近。不幸的是,在这种拥挤的总线环境中没有光学I / O标准。PIC的输入和输出(相当于电气世界的I / O缓冲区和焊盘),我们称为片外光总线,似乎没有任何候选解决方案,行业共识或标准活动。这是一个涉及PIC组件的连接器公司面临的一个明显而直接的问题,也是近期的挑战。
PIC的两种主要芯片外互连类型是(1)直接耦合到垂直光栅耦合器(VGC),如图7所示,以及(2)传统的边缘对接耦合和点尺寸转换器(相关仿真如图2所示)。图8)。第一种方法是从PIC的表面光栅提供光纤耦合。尽管它具有有限的带宽,更多的耦合损耗和偏振相关损耗(PDL),但在量产至关重要时,它会获得更多共识。第二种方法通常提供非常低的PDL和耦合损耗。但是,在对PIC进行处理时,在将晶圆切成小块之前,不可能选择一个已知的良好管芯。
图7(左):PIC上的VGC耦合到光纤。图8(右):点尺寸转换器仿真示例(使用Lumerical的MODE仿真器)。
请注意,对于这两种情况,光纤都是直接与PIC耦合或从PIC直接耦合的光纤。这是由于缺乏中间技术的缘故,尽管有些公司致力于推广该中间技术(例如,通过使用电光电路板[EOCB])[1]。一些公司促进嵌入传统PCB的光互连。
将印刷光学板(POB)引入电气生态系统
如上一节所述,SoC附近的光连接过于拥挤是一个紧迫的难题。对于这种连通性拥挤的简单答案可以通过在物理尺寸方面提供缓解阶段来实现。假设我们有一个PIC和多光纤连接器要从SoC连接到典型的光连接器,例如多光纤拉入/拉出(MPO)和标准连接器(SC)。一种可能的答案是使用给定数量的连接器进行扇入/扇出。使用当前的技术,例如MPO [2]或SC,很明显,我们会看到笨重的光纤束和机械光纤外壳。
我们想提出的中间溶液,聚合物波导(图9)[ 3,4 ],与现有的互联技术,以减轻的问题。如图10(a)所示,装配有符合特定规格的连接器后,我们将该板称为印刷光学板(POB)。POB有助于实现从微型PIC世界到宏光纤世界的平稳过渡。
图9:来自ChemOptics的聚合物波导示例。
聚合物波导膜与电子PCB非常相似,因为它可以承载信号并可以在二维平面上进行图案化。它可以是2.5维的光学通孔结构。它也可以物理覆盖在现有的电气PCB上,以提供备用的高速路径,为图10(a)所示的零塌陷做好准备。但是,它在承载光信号而不是电信号的意义上不同于PCB。因此,连接器和波导原则上需要通过控制麦克斯韦方程式在数百太赫兹的频率范围内使用不同的算法进行分析,主要用于没有任何金属边界的异质介电系统中的基本横向电磁(TEM)模式。EDA工具,例如Lumerical [5]可以轻松用于设计和仿真此类互连。
图10:POB类型(a)在PCB上覆盖POB(b)嵌入光波导。绿线表示光路。
图10显示了两种类型的POB的:(a)该更有可能在将来更靠近和(b)现有的建议从一些公司[待产品化的方法1,6]。图10(a)中所示的光学层经过单独处理,并在组装时覆盖在经过预处理的PCB上。这需要精确的处理,以将PIC(光学芯片)对准POB,并将POB对准PCB。但是,PCB和POB具有自己完全成熟,可靠且具有成本效益的制造工艺。图10(b)中所示的光波导芯层嵌入了PCB材料和工艺中。由于光学层和电气层在制造过程中是对齐的,因此装配车间不需要提供额外的对齐。但是,材料系统需要新的层压工艺,这会增加成本并产生未知的现场产品可靠性。
图11:POB作为PIC的中间互连解决方案,可降低成本并提高可靠性。
最突出的好处是节省成本。图11中的十字标记表示可以减少所需组件的每个点,例如需要额外空间的光纤缓冲和带有支架的光纤处理机械外壳。值得注意的是,悬空光纤会产生另一种相干噪声源。因此,固定膜或固定板上的光学互连可提供更高的稳定性,免受振动和温度梯度的影响,而带宽增加时,这种影响会放大。同样,它通过减少几个手动装配点来提高制造可靠性,从而降低了总体成本。
A型POB申请
图12显示了有关连接器放置的详细信息。在位置1(P1)上,应封装I / O的裸芯片(PIC)并应将其与光信号良好耦合,应重新定义P1连接器,并根据其模式和强度耦合进行指定接口的两侧(例如,一侧是PIC,另一侧是POB波导)。考虑到PIC接口通常是为单模光纤(SMF)设计的,因此假设SMF接口技术很容易获得,P1连接器应专注于POB波导耦合效率。
在P2处,已经用事实上的SMF和多模光纤(MMF)标准定义了一半的接口。由于对数据中心等高端系统的需求很高,预计SMF接口将首先进入市场。因此,假设SMF接口技术很容易,P2连接器需要专注于具有合理机械对准的POB波导模式可用。
图12:Gen2集成示例中的POB应用程序。
结论
我们回顾了其余电子系统的硅光子学或PIC的集成方面。我们发现,在介绍性延迟与崩溃为零之间的微妙张力下,当前的电子集成行业与PIC技术之间存在差距。但是,最近的标准运动,例如OIF,通过XSR定义揭示了崩溃为零趋势的证据。考虑到该领域的这些变化,我们认为生态系统最可能的下一个支持技术是POB,以为从崩溃到零的时代准备一个经济,可靠的解决方案。从体系结构角度审查和解释了A型POB连接器。PIC到POB和POB到PCB对准技术应该是关键的开发目标。P1连接器和P2连接器都需要POB波导和SMF(或其等效物)之间有效的基本模式耦合。建议进一步研究,以结合最先进的SerDes通道配置优化SMF(或类似SMF)接口的POB波导。
【摘自Bishop杂志,作者:Hirose Electric,Inc. 光子公司的Kihong(Joshua)Kim和Jeremy Buan , January 28, 2020】
MPO/ MTP——高密度应用解决方案
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 3048 次浏览 • 2016-09-24 20:13
随着带宽需求的迅速增长,数据中心必须实现超高密度的布线,以容纳所有连接。 MPO/ MTP技术的多芯连接器为数据中心的高性能数据网络提供了理想条件。本文将介绍MPO/ MTP相关的解决方案,如MPO/ MTP主干跳线,MPO/ MTP分支跳线和MPO/ MTP配线盒。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。 查看全部
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。 查看全部
随着带宽需求的迅速增长,数据中心必须实现超高密度的布线,以容纳所有连接。 MPO/ MTP技术的多芯连接器为数据中心的高性能数据网络提供了理想条件。本文将介绍MPO/ MTP相关的解决方案,如MPO/ MTP主干跳线,MPO/ MTP分支跳线和MPO/ MTP配线盒。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。
MTP / MPO主干光纤跳线
MTP / MPO主干光纤跳线端接MTP / MPO连接器。主干跳线可以是12芯、24芯、48芯和72芯。 MTP / MPO主干跳线促进了高密度主干的快速使用,在数据中心或者其他高密度环境中减少网络安装或重组的时间并节约成本,采用微芯光缆最大化弯曲半径和最小化重量和尺寸,适用于内部连接盒、配线架以及加固MPO/MTP分支,横跨式MDA,HDA和EDA空间。
此外,MTP / MPO主干跳线还具有以下优点:
节省安装时间——特别的即插即用设计,MTP / MPO主干跳线可以合并,实现即插即用,大大减少安装时间。
减小跳线体积——MTP/ MPO主干跳线直径非常小,降低了跳线体积,有助于数据中心的空气流通。
高品质——MTP/ MPO主干跳线工厂预端接,测试和检验报告一起包装。这些报告为跳线提供长期的质量保证。
MPO/ MTP分支光纤跳线
MPO/ MTP分支光纤跳线,也被称为MPO/ MTP扇出型光纤跳线。跳线的一端为MTP连接器,另一端分成6或12个连接器(LC、SC、ST等)。可以是4芯、6芯、8芯或与12芯带状光缆,跳线长度可定制。 MPO/ MTP分支跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路的环境中,能很好的优化网络性能。此外,它还有以下优势:
节省空间——有源设备和主干线缆有利于节省空间。
易于部署——工厂端接系统节省了安装和网络重构的时间。
可靠性——采用高标准组件,以保证产品质量。
MPO/ MTP配线盒
MPO/ MTP配线盒为MPO / MTP和LC或SC分立式连接头提供了安全的传输。它们用于连接MTP主干和LC或SC分支配线。模块化系统允许高密度数据中心基础设施盒的快速部署,以及改进的故障排除和重新配置的移动,增加和变化,为本地环境中的光网络基础设施减少安装时间和成本。除此以外,还有以下优点:
MPO/ MTP接口——MPO/ MTP组件具有优异的光学和机械性能。
优越的性能——高速网络环境中的插入损耗和功率色散补偿低。
高密度——12或24芯卡式模块可以安装在1U或3U的机架里, 每个1U可以提供最多72个光接口,3U机架可以提供336个光接口。
综上所述,MPO/ MTP系统是用于数据中心的一个很好的解决方案。这种高密度,可扩展的系统设计,可实现成千上万的连接。
光纤、光模块及光接口常用知识
技术分享 • atangge 发表了文章 • 0 个评论 • 2668 次浏览 • 2016-08-05 23:01
本文为大家分享光纤、光模块及光接口常用知识,希望对大家有所帮助。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
查看全部
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
查看全部
本文为大家分享光纤、光模块及光接口常用知识,希望对大家有所帮助。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。
以太网交换机常用的光模块有SFP,GBIC,XFP,XENPAK。
它们的英文全称:
SFP:Small Form-factor Pluggabletransceiver ,小封装可插拔收发器
GBIC:GigaBit Interface Converter,千兆以太网接口转换器
XFP: 10-Gigabit small Form-factorPluggable transceiver 万兆以太网接口
小封装可插拔收发器
XENPAK: 10 Gigabit EtherNet TransceiverPAcKage万兆以太网接口收发器集合封装
光纤连接器
光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成,插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制,光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和KTRJ型。
FC连接器采用螺纹锁紧机构,是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。
SC是一种矩形的接头,由NTT研制,不用螺纹连接,可直接插拔,与FC连接器相比具有操作空间小,使用方便。低端以太网产品非常常见。
LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器,具有更小的体积,已广泛在系统中使用,是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。
ST连接器是由AT&T公司开发的,用卡口式锁紧机构,主要参数指标与FC和SC连接器相当,但在公司应用并不普遍,通常都用在多模器件连接,与其它厂家设备对接时使用较多。
KTRJ的插针是塑料的,通过钢针定位,随着插拔次数的增加,各配合面会发生磨损,长期稳定性不如陶瓷插针连接器。
光纤知识
光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。
在单模光纤中光传输只有一种基模模式,也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速,长距离的光纤通迅。
在多模光纤中光传输有多个模式,由于色散或像差,这种光纤的传输性能较差,频带窄,传输速率较小,距离较短。
光纤的特性参数
光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成,通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。
纤体分为两个区域:纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm,多模光纤纤芯径有两种标准规格,芯径分别为62.5μm(美国标准)和50μm(欧洲标准)。
接口光纤规格有这样的描述:62.5μm/125μm多模光纤,其中62.5μm就是指光纤的芯径,125μm就是指光纤的外径。
单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。
多模光纤使用的光波长多为850 nm。
从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色,多模光纤外体为橘红色。
千兆光口
千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率,支持全双工(Full)和半双工(Half)两种双工模式。
自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同,自协商模式发送的是/C/码,也就是配置(Configuration)码流,而强制模式发送的是/I/码,也就是idle码流。
千兆光口自协商过程
一、两端都设置为自协商模式
双方互相发送/C/码流,如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配,则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码,对端接收到Ack信息后,认为两者可以互通,设置端口为UP状态。
二、一端设置为自协商,一端设置为强制
自协商端发送/C/码流,强制端发送/I/码流,强制端无法给对端提供本端的协商信息,也无法给对端返回Ack应答,故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码,认为对端是与自己相匹配的端口,所以直接设置本端端口为UP状态。
三、两端均设置为强制模式
双方互相发送/I/码流,一端接收到/I/码流后,认为对端是与自己相匹配的端口,直接设置本端端口为UP状态。
光纤是如何工作的?
通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成:核心直径为9到62.5μm,外覆直径为125μm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤,但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输,也就是指光线 进入光纤的一端后,在芯层和包层界面之间来回反射,进而传输到光纤另一端。芯径为62.5μm,包层外径为125μm的光纤称为62.5/125μm 光。
多模和单模光纤的区别?
多模:
可以传播数百到上千个模式的光纤,称为多模(MM)光纤。根据折射率在纤芯和包层的径向分布情况,又可分为阶跃多模光纤和渐变多模光纤。几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125μm或62.5/125μm,并且带宽(光纤的信息传输量)通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。
单模:
只能传播一个模式的光纤称为单模光纤。标准单模(SM)光纤折射率分布和阶跃型光纤相似,只是纤芯直径比多模光纤小得多。
单模光纤的尺寸为9-10/125μm,并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输,有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。
区别与联系:
单模设备通常既可在单模光纤上运行,亦可在多模光纤上运行,而多模设备只限于在多模光纤上运行。
使用光缆时传输损耗如何?
这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。
850nm波长用于多模光纤时: 3.0分贝/公里
1310nm波长用于多模光纤时: 1.0分贝/公里
1310nm波长用于单模光纤时: 0.4分贝/公里
1550nm波长用于单模光纤时: 0.2分贝/公里
何为GBIC?
GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用 GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场分额。
何为SFP?
SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写,可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC(MINI-GBIC)。
未来的光模块必须支持热插拔,即无需切断电源,模块即可以与设备连接或断开,由于光模块是热插拔式的,网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统,对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作,并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时,由于这种热交换性能,该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求,对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划,而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP,由于SFP与SFF的外型大小差不多,它可以直接插在电路板上,在封装上较省空间与时间,且应用面相当广,因此,其未来发展很值得期待,甚至有可能威胁到SFF的市场。
何为SFF?
SFF(Small Form Factor)小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺,尺寸只有普通双工SC(1X9)型光纤收发模块的一半,在同样空间可以增加一倍的光端口数,可以增加线路端口密度,降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的KT-RJ接口,大小与常见的电脑网络铜线接口相同,有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。
网络连接设备接口类型
BNC接口
BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。
光纤接口
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型,另一端FC连的是光纤步线架。FC是FerruleConnector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX和GBIC,LC通常用于SFP 。
RJ-45接口
RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。
RS-232接口
RS-232-C接口(又称 EIA RS-232-C)是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
RJ-11接口
RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司(Western Electric)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW,这里的x表示“活性”,触点或者打线针。例如, WE6W 有全部6个触点,编号1到6, WE4W 界面只使用4针,最外面的两个触点(1和6) 不用,WE2W 只使用中间两针(即电话线接口用)。
CWDM 与 DWDM
随着Internet的IP数据业务高速增长,造成对传输线路带宽的需求不断加大。虽然DWDM(密集波分复用)技术作为最有效的解决线路带宽扩容的方法,但是CWDM (粗波分复用) 技术比DWDM在系统成本、可维护性等方面具有优势。
CWDM与DWDM皆属于波分复用技术,都可以将不同波长的光偶合到单芯光纤中去,一起传输。
CWDM的ITU最新标准为G.695,规定了从1271nm到1611nm之间间隔为20nm的18个波长通道,考虑到普通G.652光纤的水峰影响,一般使用16个通道。因为通道间隔大所以,合分波器件以及激光器都比DWDM器件便宜。
DWDM的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件,所以基于DWDM技术的设备较之基于CWDM技术的设备价格高。
PIN光电二极管是在掺杂浓度很高的P型、N型半导体之间,加一层轻掺杂的N型材料,称为I(Intrinsic,本征的)层。由于是轻掺杂,电子浓度很低,经扩散后形成一个很宽的耗尽层,这样可以提高其响应速度和转换效率。
APD雪崩光电二极管,它不但具有光/电转换作用,而且具有内部放大作用,其放大作用是靠管子内部的雪崩倍增效应完成的。APD是有增益的光电二极管,在光接收机灵敏度要求较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。