Ноябрь 2024 — Круговорот И

Мультиплексор - это устройство, предназначенное для адресной передачи входных сигналов на один выходной порт.

Мультиплексор способен принимать множество сигналов и выдавать их по одной линии, при этом передача выполняется адресно — прибор задействует определенные сигналы с проводников в зависимости от задачи. Для этого в нем предусмотрены обычные и управляющие входы.

Схема, которая позволяет наглядно увидеть принцип работы мультиплексора:

Спектральное мультиплексирование (уплотнение) необходимо для передачи большего объёма информации по оптическому волокну. Мультиплексоры нужен для частотного (спектрального) уплотнения оптических сигналов на физическом уровне, важно помнить, что мультиплексирование сигналов происходит независимо от протокола.

Дело в том, что в одном одномодовом волокне могут распространяться световые волны с разной длиной волны (частотой). Это физическое свойство позволяет передавать множество сигналов в одном волокне. Мультиплексор способен объединять разные длины волн в одно волокно, для передачи. Для «разбора» группового сигнала на приёмной стороне используется демультиплексор, который разделяет групповой сигнал на составляющие.

Категории мультиплексоров.

1. Активный мультиплексор. Оборудование потребляет электроэнергию для своего функционирования. Область применения – цифровые системы PDH и SDH. (PDH — это принцип построения цифровых систем передачи, которые используют групповой мультиплексированный ИКМ-сигнал, состоящий из цифровых 30-канальных потоков (2,048 Мбит/сек) и требующий синхронизации скоростей цифровых потоков на входе оборудования группообразования. SDH — это система передачи данных, основанная на синхронизации по времени передающего и принимающего устройств).
2. Пассивный мультиплексор – оборудование не нуждается во внешнем источнике электропитания. Мультиплексирование/демультиплексирование сигналов осуществляется при помощи специальных фильтров. Сфера использования – системы спектрального уплотнения WDM.

Виды мультиплексоров.

• В зависимости от вида передаваемого сигнала мультиплексоры разделяют на аналоговые и цифровые.
• В зависимости от проводника можно выделить мультиплексоры, которые разделяют на оптические и медные.
• Синхронные и асинхронные. В зависимости от типа передаваемого сигнала.
• По уровню сигнала можно разделить на первичные, вторичные и т.д. 

Что же необходимо знать, чтобы верно подобрать для своего проекта мультиплексор: 

• Количество каналов. Должно соответствовать количеству входящих и выходящих сигналов.
• Электропитание. Необходимо понимать какое необходимо подать напряжение на устройство.
• Максимальное сопротивление.
• Мощность.
• Полоса пропускания данных.
• Способ монтажа.

Принцип работы мультиплексоров на основе тонкопленочных фильтров

Оптические мультиплексоры на основе тонкопленочных фильтров представляют собой группу тонкопленочных фильтров соединенных друг с другом особым образом. Тонкоплёночный фильтр – это пассивное оптическое устройство, представляющее собой трехполюсник (имеет три вывода) и состоящее из нескольких элементов:

• Оптический фильтр — стеклянная площадка с напыленными на нее отражающими слоями;
• Фокусирующая С-линза — специальная линза с вклеенным в нее оптическим выводом, фокусирует свет, который проходит по ОВ на фильтр или приходит из фильтра в ОВ;
• Фокусирующая G-линза — специальная линза с вклеенными в нее двумя ОВ. Принцип действия у нее точно такой же, как и у С-линзы за исключением того, что она фокусирует свет на два ОВ;
• Стеклянная трубка, служит в качестве корпуса для всей конструкции.

Оптический фильтр имеет три порта:

• COM — сокращенно от Common, входной или линейный оптический порт, через него свет проходит на порты PASS и REFL;
• PASS — порт ввода/вывода, через него проходит свет с заданной длинной волны;
• REFL — транзитный порт или порт отражения, в этот порт поступает весь отраженной от фильтра свет.

Принцип действия оптического фильтра достаточно прост:

1. Свет на длине волны, которая задана фильтру для пропускания, поступает на порт «СОМ», далее он проходит тонкопленочный фильтр и выходит из порта «PASS».
2. Свет на длине волны, которая задана фильтру для пропускания, поступает на порт «PASS», далее он проходит тонкопленочный фильтр и выходит из порта «СОМ».
3. Свет на длине волны, которая задана фильтру для отражения, поступает на порт «COM», далее он отражается от тонкопленочного фильтра и выходит из порта «REFL».
4. Свет на длине волны, которая задана фильтру для отражения, поступает на порт «REFL», далее он отражается от тонкопленочного фильтра и выходит из порта «COM».

SFP расшифровывается как Small Form-factor Pluggable (подключаемый модуль малого форм-фактора).

Предназначение. 

Для передачи и приёма оптических сигналов между сетевыми устройствами, соединенными между собой волоконно-оптическими линиями связи. SFP модуль оснащен контактной группой для подключения к SFP-порту активного сетевого устройства, а с другой стороны оптическим интерфейсом для подключения к линии передачи (в некоторых случаях медным портом RJ-45). На сегодняшний момент это самый популярный модульный стандарт, который приняли большинство мировых производителей.

  Характеристики.

Рассмотрим основные характеристики, которые необходимо знать, чтобы верно подобрать необходимый SFP-модуль и "завести" линию связи.

• Тип излучателя. Параметр, который указывают не все производители. В большинстве случаев излучателем является лазерный диод, который зависит от мощности, узкополосности и от типа волокна. 

• Количество оптических портов. 1 порт - работают в "паре", в таком SFP-модуле по одному волокну происходит передача в 2-х разных направлениях на 2-х рабочих длинах волн. 2 порта - в одном находится оптический излучатель (Tx, Transmitter), в другом фотоприемник (Rx, Receiver), используют 1 длину волны, а передача происходит в 2-х разных направлениях.

• Тип волокна. Тут всё просто. Разделяют одномодовые (SM - single mode) и многомодовые (multi mode).

• Тип оптического разъёма. Самые популярные SFP-модули имеют гнездо под разъём LC, в одноволоконных часто используют - SC.

• Ширина спектральной линии. Важный параметр, который зависит от типа излучателя. Чем больше ширина спектральной линии, тем больше суммарная хроматическая дисперсия в линии.

• Коэффициент подавления боковых мод. Этот параметр относится только к лазерам DFB и EML и показывает разницу в дБ амплитуды первой боковой моды по отношению к амплитуде центральной продольной.

• Центральная длина волны. По ней передается наибольшая мощность излучения.

• Мощность излучателя. В спецификациях от производителей указывают в основном максимальное и минимальное значение. Считаем среднюю мощность и учитываем её пр расчете оптического бюджета всей линии.

• Глаз-диаграмма. Это графическое представление цифрового сигнала, которое позволяет оценить качество передачи.

• Чувствительность фотоприемника. Это минимальный уровень мощности, который может принимать фотоприемник, при котором заданное значение коэффициента ошибок не превышает допустимую норму.

• Уровень перегрузки. Это максимальный уровень мощности, который можно передавать на фотоприемник.

• Потери на отражение. Этот параметр показывает, на сколько дБ сигнал, отраженный от порта приемника, ниже уровня сигнала, подаваемого на этот порт.

• Динамический диапазон. Показывает в дБ, какие потери мощности сигнала можно допустить без потери качества передаваемой информации.

Это не все параметры, которые можно отследить и учитывать в выборе SFP. Не стоит забывать про температуру эксплуатации и условия при которых модуль будет функционировать.