СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2013

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ветствиисостандартом10GBASE Tобес печиваетсяпередачаданныхнарасстоя ния от 55 до 100 м, но из за сложной об работки сигналов потребляется от 8 до 15 Вт на каждый порт. Если рассмотреть стандарт, всоответствиискоторымобес печиваетсяпередачаданныхнарасстоя ние порядка 30 м, то такое соединение будет потреблять не менее 4 Вт на каж дый порт. Применение стандартов со провождаетсявысокимэнергопотребле нием, существеннымувеличениемстои мости обслуживания соединений, а также вынуждает разработчиков умень шать плотность размещения портов на переднихпанеляхинтерфейсов.Напри мер, энергопотребление в диапазоне 8–15 Вт на каждый порт ограничивает плотностьразмещенияпортовдо8штук (именее)натойжеплощади, накоторой можно разместить до 48 портов, приме няя стандарт 1000 BASE T или 1G соеди нение, но уже на базе оптоволокна. Сегодня разработчики используют медныелиниисвязидляпередачисигна ловвосновномнарасстояниядо10м.На расстояниях, превышающих 10 м, на пример для 10 гигабитных приложе ний, надо выбирать оптоволоконные системы связи [1–3]. Обусловлено это тем, чтооптоволоконные системысвязи имеют ряд существенныхпреимуществ не только перед системами с медным кабелем, ноиперед системами, исполь зующими витую пару. К таким преиму ществам относятся: широкая полоса пропускания (несущая частота состав ляет 1014 Гц, что позволяет увеличить потокпередаваемых данныхпоодному оптоволокну до нескольких терабит в секунду); малое затухание световогосиг нала в волокне (0,2–0,3 дБна длине вол ны1,55мкмврасчётена1км, чтопозво ляет строить линиипротяжённостьюдо 100 км); высокая защита от помех (ди электрический материал, из которого изготавливается оптоволокно, делает его невосприимчивым к электромаг нитным помехам); недоступность для несанкционированногоиспользования. В отличие от медных интерфейсов оптоволокно практическине имеет по терь. Так, несколько одномодовых оп товолокон (MMF) имеютпотери3дБ/км и 1 дБ/км при длинах волн 850 нм и 1300 нм соответственно. Одномодовое волокно (SMF) имеет потери 0,4 дБ/кми 0,25 дБ/км при длинах волн 1300 нм и 1550 нм соответственно. Из за большо гоядра (50мкм)MMF являетсяменее до рогостоящим, чемSMF (9мкм)иоблада ет пропускной способностью 2 Гбит/с. SMF дороже, но имеет большую пропу скнуюспособность100Гбит/с. Вкачест ве источника света вMMF используется обычный светоизлучающий диод или поверхностно излучающийлазерс вер тикальным резонатором. MMF обычно применяется для передачи данных на расстоянияменьше 1 км, а SMF–для пе редачи данных на расстояния от 1 км до тысяч км. В отличие от медной элек трической связи энергопотребление и нестабильность оптической линии яв ляютсяотносительнонезависимымиот расстояния. Кроме того, оптический сигнал устойчив к электрическимпоме хам, отсутствуют амплитудные помехи. В случае использования мультиплекси рования с разделениемпо длине волны несколько каналовмогут быть реализо ванынаодномоптоволоконномканале, что позволяет снизить стоимость. Для построения высокопроизводи тельных системпередачиданныхреко мендуется применять многоканальные оптоволоконные соединения. Ониобес печивают необходимую низкую плот ностьоптическихволокон, приемлемые размеры кабелей и решают проблему «затора каналов», характерную для од ноканальных соединений. Из существу ющихсредствпередачиданныхпомно гоканальным оптоволоконным соеди нениям наиболее распространённым является активный оптический кабель. Разработчикимногоканальныхоптово локонных соединений стремятся полу читьвысокуюплотностьканаловприниз комуровнепотерьиперекрёстныхпомех. Уровень перекрёстных помех, т.е. макси мальнаясилавлиянияканаловдругнадру га,определяетсяхарактеристикамиопти ческихволоконирасстояниямимеждуни ми.Очевидно,чточембольшерасстояние междуоптическимиволокнами,теммень ше плотность многоканального оптово локонногосоединения.Уровеньпотерьза виситотхарактеристикоптическихволо конидальностипередачисигнала. Таким образом, при проектировании многока нального оптоволоконного соединения важно учитывать и оптимизировать все перечисленныевышепараметры. В настоящее время появилась также тенденцияприменятьоптоволокновмес то медных проводников для передачи данных на расстояния менее 10 м, что позволяет преодолеть недостатки, при сущие медной электрической связи. Структурированныекабельныесистемы связидля10 гигабитныхприложенийна расстояниях до 90 м в фиксированном сегменте и до 100 м в канале успешно реализуются в оптоволоконной среде, что подтверждено стандартами TIA/ EIA 568 C и ISO/IEC11801. Существующее разнообразие опти ческих интерфейсов, использующих в транспортных сетях оптоволоконные кабельные системы связи, обусловлено развитием технологий передачи дан ных и внедрением новых компонен тов: перестраиваемых лазеров; опти ческих усилителей; компактных ком пенсаторов дисперсии; процессоров FEC и т.д. В качестве стандартов на оп тические интерфейсы применяются рекомендации ITU T и IEEE 802.3. Оп тические интерфейсы можно разде лить на три группы (см. рис. 2): 1. Одноканальные – обеспечивающие передачу данных только на одной оптической частоте (G.955, G.957, G.691, G.693, IEEE 802.3 u,z); 69 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2013 Рис. 3. FPGA с оптическим интерфейсом Мульти- сервисная платформа предостав- ления услуг (MSPP) Передача 100G-400G Ethernet FPGA Маршру- тизатор Сервис- провайдер FPGA 10 G 10 G Мульти- сервисный узел доступа (MSAN) Доступ Беспроводной Фиксированный Блокировка FPGA 10 G 10 G Маршрутизатор/ коммутатор Приёмо- передающий блок FPGA FPGA Рис. 4. Схема связи FPGA с трансиверами в оптическом интерфейсе ©СТА-ПРЕСС