โครงสร้างพื้นฐานออปติคัลแบบแอกทีฟ: สิ่งที่ส่งแสง ขยายสัญญาณ สลับเส้นทาง และตรวจติดตามใยแก้วนำแสง
ลิงก์ใยแก้วนำแสงคือแก้วแบบพาสซีฟที่เชื่อมระหว่างปลายทั้งสองด้านที่เป็นแอ็กทีฟ ทุกสิ่งในเส้นทางแสงที่มีไฟเลี้ยง ได้แก่ ทรานซีฟเวอร์ที่ปลายทั้งสองด้าน มีเดียคอนเวอร์เตอร์และทรานสปอนเดอร์ ตัวขยายสัญญาณและรีเจนเนอเรเตอร์ตรงกลาง ROADM, OLT และ ONU ของ PON, สวิตช์ป้องกัน และตัวตรวจติดตามที่เฝ้าดูทั้งหมดนี้ คือโครงสร้างพื้นฐานเชิงแสงแบบแอ็กทีฟ มันแปลงบิตเป็นแสงและแปลงกลับ ฟื้นฟูสิ่งที่โครงสร้างพาสซีฟพรากไป เลือกเส้นทาง และรายงานสถานะการทำงานของลิงก์ หมวดนี้วางองค์ประกอบเหล่านั้นลงบนลิงก์ แสดงวิธีที่องค์ประกอบเหล่านั้นมีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างพาสซีฟ และชี้ไปยังหมวดทรานซีฟเวอร์ ซึ่งกล่าวถึงตัวโมดูลเอง ได้แก่ ฟอร์มแฟกเตอร์ หน่วยความจำ การวินิจฉัย ความเข้ากันได้ อย่างละเอียดลึกซึ้ง
พาสซีฟและแอ็กทีฟ: สองด้านของลิงก์
| โครงสร้างพื้นฐานแบบพาสซีฟ | โครงสร้างพื้นฐานแบบแอ็กทีฟ | |
|---|---|---|
| คืออะไร | ใยแก้วนำแสง, สายเคเบิล, คอนเนกเตอร์, จุดเชื่อม, สปลิตเตอร์, ฟิลเตอร์, กล่องต่อสาย, แผงเชื่อมต่อ | ทรานซีฟเวอร์, พอร์ตโฮสต์, มีเดียคอนเวอร์เตอร์, ทรานสปอนเดอร์, ตัวขยายสัญญาณ, ROADM, OLT/ONU, สวิตช์ป้องกัน, ตัวตรวจติดตาม |
| ต้องการไฟเลี้ยง | ไม่ต้อง | ต้องการ และต้องมีแบตเตอรี่สำรองที่สถานีไร้คนประจำ |
| สิ่งที่ทำกับแสง | ลดทอนสัญญาณ, สะท้อนแสง, ทำให้เกิดดิสเพอร์ชัน, กำหนดเส้นทางตามความยาวคลื่น | สร้างแสง, ตรวจจับแสง, ขยายสัญญาณ, ฟื้นฟูสัญญาณ, สลับสัญญาณ, ตรวจวัด |
| อายุการใช้งาน | 25–40 ปี | 5–15 ปี (เลเซอร์เสื่อมสภาพตามอายุ อิเล็กทรอนิกส์ล้าสมัย) |
| รูปแบบความล้มเหลว | การเสื่อมสภาพแบบค่อยเป็นค่อยไป, การขาดแบบฉับพลัน | ไฟเลี้ยง, เลเซอร์หมดอายุการใช้งาน, เฟิร์มแวร์, ความร้อนสูงเกิน |
| การจัดการ | บันทึกและการทดสอบตามรอบเวลา | โทรมาตรสด, อะลาร์ม, ซอฟต์แวร์ |
| รายละเอียด | โครงสร้างพาสซีฟ | หมวดนี้ |
แผนที่องค์ประกอบแอ็กทีฟ
| องค์ประกอบ | บทบาท | ตำแหน่งบนลิงก์ | อ่านเพิ่มเติม |
|---|---|---|---|
| ทรานซีฟเวอร์ (SFP, QSFP, OSFP …) | แปลงเลนไฟฟ้าเป็นแสงและแปลงกลับ รวมเลเซอร์, โฟโตไดโอด, ไดรเวอร์, DSP และวงจรวินิจฉัยไว้ในอุปกรณ์ถอดเสียบตัวเดียว | ปลายทั้งสองด้าน, ภายในสวิตช์, เราเตอร์, NIC, OLT หรือพอร์ตทรานสปอนเดอร์ | ทรานซีฟเวอร์ในลิงก์, ทรานซีฟเวอร์คืออะไร |
| พอร์ตโฮสต์ | จ่ายไฟให้โมดูล ปิดปลายเลนไฟฟ้า รัน MAC/PCS อ่านค่าการวินิจฉัย | สวิตช์, เราเตอร์, NIC ของเซิร์ฟเวอร์ | พอร์ตและอัปลิงก์, พอร์ต NIC และ PCIe |
| มีเดียคอนเวอร์เตอร์, รีพีตเตอร์ OEO | แปลงสัญญาณทองแดง ↔ ใยแก้วนำแสง หรือใยแก้วนำแสง ↔ ใยแก้วนำแสง โดยไม่ต้องใช้สวิตช์ เป็นการรีเจนเนอเรชันแบบ 2R | ปลายของลิงก์ระยะสั้น, การขยายพอร์ตทองแดงผ่านใยแก้วนำแสง | อุปกรณ์ทรานสปอร์ตและการเข้าถึง |
| ทรานสปอนเดอร์, มักซ์ปอนเดอร์ | แปลงสัญญาณไคลเอนต์แบบเกรย์ให้เป็นความยาวคลื่น DWDM แบบมีสี มักมาพร้อมการใส่เฟรม OTN และ FEC รวมสัญญาณไคลเอนต์หลายช่องเข้าด้วยกัน | สถานีปลายทาง DWDM | เช่นเดียวกัน; การออกแบบเครือข่าย DWDM และ OTN |
| ตัวขยายสัญญาณแสง (EDFA, Raman, SOA) | ฟื้นฟูกำลังที่สูญเสียไปในใยแก้วนำแสงโดยไม่แตะข้อมูล | บูสเตอร์หลังมัลติเพล็กเซอร์, อินไลน์ทุก 80–120 km, ตัวขยายสัญญาณก่อน ก่อนดีมัลติเพล็กเซอร์ | ตัวขยายสัญญาณและการรีเจนเนอเรชัน |
| รีเจนเนอเรเตอร์ (OEO, 3R) | รับสัญญาณ ปรับจังหวะเวลาใหม่ ปรับรูปคลื่นใหม่ และส่งสัญญาณใหม่ พร้อมรีเซ็ตสัญญาณรบกวนและดิสเพอร์ชัน | จุดที่การขยายสัญญาณเพียงอย่างเดียวไม่สามารถให้ OSNR เพียงพอได้อีกต่อไป | เช่นเดียวกัน |
| ROADM, WSS, สวิตช์เชิงแสง | เพิ่ม, ลด และเปลี่ยนเส้นทางความยาวคลื่นตามพอร์ต | โหนด DWDM ที่มีมากกว่าสองทิศทาง | อุปกรณ์ทรานสปอร์ตและการเข้าถึง, องค์ประกอบ DWDM |
| สวิตช์ป้องกันเชิงแสง | สลับทราฟฟิกไปยังใยแก้วนำแสงหรือเส้นทางสำรองภายในเวลาไม่ถึง 50 ms | ลิงก์ที่มีการป้องกัน, ริง | เช่นเดียวกัน |
| OLT และ ONU/ONT ของ PON | ปลายด้านหัวและปลายด้านผู้ใช้บริการของโครงสร้างต้นไม้แบบจุดต่อหลายจุด | ชุมสายกลางและสถานที่ของลูกค้า | เช่นเดียวกัน; PON ทำงานอย่างไร |
| โมดูลชดเชยดิสเพอร์ชัน | หักล้างดิสเพอร์ชันแบบโครมาติก เป็นใยแก้วนำแสงหรือเกรตติงแบบพาสซีฟ แต่ติดตั้งไว้ร่วมกับตัวขยายสัญญาณ | สถานีตัวขยายสัญญาณของสายรุ่นเก่าแบบ 10G/40G | ดิสเพอร์ชันและแบนด์วิดท์ |
| ตัวตรวจติดตาม (DDM, OSC, OCM, RFTS, พอร์ต OTDR) | ตรวจวัดกำลัง, สเปกตรัม, เหตุการณ์ในใยแก้วนำแสง นำข้อมูลการจัดการส่งระหว่างสถานี | องค์ประกอบแอ็กทีฟทุกตัว, หน่วยเฉพาะที่สถานีบนสาย | การตรวจติดตามและการจัดการ |
| ไฟเลี้ยงและสภาพแวดล้อม | −48 V DC, AC, แบตเตอรี่, ระบบระบายความร้อน, ตู้และห้องอุปกรณ์ | ทุกสถานีแอ็กทีฟ รวมถึงตู้ริมถนนและเสา | อุปกรณ์ทรานสปอร์ตและการเข้าถึง |
เดซิเบลมาจากไหนและหายไปไหน
| สเตจ | พาสซีฟหรือแอ็กทีฟ | ผลต่องบประมาณกำลังแสง |
|---|---|---|
| ตัวส่ง (เลเซอร์) | แอ็กทีฟ | กำหนดกำลังส่งออก: −8 … +4 dBm สำหรับอุปกรณ์ถอดเสียบ สูงสุดถึง +23 dBm หลังบูสเตอร์ |
| คอนเนกเตอร์, จุดเชื่อม, ใยแก้วนำแสง, สปลิตเตอร์, ฟิลเตอร์ | พาสซีฟ | แต่ละตัวกินไป 0.05–20 dB คือการสูญเสียในสาย (งบประมาณลิงก์) |
| ตัวขยายสัญญาณ | แอ็กทีฟ | เพิ่มเกน 15–30 dB และสัญญาณรบกวนเล็กน้อย งบประมาณจะกลายเป็นงบประมาณ OSNR |
| ดิสเพอร์ชัน, PMD, ความไม่เชิงเส้น | ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์แบบพาสซีฟ | เป็นค่าปรับลดในหน่วย dB หรือขีดจำกัดตายตัวต่อระยะส่ง DSP ในโมดูลโคฮีเรนต์จะชดเชยค่านี้ด้วยวิธีทางไฟฟ้า |
| ตัวรับ (โฟโตไดโอด, TIA, CDR/DSP, FEC) | แอ็กทีฟ | กำหนดความไว (−14 … −30 dBm) และโอเวอร์โหลด (+3 … −7 dBm) |
| รีเจนเนอเรเตอร์ | แอ็กทีฟ | รีเซ็ตทุกอย่าง ลิงก์ใหม่เริ่มต้นขึ้น |
ลิงก์หนึ่งจะถูกออกแบบเป็นงบประมาณกำลังแสง (แบบไม่ขยายสัญญาณ: ตัวส่งลบด้วยตัวรับ เทียบกับการสูญเสียในสาย) หรือเป็นงบประมาณ OSNR (แบบขยายสัญญาณ: สัญญาณรบกวนที่สะสมตลอดทุกสแปน เทียบกับสิ่งที่ตัวรับต้องการ) องค์ประกอบแอ็กทีฟเป็นตัวกำหนดว่าจะใช้แบบไหน (ตัวขยายสัญญาณและการรีเจนเนอเรชัน)
ความเป็นเจ้าของและจุดแบ่งเขตความรับผิดชอบ
| รูปแบบ | สิ่งที่ลูกค้าได้รับ | องค์ประกอบแอ็กทีฟที่ลูกค้าเป็นเจ้าของ |
|---|---|---|
| ใยแก้วนำแสงมืด | คู่ใยแก้วนำแสงระหว่างแผงเชื่อมต่อสองแผง | ทุกอย่าง ได้แก่ ทรานซีฟเวอร์, ตัวขยายสัญญาณ, การตรวจติดตาม |
| ความยาวคลื่นที่เปิดใช้งานแล้ว | ช่องสัญญาณ DWDM หนึ่งช่องบนระบบสายของผู้ให้บริการ คือ “แบล็กลิงก์” (black link) ตามมาตรฐาน ITU-T G.698.2 ที่กำหนดค่ากำลังและดิสเพอร์ชันไว้ที่จุดแบ่งเขต | ทรานซีฟเวอร์หรือทรานสปอนเดอร์ที่ปลายทั้งสองด้าน |
| บริการ Ethernet หรือ OTN แบบมีการจัดการ | พอร์ตพร้อมข้อตกลงระดับบริการ | ไม่มีส่วนเชิงแสงใด ๆ ทรานซีฟเวอร์ของผู้ให้บริการเชื่อมต่อตรงข้ามกับทรานซีฟเวอร์ของลูกค้า |
| PON | ONU ที่สถานที่ของลูกค้า | ONU (หรือ ONU แบบสติ๊กในสวิตช์ของลูกค้า) |
| เครือข่ายของตนเอง | ทุกอย่าง | ทุกอย่าง |
จุดแบ่งเขตคือจุดที่ความรับผิดชอบด้านโครงสร้างสายและด้านแอ็กทีฟมาบรรจบกัน: ผู้ให้บริการรับประกันช่วงกำลังและค่าการสูญเสียค่าหนึ่ง โมดูลของลูกค้าต้องรองรับค่าดังกล่าวได้ (โทโพโลยีเครือข่ายใยแก้วนำแสง)
วงจรชีวิตของโครงสร้างพื้นฐานแอ็กทีฟ
| ประเด็น | ความเป็นจริง |
|---|---|
| อายุการใช้งาน | เลเซอร์ 10–20 ปี อุปกรณ์ถอดเสียบเปลี่ยนตามแต่ละรุ่นอัตราเร็ว (5–7 ปี) ระบบสาย 10–15 ปี |
| ลักษณะบ่งชี้การเสื่อมสภาพตามอายุ | ไบอัสเลเซอร์สูงขึ้นที่กำลังคงที่, ประสิทธิภาพปั๊มของตัวขยายสัญญาณลดลง, พัดลมสึกหรอ (ไบอัส Tx และการเสื่อมสภาพของเลเซอร์) |
| การพึ่งพาไฟเลี้ยง | สถานีที่ไม่มีไฟเลี้ยงก็เหมือนใยแก้วนำแสงขาด มีแบตเตอรี่สำรอง 4–8 ชั่วโมงที่สถานีตัวขยายสัญญาณและ OLT และเครื่องปั่นไฟสำหรับระยะเวลานานกว่านั้น |
| เฟิร์มแวร์ | โมดูล, โฮสต์ และระบบสายต่างก็มีเฟิร์มแวร์ การอัปเกรดอาจเปลี่ยนความเข้ากันได้ (ตารางความเข้ากันได้และเฟิร์มแวร์) |
| อะไหล่สำรอง | โมดูล 5–10% ต่อชนิด, การ์ดปั๊มของตัวขยายสัญญาณ, พัดลม และแหล่งจ่ายไฟ (การบำรุงรักษาและการกู้คืน) |
| ความปลอดภัย | คลาส 1 ที่อุปกรณ์ถอดเสียบ คลาส 3B/4 ที่ตัวขยายสัญญาณ ฝั่งแอ็กทีฟเป็นตัวกำหนดระดับอันตราย (ความปลอดภัยและการดูแลรักษา) |
| ความเข้ากันได้ | การเขียนโค้ดของผู้ผลิตในโมดูลและโฮสต์เป็นปัญหาฝั่งแอ็กทีฟที่โครงสร้างสายไม่มีวันเจอ (การล็อกผู้ผลิต) |
หมวดทรานซีฟเวอร์มีเนื้อหาต่อที่ใด
| หัวข้อ | เนื้อหา |
|---|---|
| ทรานซีฟเวอร์คืออะไรและมีวิวัฒนาการอย่างไร | ทรานซีฟเวอร์คืออะไร |
| ฟอร์มแฟกเตอร์ตั้งแต่ GBIC ถึง OSFP | เปรียบเทียบฟอร์มแฟกเตอร์ |
| ภายในโมดูล: เลเซอร์, ตัวรับ, DSP, เฟิร์มแวร์ | ภาพรวมองค์ประกอบ |
| แผนผังหน่วยความจำและอินเทอร์เฟซการจัดการ | ข้อกำหนดทางเทคนิค |
| การวินิจฉัยแบบดิจิทัลและการตรวจติดตาม | พื้นฐาน DDM, การตรวจติดตาม |
| ความเข้ากันได้กับโฮสต์ | การล็อกผู้ผลิต, การตรวจสอบยืนยันออปติก |
| เมื่อลิงก์ไม่ขึ้น | ไม่มีลิงก์, ดัชนีอาการ |
ใน CodingBox
CodingBox คือโต๊ะทดสอบสำหรับองค์ประกอบแอ็กทีฟที่เล็กที่สุด: จ่ายไฟให้ทรานซีฟเวอร์ภายนอกโฮสต์ อ่านข้อมูลระบุตัวตน ความสามารถ และค่าการวินิจฉัยของมัน และให้คุณตรวจสอบโมดูลได้ก่อนที่มันจะไปเชื่อมกับใยแก้วนำแสงและพอร์ตของโฮสต์ ทุกสิ่งที่หมวดนี้กล่าวถึงเรื่องกำลังส่งออก ความยาวคลื่น ขีดจำกัดของตัวรับ และการวินิจฉัย ล้วนอ่านมาจากหน่วยความจำของโมดูลเองบนหน้าจอ Check และ DDM (Check transceiver, DDM ในแอป)