Hạ tầng quang chủ động: các thiết bị chiếu sáng, khuếch đại, chuyển mạch và theo dõi sợi quang

Một liên kết sợi quang chỉ là thủy tinh thụ động nằm giữa hai đầu chủ động. Mọi thứ có nguồn điện trên đường quang — các transceiver ở hai đầu, media converter và transponder, bộ khuếch đại và bộ tái tạo ở giữa, ROADM, OLT và ONU của PON, switch bảo vệ, cùng các thiết bị giám sát theo dõi tất cả những thứ đó — chính là hạ tầng quang chủ động. Nó chuyển đổi bit thành ánh sáng và ngược lại, khôi phục những gì hạ tầng thụ động đã lấy đi, chọn đường đi, và báo cáo liên kết đang hoạt động ra sao. Phần này đặt các thành phần đó vào đúng vị trí trên liên kết, cho thấy chúng tương tác với hạ tầng thụ động như thế nào, và dẫn tới chuyên mục transceiver, nơi bản thân module — form factor, bộ nhớ, chẩn đoán, tính tương thích — được trình bày chi tiết.

Thụ động và chủ động: hai nửa của một liên kết

	Hạ tầng thụ động	Hạ tầng chủ động
Là gì	sợi quang, cáp, đầu nối, mối hàn, bộ chia quang, bộ lọc, măng xông, hộp phối quang	transceiver, cổng host, media converter, transponder, bộ khuếch đại, ROADM, OLT/ONU, switch bảo vệ, thiết bị giám sát
Cần nguồn điện	không	có — và cần ắc quy dự phòng tại các trạm không người trực
Tác động lên ánh sáng	làm suy hao, phản xạ, tán sắc, định tuyến theo bước sóng	tạo ra, phát hiện, khuếch đại, tái tạo, chuyển mạch, đo lường
Tuổi thọ	25–40 năm	5–15 năm (laser lão hóa, linh kiện điện tử trở nên lỗi thời)
Kiểu hỏng hóc	suy giảm chậm, đứt đột ngột	mất điện, laser hết tuổi thọ, firmware, quá nhiệt
Quản lý	hồ sơ và các phép đo định kỳ	đo từ xa trực tiếp, báo động, phần mềm
Chi tiết	Hạ tầng thụ động	phần này

Sơ đồ các thành phần chủ động

Thành phần	Vai trò	Vị trí trên liên kết	Đọc thêm
Transceiver (SFP, QSFP, OSFP …)	chuyển đổi các làn điện thành ánh sáng và ngược lại; laser, photodiode, driver, DSP và chẩn đoán đều nằm trong một module cắm	hai đầu liên kết, bên trong switch, router, NIC, cổng OLT hoặc transponder	Transceiver trong liên kết, Transceiver là gì
Cổng host	cấp nguồn cho module, kết cuối các làn điện, chạy MAC/PCS, đọc dữ liệu chẩn đoán	switch, router, NIC máy chủ	Cổng và uplink, Cổng NIC và PCIe
Media converter, bộ lặp OEO	chuyển đổi đồng ↔ quang hoặc quang ↔ quang mà không cần switch; tái tạo 2R	hai đầu của các liên kết nhỏ, kéo dài một cổng đồng qua sợi quang	Thiết bị truyền dẫn và truy nhập
Transponder, muxponder	ánh xạ tín hiệu khách hàng dạng xám sang một bước sóng DWDM có màu, thường kèm đóng khung OTN và FEC; gộp nhiều tín hiệu khách hàng lại	các trạm đầu cuối DWDM	như trên; Thiết kế mạng DWDM và OTN
Bộ khuếch đại quang (EDFA, Raman, SOA)	khôi phục công suất bị mất trong sợi quang mà không động đến dữ liệu	booster sau bộ ghép kênh, khuếch đại trên tuyến ở mỗi 80–120 km, tiền khuếch đại trước bộ tách kênh	Bộ khuếch đại và tái tạo tín hiệu
Bộ tái tạo (OEO, 3R)	thu, tái định thời, tái tạo dạng sóng và tái phát — đặt lại nhiễu và tán sắc	những nơi chỉ khuếch đại không còn cho đủ OSNR	như trên
ROADM, WSS, switch quang	thêm, tách và định tuyến lại bước sóng theo từng cổng	các nút DWDM có nhiều hơn hai hướng	Thiết bị truyền dẫn và truy nhập, Thành phần DWDM
Switch bảo vệ quang	chuyển lưu lượng sang sợi quang hoặc đường dự phòng trong dưới 50 ms	các liên kết có bảo vệ, mạng vòng ring	như trên
OLT và ONU/ONT của PON	đầu trung tâm và các đầu thuê bao của một cấu trúc hình cây điểm-đa điểm	tổng đài trung tâm và cơ sở khách hàng	như trên; Cách PON hoạt động
Module bù tán sắc	triệt tiêu tán sắc màu — dùng sợi quang thụ động hoặc cách tử, nhưng được đặt cùng các bộ khuếch đại	các trạm khuếch đại của tuyến 10G/40G thế hệ cũ	Tán sắc và băng thông
Thiết bị giám sát (DDM, OSC, OCM, RFTS, cổng OTDR)	đo công suất, phổ tín hiệu, sự kiện trên sợi quang; mang dữ liệu quản lý giữa các trạm	mọi thành phần chủ động; có khối chuyên dụng tại các trạm trên tuyến	Giám sát và quản lý
Nguồn điện và môi trường	−48 V DC, AC, ắc quy, làm mát, tủ thiết bị và nhà trạm	mọi trạm chủ động, kể cả tủ ngoài đường phố và cột	Thiết bị truyền dẫn và truy nhập

Decibel đến từ đâu và mất đi đâu

Giai đoạn	Thụ động hay chủ động	Ảnh hưởng đến quỹ công suất
Bộ phát (laser)	chủ động	đặt công suất phát: −8 … +4 dBm đối với module cắm, lên đến +23 dBm sau một booster
Đầu nối, mối hàn, sợi quang, bộ chia quang, bộ lọc	thụ động	mỗi loại lấy đi 0,05–20 dB; đây chính là suy hao hạ tầng (Quỹ công suất tuyến)
Bộ khuếch đại	chủ động	bổ sung 15–30 dB độ khuếch đại và một chút nhiễu; quỹ công suất trở thành quỹ OSNR
Tán sắc, PMD, phi tuyến	vật lý thụ động	gây mức phạt tính bằng dB hoặc giới hạn cứng về cự ly; DSP trong module coherent bù trừ chúng bằng điện
Bộ thu (photodiode, TIA, CDR/DSP, FEC)	chủ động	quyết định độ nhạy (−14 … −30 dBm) và mức quá tải (+3 … −7 dBm)
Bộ tái tạo	chủ động	đặt lại mọi thứ; một liên kết mới bắt đầu

Một liên kết được thiết kế theo quỹ công suất (khi không khuếch đại: bộ phát trừ bộ thu, so với suy hao hạ tầng) hoặc theo quỹ OSNR (khi có khuếch đại: nhiễu tích lũy qua các đoạn, so với yêu cầu của bộ thu); chính các thành phần chủ động quyết định dùng cách nào (Bộ khuếch đại và tái tạo tín hiệu).

Quyền sở hữu và ranh giới phân định

Mô hình	Khách hàng nhận được gì	Thành phần chủ động khách hàng sở hữu
Sợi quang tối (dark fibre)	một cặp sợi quang giữa hai hộp phối quang	tất cả — transceiver, bộ khuếch đại, thiết bị giám sát
Bước sóng đã chiếu sáng (lit wavelength)	một kênh DWDM trên hệ thống tuyến của nhà cung cấp; là “black link” theo ITU-T G.698.2 với công suất và tán sắc quy định tại điểm phân định	các transceiver hoặc transponder ở hai đầu
Dịch vụ Ethernet hoặc OTN được quản lý	một cổng đi kèm thỏa thuận mức dịch vụ	không có thành phần quang nào; transceiver của nhà cung cấp đấu trực tiếp với transceiver của khách hàng
PON	một ONU tại cơ sở khách hàng	ONU đó (hoặc một ONU dạng que cắm trong switch của khách hàng)
Mạng riêng	tất cả	tất cả

Điểm phân định là nơi trách nhiệm về hạ tầng và trách nhiệm về thiết bị chủ động gặp nhau: nhà cung cấp cam kết một khoảng công suất và một mức suy hao; module của khách hàng phải phù hợp với khoảng đó (Cấu trúc mạng sợi quang).

Vòng đời của hạ tầng chủ động

Khía cạnh	Thực tế
Tuổi thọ sử dụng	laser 10–20 năm, module cắm được thay theo từng thế hệ tốc độ (5–7 năm), hệ thống tuyến 10–15 năm
Dấu hiệu lão hóa	dòng phân cực laser tăng dần ở công suất không đổi, hiệu suất bơm của bộ khuếch đại giảm dần, quạt bị mòn (Dòng phân cực Tx và lão hóa laser)
Phụ thuộc nguồn điện	một trạm mất điện cũng coi như đứt sợi quang; ắc quy dùng được 4–8 giờ tại các trạm khuếch đại và OLT, máy phát điện cho thời gian dài hơn
Firmware	module, host và hệ thống tuyến đều có firmware; nâng cấp firmware có thể làm thay đổi tính tương thích (Ma trận tương thích và firmware)
Linh kiện dự phòng	5–10 % số module theo từng loại, card bơm của bộ khuếch đại, quạt và bộ nguồn (Bảo trì và khôi phục)
An toàn	Class 1 ở module cắm, Class 3B/4 ở bộ khuếch đại — phía chủ động quyết định mức độ nguy hiểm (An toàn và thao tác)
Tính tương thích	việc mã hóa nhà sản xuất giữa module và host là vấn đề riêng của phía chủ động, hạ tầng thụ động không bao giờ gặp phải (Khóa nhà sản xuất)

Chuyên mục transceiver còn tiếp tục ở đâu

Chủ đề	Tài liệu
Transceiver là gì và đã phát triển ra sao	Transceiver là gì
Các form factor từ GBIC đến OSFP	So sánh các form factor
Bên trong module: laser, bộ thu, DSP, firmware	Tổng quan về thành phần
Bản đồ bộ nhớ và giao diện quản lý	Đặc tả kỹ thuật
Chẩn đoán số và giám sát	Kiến thức cơ bản về DDM, Giám sát
Tính tương thích với host	Khóa nhà sản xuất, Xác minh thiết bị quang
Khi liên kết không lên được	Không có liên kết, Chỉ mục triệu chứng

Trong CodingBox

CodingBox là một bàn thử dành cho thành phần chủ động nhỏ nhất: nó cấp nguồn cho một transceiver bên ngoài host, đọc thông tin nhận dạng, khả năng và dữ liệu chẩn đoán của nó, và cho phép bạn kiểm tra module trước khi module gặp sợi quang và cổng host. Mọi điều phần này nói về công suất phát, bước sóng, giới hạn của bộ thu và chẩn đoán đều được đọc từ chính bộ nhớ của module, trên các màn hình Check và DDM (Check transceiver, DDM trong ứng dụng).

Nếu bạn phát hiện thông tin chưa chính xác hoặc lỗi trong bài viết này, hãy chọn đoạn liên quan và nhấn Ctrl+Enter để .