eng
Активные компоненты ВОЛС для диапазона 10 Гбит/c должны тщательно и всесторонне тестироваться и испытываться на надежность. Причина в том, что при таком трафике потери информации даже в течение короткого времени могут быть значительными как в моральном, так и стоимостном исчислении.
Теги: active components of fiber-optic communication lines reliability tests активные компоненты волс испытания надежность
Развитие волоконно-оптических технологий, начавшееся с середины прошлого века, определялось в первую очередь потребностями телекоммуникационных задач. Существенные успехи в создании оптического волокна, обладающего низкими значениями собственного затухания в сочетании с достаточной полосой пропускания, привели также к созданию ряда активных компонентов для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). В частности, это светодиоды и лазерные диоды с различными длинами излучаемых волн и выходной оптической мощностью, полупроводниковые фотоприемники излучения, а также интегральные приемники, в состав которых входит устройство предварительной обработки. Параллельно с созданием элементной базы активных компонентов для ВОЛС создавались и интегральные устройства для их обслуживания. К ним относятся устройства, которые осуществляют стабилизацию оптических параметров источников излучения и их модуляцию, а также различные усилители и средства дискретизации, используемые в приемниках излучения для ВОЛС.
Успехи развития этих направлений привели в конце прошлого века к доминированию волоконно-оптических технологий при реализации новых проектов телекоммуникационных услуг. К этому времени можно отнести и появление трансиверов, преобразующих электрические сигналы в оптические и наоборот.
Как правило, производители телекоммуникационного оборудования сами не занимаются разработкой и производством оптоэлектронных активных компонентов, а используют готовые модули, выпускаемые достаточно большим числом фирм. Стандартизация оптических и электрических интерфейсов позволяет использовать трансиверы различных производителей даже в рамках одного проекта. Трансиверы осуществляют обработку сигналов в различных протоколах и форматах. Первыми были созданы трансиверы, в которых модуляция оптического излучения осуществлялась путем изменения протекающего через светодиод тока.
В связи с увеличением скорости передачи информации (до 10 Гбит/c и более) и объемов транслируемого трафика в последние годы резко возросли требования к надежности телекоммуникационного оборудования. Это обусловлено тем, что задержка доставки или утрата информации приводит к существенным финансовым потерям и снижению конкурентных преимуществ провайдеров. Основное слабое звено ВОЛС – такие активные компоненты, как приемники, передатчики и тран-
сиверы. Требования к качеству, надежности, времени наработки на отказ существенно возрастают даже по отношению к моделям, работающим при скоростях передачи до 10 Гбит/c.
Существуют физические причины снижения качества оптоэлектронных компонентов. В наибольшей степени это относится к лазерным излучателям типа EML (Electroabsorption Modulated Laser). Они потребляют по цепям питания достаточно большую мощность и в связи с этим требуют дополнительного охлаждения. К этому можно добавить и существенное влияние механических, климатических и электростатических воздействий на параметры оптоэлектронных компонентов.
В числе наиболее распространенных компонентов можно выделить SFP-модули (Small Form-factor Pluggable). Область их применения – передача данных в телекоммуникационных сетях на скоростях выше 100 Мбит/с с использованием таких технологий, как Ethernet (100 Мбит/с, 1 Гбит/с), SDH (STM-1, STM4, STM-16) и Fiber Channel. Все модули стандартизованы по функциональным электрооптическим параметрам и по конструктивным размерам.
Большая потребность в волоконно-оптических трансиверах и их достаточно высокая цена вызвали высокую конкуренцию на этом рынке. Наряду с продукцией крупных производителей появилось много низкобюджетных предложений от малоизвестных фирм. Относительно невысокая стоимость этих изделий, по имеющейся у нас информации, обусловлена низким конструктивно-технологическим уровнем исполнения и даже вторичным использованием дорогостоящих комплектующих.
Многие конструктивно-технологические
недоработки были обнаружены в низко-
бюджетных WDM (Wavelength Division Multi-
plexing) SFP-модулях на 1,25 Гбит/с разных производителей. Тестирование модулей осуществлялось на стенде функционального контроля, в который входит многоцелевая измерительная платформа Yokogawa AQ2200. В тестах использовались псевдослучайные цифровые последовательности с соответствующими скоростями передачи. Параметры передающей и приемной частей измерялись раздельно и оформлялись в виде перечней электрооптических и оптоэлектронных величин. В результате испытаний отмечены недостаточно точная настройка режима работы лазерного диода, отсутствие заводской маркировки приемной и передающей частей тран-
сивера и нестабильность выходной оптической мощности.
Наибольший интерес вызывает надежность и качество получивших широкое распространение в последние три года трансиверов SFP+ и XFP для диапазонов 10 Гбит/c и выше. Их испытания проводятся в соответствии с требованиями таких международных стандартов и протоколов, как MIL-STD-883, MIL-STD-202, GR-468-CORE 5.20-18, MIL-STD-750D и ряда других. Эти стандарты определяют типы и условия испытаний:
механические воздействия – одиночные удары, вибрации, многократные удары, акустические шумы;
температурные воздействия – повышенная и пониженная температура, термоциклирование;
одновременное воздействие повышенной влажности и температуры;
воздействие различных полей – электростатических, магнитных и их комбинации.
Масштаб и условия испытаний, проводимых различными фирмами, могут отличаться. По-видимому, это связано с тем, что проведение таких исследований – процесс достаточно трудоемкий и затратный, а содержание испытательной базы под силу только крупным фирмам.
Автор исследовал различные стоимостные ниши современного рынка трансиверов. Наряду с низкобюджетными модулями исследовались и образцы компаний Optoway, НАТЕКС и Finisar. Основное внимание было уделено активным компонентам (передатчикам, приемникам, трансиверам) как наиболее сильно влияющим на качество и надежность систем с вязи. Определить происхождение активных компонентов низкобюджетных модулей не представилось возможным ввиду отсутствия заводской маркировки. Предприятия Optoway и Finisar используют полный цикл производства трансиверов, включая лазерные диоды и pin-фотодиоды. Качество производимых ими изделий не вызывают сомнения. Компания НАТЕКС в своих модулях использует активные компоненты фирм CyOptics (Avago Technologies) и Mitsubishi Semiconductor. Эти фирмы регулярно предоставляют результаты своих исследований в области качества и надежности. Результаты тестовых испытаний лазерных DFB (Distributed Feedback) модулей диапазона 10 Гбит/c фирмы CyOptics приведены в табл.1. Во всех испытаниях, кроме теста на ускоренное старение, исследовалось шесть модулей на длину волны 1310 нм с асферической и шесть модулей с шариковой линзой. В испытаниях на ускоренное старение тестировалось 12 модулей с асферической и 13 модулей с шариковой линзой.
При тестировании исследовались такие параметры, как пороговый ток лазерного диода, крутизна ватт-амперной характеристики и ток фотодиода обратной связи. Годным признавался образец, чьи параметры после испытаний менялись не более чем на 10%. Из представленных фирмой CyOptics протоколов испытаний следует, что изменение параметров всех тестируемых образцов соответствует установленным критериям годности.
Результаты испытаний своих изделий предоставил и другой крупный производитель активных компонентов данного скоростного диапазона – Mitsubishi Semiconductor (табл.2). Некоторую трудность представляет сравнение полученных результатов обоих производителей, так как ими используются различные стандарты и методики. Например, в материалах Mitsubishi Semiconductor отмечено, что четыре образца не прошли тест на воздействие электростатического потенциала 1500 В. По условиям этих же испытаний, приведенных CyOptics, использовался потенциал 500 В.
Несмотря на некоторое различие методик тестирования, качество изделий обоих фирм не вызывает сомнений. Конечно, существует и другая сторона исследований качества выпускаемой продукции – соответствие измеряемых электронно-оптических и оптоэлектронных параметров заявленным паспортным данным. Этот вопрос обсуждался ранее и здесь не рассматривается.
Появление трансиверов, использующих новые принципы функционирования и предназначенных для трансляции значительных объемов информации, должно сопровождаться и новыми подходами в оценке их надежности. При выборе номенклатуры волоконно-оптических модулей, используемых во вновь разрабатываемых системах передачи информации, важно иметь подтвержденные результаты испытаний, проведение которых по силам только достаточно крупным производителям. Надежность изделий отражается не только на их цене, но и на стоимости последующего сервисного обслуживания. ▪
Успехи развития этих направлений привели в конце прошлого века к доминированию волоконно-оптических технологий при реализации новых проектов телекоммуникационных услуг. К этому времени можно отнести и появление трансиверов, преобразующих электрические сигналы в оптические и наоборот.
Как правило, производители телекоммуникационного оборудования сами не занимаются разработкой и производством оптоэлектронных активных компонентов, а используют готовые модули, выпускаемые достаточно большим числом фирм. Стандартизация оптических и электрических интерфейсов позволяет использовать трансиверы различных производителей даже в рамках одного проекта. Трансиверы осуществляют обработку сигналов в различных протоколах и форматах. Первыми были созданы трансиверы, в которых модуляция оптического излучения осуществлялась путем изменения протекающего через светодиод тока.
В связи с увеличением скорости передачи информации (до 10 Гбит/c и более) и объемов транслируемого трафика в последние годы резко возросли требования к надежности телекоммуникационного оборудования. Это обусловлено тем, что задержка доставки или утрата информации приводит к существенным финансовым потерям и снижению конкурентных преимуществ провайдеров. Основное слабое звено ВОЛС – такие активные компоненты, как приемники, передатчики и тран-
сиверы. Требования к качеству, надежности, времени наработки на отказ существенно возрастают даже по отношению к моделям, работающим при скоростях передачи до 10 Гбит/c.
Существуют физические причины снижения качества оптоэлектронных компонентов. В наибольшей степени это относится к лазерным излучателям типа EML (Electroabsorption Modulated Laser). Они потребляют по цепям питания достаточно большую мощность и в связи с этим требуют дополнительного охлаждения. К этому можно добавить и существенное влияние механических, климатических и электростатических воздействий на параметры оптоэлектронных компонентов.
В числе наиболее распространенных компонентов можно выделить SFP-модули (Small Form-factor Pluggable). Область их применения – передача данных в телекоммуникационных сетях на скоростях выше 100 Мбит/с с использованием таких технологий, как Ethernet (100 Мбит/с, 1 Гбит/с), SDH (STM-1, STM4, STM-16) и Fiber Channel. Все модули стандартизованы по функциональным электрооптическим параметрам и по конструктивным размерам.
Большая потребность в волоконно-оптических трансиверах и их достаточно высокая цена вызвали высокую конкуренцию на этом рынке. Наряду с продукцией крупных производителей появилось много низкобюджетных предложений от малоизвестных фирм. Относительно невысокая стоимость этих изделий, по имеющейся у нас информации, обусловлена низким конструктивно-технологическим уровнем исполнения и даже вторичным использованием дорогостоящих комплектующих.
Многие конструктивно-технологические
недоработки были обнаружены в низко-
бюджетных WDM (Wavelength Division Multi-
plexing) SFP-модулях на 1,25 Гбит/с разных производителей. Тестирование модулей осуществлялось на стенде функционального контроля, в который входит многоцелевая измерительная платформа Yokogawa AQ2200. В тестах использовались псевдослучайные цифровые последовательности с соответствующими скоростями передачи. Параметры передающей и приемной частей измерялись раздельно и оформлялись в виде перечней электрооптических и оптоэлектронных величин. В результате испытаний отмечены недостаточно точная настройка режима работы лазерного диода, отсутствие заводской маркировки приемной и передающей частей тран-
сивера и нестабильность выходной оптической мощности.
Наибольший интерес вызывает надежность и качество получивших широкое распространение в последние три года трансиверов SFP+ и XFP для диапазонов 10 Гбит/c и выше. Их испытания проводятся в соответствии с требованиями таких международных стандартов и протоколов, как MIL-STD-883, MIL-STD-202, GR-468-CORE 5.20-18, MIL-STD-750D и ряда других. Эти стандарты определяют типы и условия испытаний:
механические воздействия – одиночные удары, вибрации, многократные удары, акустические шумы;
температурные воздействия – повышенная и пониженная температура, термоциклирование;
одновременное воздействие повышенной влажности и температуры;
воздействие различных полей – электростатических, магнитных и их комбинации.
Масштаб и условия испытаний, проводимых различными фирмами, могут отличаться. По-видимому, это связано с тем, что проведение таких исследований – процесс достаточно трудоемкий и затратный, а содержание испытательной базы под силу только крупным фирмам.
Автор исследовал различные стоимостные ниши современного рынка трансиверов. Наряду с низкобюджетными модулями исследовались и образцы компаний Optoway, НАТЕКС и Finisar. Основное внимание было уделено активным компонентам (передатчикам, приемникам, трансиверам) как наиболее сильно влияющим на качество и надежность систем с вязи. Определить происхождение активных компонентов низкобюджетных модулей не представилось возможным ввиду отсутствия заводской маркировки. Предприятия Optoway и Finisar используют полный цикл производства трансиверов, включая лазерные диоды и pin-фотодиоды. Качество производимых ими изделий не вызывают сомнения. Компания НАТЕКС в своих модулях использует активные компоненты фирм CyOptics (Avago Technologies) и Mitsubishi Semiconductor. Эти фирмы регулярно предоставляют результаты своих исследований в области качества и надежности. Результаты тестовых испытаний лазерных DFB (Distributed Feedback) модулей диапазона 10 Гбит/c фирмы CyOptics приведены в табл.1. Во всех испытаниях, кроме теста на ускоренное старение, исследовалось шесть модулей на длину волны 1310 нм с асферической и шесть модулей с шариковой линзой. В испытаниях на ускоренное старение тестировалось 12 модулей с асферической и 13 модулей с шариковой линзой.
При тестировании исследовались такие параметры, как пороговый ток лазерного диода, крутизна ватт-амперной характеристики и ток фотодиода обратной связи. Годным признавался образец, чьи параметры после испытаний менялись не более чем на 10%. Из представленных фирмой CyOptics протоколов испытаний следует, что изменение параметров всех тестируемых образцов соответствует установленным критериям годности.
Результаты испытаний своих изделий предоставил и другой крупный производитель активных компонентов данного скоростного диапазона – Mitsubishi Semiconductor (табл.2). Некоторую трудность представляет сравнение полученных результатов обоих производителей, так как ими используются различные стандарты и методики. Например, в материалах Mitsubishi Semiconductor отмечено, что четыре образца не прошли тест на воздействие электростатического потенциала 1500 В. По условиям этих же испытаний, приведенных CyOptics, использовался потенциал 500 В.
Несмотря на некоторое различие методик тестирования, качество изделий обоих фирм не вызывает сомнений. Конечно, существует и другая сторона исследований качества выпускаемой продукции – соответствие измеряемых электронно-оптических и оптоэлектронных параметров заявленным паспортным данным. Этот вопрос обсуждался ранее и здесь не рассматривается.
Появление трансиверов, использующих новые принципы функционирования и предназначенных для трансляции значительных объемов информации, должно сопровождаться и новыми подходами в оценке их надежности. При выборе номенклатуры волоконно-оптических модулей, используемых во вновь разрабатываемых системах передачи информации, важно иметь подтвержденные результаты испытаний, проведение которых по силам только достаточно крупным производителям. Надежность изделий отражается не только на их цене, но и на стоимости последующего сервисного обслуживания. ▪
Отзывы читателей
