Tradução de comprimento de onda usando transceptores SFP permite extensão de óptica

BTI Photonic Systems, Ottawa, Canadá

A tradução de comprimento de onda (WT) óptico-elétrico-óptico (OEO) baseada em transceptores conectáveis ​​de fator de forma pequeno (SFP) está reunindo um interesse crescente em aplicações de rede óptica metropolitana. Ele fornece uma solução flexível e de baixo custo quando faz interface com equipamentos ópticos herdados que não suportam comprimentos de onda da União Internacional de Telecomunicações (ITU). O WT melhora o desempenho dos sistemas ópticos alterando o comprimento de onda operacional do sinal óptico de entrada para um comprimento de onda que permite maior alcance por meio de menor atenuação ou menor penalidade de dispersão.

Além de ser independente de protocolo, o WT apresenta uma oportunidade de implantar uma fonte óptica com uma largura de linha mais estreita, estendendo o link óptico por meio de um melhor gerenciamento de dispersão. Isso é especialmente útil para sistemas de alta velocidade, como o OC-48 rodando em sistemas de 1300 nm, que requerem extensão de link. Os sinais de comunicação de dados a 850 nm executados em fibra multimodo também podem se beneficiar do WT, que permite que o sistema seja executado em fibra monomodo a 1550 nm, eliminando a dispersão multimodo.

O principal componente que tornou o WT possível é o transceptor SFP que consiste em um transmissor, receptor e microcontrolador. O módulo transmissor consiste em um laser e um circuito de acionamento a laser que pode incluir um resfriador termoelétrico (TEC). O laser pode ser: um laser não refrigerado, de modo único, com feedback distribuído (DFB) com seu comprimento de onda central em qualquer lugar na faixa de 1480 nm a 1580 nm (normalmente em 1550 nm); uma multiplexação por divisão de comprimento de onda grosseira (CWDM), comprimento de onda ITUgrid, laser DFB resfriado em um comprimento de onda cujo pico é centrado no espaçamento de 100 GHz na grade ITU; um laser Fabry-Perot (FP) multimodo de 1310 nm; ou um laser emissor de superfície de cavidade vertical de 850 nm multimodo (VCSEL).

O receptor é um módulo baseado em PIN ou APD, dependendo do orçamento do link, com um amplificador de transimpedância (TIA) e pós-amplificador limitador. O alcance do link atingível após o WT é uma função do transmissor e do receptor e pode ser curto (até 10 km), intermediário (até 60 km), longo (até 100 km) ou alcance estendido (até 160 km ).

Hoje, a maioria dos transceptores SFP obedece a um contrato de várias fontes (MSA) assinado por muitos fornecedores para garantir conformidade e intercambiabilidade dos módulos. Esses transceptores oferecem módulos hot-swappable que utilizam fontes de alimentação únicas de 3,3 V para minimizar o consumo de energia.

O transceptor SFP recebe um sinal óptico codificado sem retorno a zero (NRZ) e o converte em um sinal elétrico compatível com CML (lógica de modo atual) ou LVPECL (lógica de baixa tensão positiva referenciada e acoplada ao emissor). O transmissor é compatível com níveis de dados de entrada CML ou LVPECL. Os transceptores SFP são incorporados com um recurso de diagnóstico digital para relatar o status do transmissor e do receptor. Eles podem ser usados ​​para taxas de dados de 50 MHz a 2,7 GHz e suportam SONET, Gigabit Ethernet e Fibre Channel, além de produtos de comunicação de dados. Um transceptor SFP de comunicação de dados deve atender ao padrão IEEE (Gigabit Ethernet 802.3) ou Fibre Channel do American National Standards Institute (ANSI), especificações FC-PI. Os transceptores SFP do protocolo SONET devem atender aos requisitos de qualificação da Telcordia.

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos WT usado para converter um sinal TDM de 850 nm em um sinal de 1550 nm para transmissão a um local remoto. O sinal de 850 nm pode ser um sinal de dados de 1 Gb/s em fibra multimodo de 200 MHz-km que precisa ser enviado para outro local de rede a quilômetros de distância. A conversão para 850 nm pode ser para um sinal TDM em 1550 nm, um comprimento de onda CWDM ou um comprimento de onda DWDM (multiplexação por divisão de comprimento de onda densa) no ITUgrid. A escolha do sistema é uma questão de distância entre os locais, taxa de bits e consideração orçamentária.

A tradução e a regeneração do comprimento de onda encontram aplicações em extensões de link para superar as limitações de perda e dispersão em atualizações de rede. Por exemplo, uma rede legada de 1310 nm pode ser convertida em uma rede DWDM que melhoraria a capacidade do link e o gerenciamento da rede sem recorrer à despesa de multiplexação elétrica e transmissão de sinais de taxa de bits mais alta. A capacidade do link é aumentada pela conversão de muitos sinais de 1310 nm em diferentes fibras em um número correspondente de canais DWDM de 1550 nm, cada um operando na taxa de bits do sinal original, que pode ser multiplexado opticamente em uma única fibra e gerenciado usando tecnologias atuais, como reconfiguráveis adicionar/soltar multiplexadores (ROADM).