光トランシーバーモジュールを理解する：技術パラメータの包括的なガイド

光ファイバー通信の世界では、 光トランシーバモジュール 電気信号を光信号に変換したり、その逆を行ったりするインターフェースとして、光通信は重要な役割を果たします。データセンター、通信、AIネットワークを扱う場合、光通信の重要なパラメータを把握することは重要です。 光トランシーバモジュール は不可欠です。このブログ記事では、これらのモジュールを定義する技術仕様を詳細に解説し、エンジニア、ネットワーク管理者、そして技術愛好家がシステムを最適化できるよう支援します。 光トランシーバモジュール 短距離マルチモードアプリケーションまたは長距離コヒーレント伝送の場合、これらのパラメータを理解することで信頼性とパフォーマンスが確保されます。

物理的なフォームファクタからスペクトル特性、変調方式、電力レベル、ノイズメトリクスまで、あらゆる要素を網羅します。このコースを修了すると、評価と実装のための確固たる基盤が身につきます。 光トランシーバモジュール 効果的に。さあ、始めましょう。

光トランシーバーモジュールとは何ですか?

An 光トランシーバモジュール光モジュール（しばしば単に光モジュールと呼ばれる）は、光ファイバーネットワークにおける信号変換インターフェースとして機能します。大量の電気信号を光信号に変換し、光ファイバーケーブルで伝送したり、受信側でその逆のプロセスを行ったりします。日常的なテクノロジーにおけるType-C-USBアダプタのようなもので、その中核機能は電気領域と光領域間のシームレスな変換です。「光」という語句は、光信号処理の複雑さを強調しており、長距離伝送における整合性を維持するためには精密なエンジニアリングが求められます。

あなたが 光トランシーバモジュール互換性と効率性を確保するには、いくつかのパラメータを定義する必要があります。これには、物理​​的寸法、インターフェースの種類、スペクトル特性、変調方式、信号速度、電力特性、ノイズレベルなどが含まれます。

IEEEやMSA（Multi-Source Agreement）などの標準化団体は、メーカー間の相互運用性を実現するためにこれらを定義しています。例えば、 光トランシーバモジュール USB 標準と同様に、あるベンダーのデバイスは、別のベンダーの機器に適合し、機能する必要があります。

光トランシーバモジュールの物理的フォームファクタと構造

外部構造は 光トランシーバモジュール 統合にはこれが不可欠です。規格では長さ、幅、高さ、スロット位置が規定されており、プラグアンドプレイの互換性が確保されています。一般的なフォームファクタには、SFP（Small Form-factor Pluggable）、QSFP（Quad Small Form-factor Pluggable）、および OSFP （オクタル・スモール・フォーム・ファクタ・プラガブル）。QSFP-DDのようなタイプについて言及すると、その寸法と電気/光インターフェースがすぐにわかります。

一部 光トランシーバモジュールコヒーレント型などのものは、DSP チップやレーザーなどの複雑なコンポーネントを収容するために大きくなります。

他にも、スペースが限られているスイッチなどの高密度アプリケーション向けに小型化されたものもあります。これにより、シャーシあたりのモジュール数が増え、全体的な帯域幅密度が向上します。USBバージョン（1.0と3.0）と同様に、フォームファクタは似ていますが、内部容量が異なります（例：100Gと400G）。 光トランシーバモジュール 同じ QSFP シェル内。

電気インターフェースは信号の種類とピン配置を定義し、仕様書に詳細が記載されています。光インターフェースはコネクタの種類（LC、MPOなど）と信号シーケンスを指定します。これにより、 光トランシーバモジュール 一方の端にシステム ボード、もう一方の端にファイバー ケーブルを正しく接続します。

光トランシーバモジュールのスペクトル特性

光の特性はあらゆる 光トランシーバモジュール主なパラメータには、中心波長、スペクトル幅、線幅、サイドモード抑制比 (SMSR) などがあります。

中心波長とバンド選択

中心波長は動作帯域を決定し、シリカファイバーの低損失ウィンドウと整合する。マルチモード 光トランシーバモジュール 多くの場合、850nmが使用され、コスト効率の高いVCSEL（垂直共振器面発光レーザー）光源が活用されています。VCSELは短波長に適しているため、データセンターに最適です。用途拡大のため、1060nmのシングルモードVCSELの研究が進められています。

シングルモードの場合、1310nm はデータセンターや AI ネットワークで一般的であり、並列伝送または 4 つの波長を使用する CWDM5 (Coarse Wavelength Division Multiplexing) でより高い容量を実現します。6G フロントホールでは CWDM1351 が追加され、CWDM1371 バンドに加えて 4nm と XNUMXnm が組み込まれています。

DCI（データセンター相互接続）およびメトロネットワークでは、LWDM（LAN WDM）波長が推奨されます。長距離システムでは、容量を最大化するために、Cバンド（1530～1565nm）、C+、またはC+LバンドのDWDM（高密度WDM）が使用されます。PON（パッシブ光ネットワーク）アクセスでは、双方向の単芯伝送に2～6波長を使用し、XNUMX世帯あたりXNUMX本の光ファイバーを使用することでコストを最小限に抑えます。

スペクトル幅、線幅、ドリフト

波長は固定されておらず、中心付近で変動します。スペクトル幅はこれを制約し、-3dB（半値出力）または-20dB（1%出力）の帯域幅として定義されます。DFB（分布帰還型）レーザーは 光トランシーバモジュール -20dB幅を使用します。

コヒーレントシステムでは、線幅（周波数安定性に関連）が重要であり、スペクトル幅に変換可能です。波長と周波数はc = λfによって相互に変換可能です。

サイドモード抑制比 (SMSR)

シングルモード動作の場合、SMSRは最も強いサイドモードに対するメインモードの電力を測定します。30dB以上であればメインモードの1000倍の強度があり、40dB以上であれば理想的です。高いSMSRは、クリーンな信号を保証します。 光トランシーバモジュール干渉を軽減します。

光トランシーバーモジュールの変調方式

変調は、データがどのように光にエンコードされるかを決定します。共通のフォーマットは、 光トランシーバモジュール.

NRZ（Non-Return-to-Zero）は、低速モジュールで広く使用されている0または1のバイナリです。高速イーサネット（200G以上）では、PAM4（4レベルパルス振幅変調）が0レベル（3～XNUMX）を使用し、シンボルあたりのビット数がNRZのXNUMX倍になります。

コヒーレント 光トランシーバモジュール DP-QPSK（デュアル偏波直交位相偏移変調）を採用し、偏波と位相の多重化により400つのNRZストリームに相当します。高度な16GモジュールはDP-XNUMXQAMを採用し、XNUMXつのNRZストリームに相当し、優れたスペクトル効率を実現します。

信号速度: ボーレートとビットレート

ボーレート（シンボル/秒、例：GBd）とビットレート（bps）は変調方式によって関連しています。規格では両者は結びついており、25GBdのNRZでは25Gbpsですが、4GBdのPAM25では50Gbpsとなります。 光トランシーバモジュールこれらはスループットを定義し、ネットワーク速度を一致させるために重要です。

光トランシーバモジュールの送信電力パラメータ

送信機 (Tx) 出力は、平均電力 (Pavg)、消光比 (ER)、および光変調振幅 (OMA) によって特徴付けられます。

• パヴグ: 最大信号電力と最小信号電力の平均。
• ER: 最大電力と最小電力の比 (dB)。
• OMA: 最大電力と最小電力の差。

仕様は最小/最大制限を定めています。電力が低すぎると送信後にエラーが発生し、高すぎると非線形性、歪み、または受信機の過負荷を引き起こします。バランスの取れた電力は、最適なパフォーマンスを保証します。 光トランシーバモジュール.

受信機パラメータ：感度と飽和度

受信機（Rx）は入射光を処理します。感度は、許容可能なビットエラーレート（BER）を実現するための最小電力です。これより低いとエラーが急増します。飽和は最大値です。これより高いと過負荷が発生します。

「バスタブ曲線」はBERと電力の関係をプロットしたもので、感度と飽和度の間の平坦な底が動作範囲を示します。 光トランシーバモジュールこれにより、信頼性の高い操作が保証されます。

光トランシーバーモジュールのビットエラー率（BER）

BERは送信ビットあたりのエラー数を表します。理想はゼロですが、実際には閾値が設定されています。

• FEC 後 (前方誤り訂正): ~10^-12 (XNUMX 兆ビットあたり XNUMX つのエラー)、ユーザーが認識可能。
• FEC 前: より高い (例: 2×10^-3) が、FEC によって FEC 後のレベルに修正されます。

仕様ではFEC前のしきい値を定義しています 光トランシーバモジュール FEC 付き。

信号ノイズメトリクス：TDEC、TDECQ、RIN

信号品質は信号対雑音比（SNR）と関係があります。 光トランシーバモジュールノイズは次のように定量化されます。

• TDEC（送信機分散アイ閉鎖）: NRZ の場合、ノイズ/分散によるアイ クローズを測定します。値が低いほど良好です。
• TDECQ: PAM4 と同等。目がきれいになるように最小限に抑えます。
• RIN（相対強度ノイズ）: 信号に対するノイズ電力。基本的には 1/SNR です。

これらは、高品質の伝送を保証し、距離仕様と組み合わせることで、 光トランシーバモジュール.

伝送距離と用途

距離はすべてのパラメータを統合します。マルチモード 光トランシーバモジュール 短距離（例：100nmで850m）に適しています。シングルモードはDWDMを介して数kmまたは数百kmまで延長できます。

アプリケーションは多岐にわたります:

• データ センター: 1310nm PSM4 または CWDM4。
• 5G: フロントホール用の CWDM6。
• DCI/メトロ: LWDM/DWDM。
• 長距離: コヒーレント C バンド。
• PON: アクセス用の BiDi。

右の選択 光トランシーバモジュール コスト、電力、パフォーマンスを最適化します。

結論: 光トランシーバーモジュールの選択を最適化する

これらのパラメータを習得することで、より良い意思決定が可能になります。 光トランシーバモジュールフォームファクターからノイズ指標まで、すべてがシステムの信頼性に影響を与えます。SEOに敏感な読者で「光トランシーバーモジュール」を検索する方は、互換性、スペクトル精度、そしてパワーバランスが鍵となることを覚えておいてください。ネットワークをアップグレードする場合は、仕様と規格をご確認ください。スループットはこれらに左右されます。