技术专栏  
光纤收发器技术白皮书
第二章 F-COM,FIBERCOM系列收发器设计要求
 
一、 光纤收发器应用理论
1. 光纤收发器的组成和实现方式
由光电一体化模块(电-光-电),网络信号检测装置,光电信号检测装置组成。
 
从物理层分析提供以下功能:
  • 电-光-电的转换
  • 光纤接入口
  • 网络线接入口
  • 脉冲信号的拾取与转换,并提供各种信号状态指示灯
  • 实现各种编码过程(物理编码子层)
从数据链路层分析提供以下功能:
  • 帧的打包和解包
  • 包MAC格式化过程
  • 初步差错检测(CRC)
  • 重定向
2. 产品兼容性
产品的不兼容主要有几个方面原因:
  • 通讯工作模式不同(全双工或半双工)
  • 支持的服务级别和网络不同(VLAN、AGING、QOS、COS等)
  • 实际支持的网络协议不同
  • 厂家实际设计固化的功能不同(设计成了某些特殊功能等)
以太网不同速率使用不同的协议以及相关支持协议:
10M以太网:IEEE802.3 生成树协议(分支树协议):IEEE802.1d
100M快速以太网:IEEE802.3U 全双工/流量控制协议:IEEE802.3
1000M吉比特以太网:IEEE802.3Z 虚拟LAN和优先级判断(VLAN):IEEE802.1Q
多级组优先排队机理(多级消减):IEEE802.1P
3. 光口特性
光纤收发器的光口特性
由不同光电一体化模块或单晶接收发射管特性决定。
① 光口特性与传输距离的对应关系:
不同厂家提供的光电模块性能参数上有所不同,分为以下几种情况:
※ PECL电路匹配参数不同(外围电阻电容器件参数不同)
※ 同一波长模块发射功率不同(传输距离越远使用的发射功率越大)
※ 光口接收灵敏度不同(接收灵敏度负值越大接收能力越强)
※ 光接口类型不同(ST、SC接口)
光电一体化模块作为收发器的一个重要部件,它起着光电-电光转换作用,它影响着传输距离和传输速率。
② 传输距离与光电模块的对应关系
单模光纤传输损耗:光波长1310/1300 nm以0。5dBm/Km损耗;光波长1550 nm以0。25dBm/Km损耗
多模光纤传输损耗:光波长850 nm以3dBm/Km损耗
4. 设计要求与理论
为了使光纤收发器能满足大部分用户的需求,我们有必要了解一下设计要求与理论。
① 设计要求:
※ 产品的可靠性(温度特性、湿度特性、电源稳定特性、收发模块基板电气特性)
※ 产品的兼容性(兼容不同型号的交换机、网卡、集线器、路由器等
※ 产品的升级性(收发器模块化、机架统一化、系列兼容化)
※ 产品的可扩展性(模块互换性、外扩功能化)
※ 产品的多样化、系列化(以太网全线速率产品10~1000M)
② 设计理论:
※ 光纤收发器的主芯片选型(对数据处理能力、交换能力),产品对外兼容能力
※ 产品实际应用中电源系统是光纤收发器的“心脏”,大部分公司的产品问题都出在电源上。供电系统电源必须作严格的测试,对各类参数(电压的波动范围、电压稳定性、纹波大小、电流大小、EMI能力、抗浪涌能力、隔离电压等)必须严格要求。
※ 线路基板的电气性能要求:PCB布线合理化、电子电容参数和位置合理化、电气接口匹配和光电一体化模块(PECL电路)接口匹配合理化
※ 整机器件全部使用进口器件,如三星电解电容、TDK电感电阻、春田电容等
※ 整机设计的美观化(机壳美观化、元件安排美观化、表面通俗化)
5. 测试要求和标准
※ 对相关配件的测试
① 供电电源系统的电气性能测试
② 支持热插拔插座性能测试
③ 产品高低温温度测试(包含电源、收发器模块)
※ 对收发器以太网电气接口性能的测试
① RJ-45双绞线传输距离长度测试
② RJ-45双绞线传输交叉(NODE/HUB)测试
③ RJ-45双绞线传输阻抗匹配检测
④ 电气接口兼容(交换机、集线器、网卡)测试
※ 对收发器光纤接口测试
① 光电一体化模块接口单多模兼容测试
② 光电一体化模块接口传输距离测试
③ PECL接口阻抗匹配检测
④ 光接口兼容(光口交换机、光纤集线器、光纤网卡、光纤收发器)测试
※ 电源系统电压、电流要求
① 100M收发器电压、电流为DC5V/550mA,功率:2.75W
电压偏移度为±0.03V,输入电压:AC110V~260V
② 10/100M收发器电压、电流为DC5V/650 mA,功率:3.2w
电压偏移度为±0.05V,输入电压:AC110V~260V
③ 10M收发器电压、电流为DC5V/250mA,功率:1.25W
电压偏移度为±0.02V,输入电压:AC110V~260V

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