La traduction de longueur d'onde à l'aide d'émetteurs-récepteurs SFP permet l'extension de l'optique

Systèmes photoniques BTI, Ottawa, Canada

La traduction de longueur d'onde (WT) optique-électrique-optique (OEO) basée sur des émetteurs-récepteurs enfichables à petit facteur de forme (SFP) suscite un intérêt croissant pour les applications de réseaux optiques métropolitains. Il constitue une solution flexible et peu coûteuse lorsqu'il s'interface avec des équipements optiques existants qui ne prennent pas en charge les longueurs d'onde de l'Union internationale des télécommunications (UIT). WT améliore les performances des systèmes optiques en modifiant la longueur d'onde de fonctionnement du signal optique entrant en une longueur d'onde qui permet une portée plus longue grâce à une atténuation plus faible ou une pénalité de dispersion plus faible.

En plus d'être indépendant du protocole, WT présente la possibilité de déployer une source optique avec une largeur de ligne plus étroite, étendant ainsi la liaison optique grâce à une meilleure gestion de la dispersion. Ceci est particulièrement utile pour les systèmes à plus grande vitesse, tels que l'OC-48 fonctionnant sur des systèmes à 1 300 nm, nécessitant une extension de liaison. Les signaux Data-com à 850 nm fonctionnant sur une fibre multimode peuvent également bénéficier du WT qui permet au système de fonctionner sur une fibre monomode à 1 550 nm, éliminant ainsi la dispersion multimode.

Le principal composant qui a rendu le WT possible est l'émetteur-récepteur SFP composé d'un émetteur, d'un récepteur et d'un microcontrôleur. Le module émetteur se compose d'un laser et de circuits d'entraînement laser pouvant inclure un refroidisseur thermoélectrique (TEC). Le laser pourrait être : un laser à rétroaction distribuée (DFB), monomode, non refroidi, dont la longueur d'onde centrale se situe n'importe où dans la plage de 1 480 nm à 1 580 nm (généralement à 1 550 nm) ; un multiplexage grossier en longueur d'onde (CWDM), longueur d'onde de la grille ITU, laser DFB refroidi à une longueur d'onde dont le pic est centré à un espacement de 100 GHz sur la grille ITU ; un laser Fabry-Pérot (FP) multimode de 1 310 nm ; ou un laser à émission de surface à cavité verticale multimode de 850 nm (VCSEL).

Le récepteur est un module basé sur PIN ou APD, selon le budget de liaison, avec un amplificateur trans-impédance (TIA) et un post-amplificateur limiteur. La portée de liaison réalisable après WT dépend à la fois de l'émetteur et du récepteur et peut être courte (jusqu'à 10 km), intermédiaire (jusqu'à 60 km), longue (jusqu'à 100 km) ou étendue (jusqu'à 160 km). ).

Aujourd'hui, la plupart des émetteurs-récepteurs SFP sont conformes à un accord multi-source (MSA) signé par de nombreux fournisseurs pour garantir la conformité et l'interchangeabilité des modules. Ces émetteurs-récepteurs proposent des modules remplaçables à chaud qui utilisent des sources d'alimentation uniques de 3,3 V pour minimiser la consommation d'énergie.

L'émetteur-récepteur SFP reçoit un signal optique codé sans retour à zéro (NRZ) et le convertit en un signal électrique compatible CML (logique en mode courant) ou LVPECL (logique à couplage d'émetteur référencé positif à basse tension) à faible bruit. L'émetteur est compatible avec les niveaux de données d'entrée CML ou LVPECL. Les émetteurs-récepteurs SFP sont intégrés à une fonction de diagnostic numérique pour signaler l'état de l'émetteur et du récepteur. Ils peuvent être utilisés pour des débits de données de 50 MHz à 2,7 GHz et prennent en charge SONET, Gigabit Ethernet et Fibre Channel en plus des produits de communication de données. Un émetteur-récepteur datacom SFP doit satisfaire à la norme IEEE (Gigabit Ethernet 802.3) ou aux spécifications Fibre Channel de l'American National Standards Institute (ANSI), FC-PI. Les émetteurs-récepteurs SFP du protocole SONET doivent satisfaire aux exigences de qualification Telcordia.

La figure 1 montre un schéma fonctionnel WT utilisé pour convertir un signal TDM de 850 nm en un signal de 1 550 nm pour la transmission vers un site distant. Le signal de 850 nm pourrait être un signal de données de 1 Gb/s sur une fibre multimode de 200 MHz-km qui doit être envoyé vers un autre site réseau à des kilomètres de distance. La conversion à 850 nm peut se faire en un signal TDM à 1 550 nm, une longueur d'onde CWDM ou une longueur d'onde DWDM (multiplexage par répartition en longueur d'onde dense) sur la grille ITUgrid. Le choix du système est une question de distance entre les sites, de débit binaire et de considération budgétaire.

La conversion et la régénération de longueur d'onde trouvent des applications dans les extensions de liaison pour surmonter les limitations de perte et de dispersion lors des mises à niveau du réseau. Par exemple, un réseau existant de 1 310 nm peut être converti en un réseau DWDM qui améliorerait la capacité de liaison et la gestion du réseau sans avoir recours aux dépenses de multiplexage électrique et à la transmission de signaux à débit binaire plus élevé. La capacité de liaison est augmentée en convertissant de nombreux signaux de 1 310 nm dans différentes fibres en un nombre correspondant de canaux DWDM de 1 550 nm, chacun fonctionnant au débit binaire du signal d'origine, qui pourraient être multiplexés optiquement dans une seule fibre et gérés à l'aide des technologies actuelles telles que les canaux reconfigurables. ajouter/supprimer des multiplexeurs (ROADM).