FIBERNET 系列收发器设计要求

1 、光纤收发器的组成和实现方式
光纤收发器由光电一体化模块(电 - 光 - 电)、网络信号检测装置、光电信号检测装置、电源系统等组成。

从物理层分析提供以下功能:

l. 电 - 光 - 电的转换
2. 光纤接入口
3. 网络接入口
4. 脉冲信号的拾取与转换,并提供各种信号状态指示灯

从数据链路层分析提供以下功能:

l. 帧的打包和解包
2. 包 MAC 格式化过程
3. 初步差错检测( CRC )

2 、产品兼容性

产品的不兼容主要有几个方面原因:

l. 通讯工作模式不同(全双工或半双工)
2. 支持的服务级别和网络不同( VLAN 、 AGING 、 QOS 、 COS 等)
3. 实际支持的网络协议不同
4. 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
100M 快速以太网: IEEE802.3u
1000M 吉比特以太网: IEEE802.3Z
虚拟 LAN 和优先级判断( VLAN ): IEEE802.1Q 、 CISCO ISL
多级组优先排队机理(多级消减): IEEE802.1P Qos
生成树协议(分支树协议): IEEE802.1d
全双工 / 流量控制协议: IEEE802.3x

3 、电气特性

网络信号线接入传输距离特性: 各类以太网设计的目标距离:

  以太网
快速以太网
吉比特以太网
数据速率 10Mbit/s 100Mbit/s 1000Mbit/s
5 类 UTP 100m(min) 100m 100m
屏蔽的铜缆 50m 100m 25m

 

电口双绞线接入方式:

电口双绞线支持交叉 / 直通自适应方式; RJ-45 双绞线接入后通过耦合器将信号传递到主板电路处理,耦合器完成电气隔离。影响电气特性的主要因素:耦合器传递特性、网络电口特性、双绞线电气特性 。

4 、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:
l . PECL 电路匹配参数不同(外围电阻电容器件参数不同
2. 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)
3. 光口接收灵敏度不同(接收灵敏度负值越大接收能力越强)
4. 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 0.5 dBm/Km 损耗; 光波长 1550 nm 以 0.25 dBm/Km 损耗;
多模光纤传输损耗:光波长 850 nm 以 3 dBm/Km 损耗;
光电模块动态范围计算:发射功率 - 接收灵敏度 = 光电模块动态范围;
单模传输距离的计算:(光电模块动态范围 - 插入损耗 - 接入损耗 - 其它损耗) /dBm/Km;

5 . 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:

l . 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;
2. 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;
3. 产品的升级性(收发器模块化、机架统一化、系列兼容化);
4. 产品的可扩展性(模块互换性、外扩功能化);
5. 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:

l. 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。 我公司针对目前收发器主芯片种类繁多,选择使用台湾 IC PLUS 公司的 IP113C , IP175A , IP175F 芯片。
2. 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。
3. 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 ;
4. 整机器件全部使用进口器件,全部使用贴装器件,减少发热量;
5. 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);

6 .测试要求和标准 对相关配件的测试:

? 供电电源系统的电气性能测试
? 支持热插拔插座性能测试
? 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

? RJ-45 双绞线传输距离长度测试
? RJ-45 双绞线传输交叉 / 直通( NODE/HUB )测试
? RJ-45 双绞线传输阻抗匹配检测
? 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 :

? 光电一体化模块接口单多模兼容测试;
? 光电一体化模块接口传输距离测试 ;
? 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:

? 独立式机箱:交流 10-275V/50-60HZ 200mA 直流 -48 ± 20% 220m
? 十六槽机箱:交流 输入 100-275VAC 2A 输出 5V 20A 直流 输入 -48V ± 20% 2.5A 输出 5V 20A

 

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