Optiska mottagare i kabelnät.


En optisk mottagare är en elektrooptisk anordning för att omvandla optiska signaler till elektriska signaler. Den består av en optisk detektor och mellanliggande anslutningskomponenter mellan den optiska ingången och den koaxiala utgången. Ingången till den optiska mottagaren matas med en optisk signal från fiberns utgång optisk linje. Mottagaren bearbetar den mottagna elektriska signalen, förstärker den och omvandlar strömpulser till spänningspulser så att signalen från mottagarens utgång är kompatibel med det radiofrekvensöverföringssystem som är anslutet till dess utgång. Det är parametrarna för den optiska mottagaren som till stor del avgör tekniska förmågor distributionssystem, inklusive längden på regenereringssektionen, driftsfrekvensbandet för backkanalen och kvaliteten på utsignalen.


Nyckelfaktorer vid val av optiska mottagare

1. Fotodetektors känslighet. Den mäts genom förhållandet mellan dess utspänning och den ingående optiska effekten.

2. Kvanteffektivitet. Detta är en egenskap som liknar känsligheten hos en diod, uttryckt som förhållandet mellan antalet fotoner som faller på dioden och antalet elektroner som genereras av dem och bildar en ström i den externa kretsen. En verkningsgrad på 1 (eller 100%) betyder att varje foton ökar strömmen i den externa kretsen med en elektron.

3. Mörk ström. Även i frånvaro av infallande ljus flyter en del ström genom dioden på grund av den termiska genereringen av elektron-hålpar. Denna ström, vars storlek beror på enhetens temperatur, kallas mörk eller läckström.

4. Ekvivalent eller genomsnittlig bruseffekt (NEP). Det är den effektiva signaleffekten som krävs för att producera ett signal-brusförhållande, eller den minsta optiska effekt som krävs för att producera en ström som är lika med instrumentets inre effektiva brusström, som är analog med mottagarens termiska detekteringströskel.

5. Stigtid (svarstid). Detta är den tid det tar för detektorn att öka sin elektriska effektnivå från 10 procent till 90 procent av toppvärdet. Denna tid kan vara i storleksordningen 1 för lavindioder, cirka 3 - 4 för stiftdioder och beror på förspänningen.

6. Förspänning. När man arbetar med ström kräver detektorn förspänning in i arbetsområdet genom att applicera en förspänning på den. Typiskt kräver stiftdioder mindre än 100 V förspänning, medan lavindioder kräver applicering av flera tusen volt. Det faktum att applicering av en förspänning ökar temperaturen på fotodetektorn förklarar dess effekt på svarstid, mörkström och enhetens känslighet. När förspänningen ökar ändras fotodiodens prestandaegenskaper.

Huvudelementet i mottagaren är en fotodetektor, som omvandlar inkommande ljusenergi till elektrisk energi från utsignalen. Det finns huvudsakligen två typer av fotodetektorer som används idag: PIN-dioder och APD lavindioder. Låt oss överväga i allmänna termer strukturen för dessa enheter.

En PIN-diod är en halvledarstruktur som inkluderar ett område med positiva laddningar (positiva), ett område med negativa laddningar (negativa) och ett neutralt område som skiljer dem åt (inneboende), utarmat på laddningsbärare. Utarmningsområdet skapas genom att förspänna korsningen omvänd, där mycket svagt ljus flödar genom enheten. Omvänd ström. Under omvänd bias tenderar elektroner att lämna n-regionen in i den externa kretsen och bilda hål i p-regionen, vilket utarmar övergångsområdet för laddningsbärare.

När ljus träffar ytan på en diod skapar de absorberade fotonerna elektron-hålpar i utarmningsområdet. Elektronerna och hålen separeras sedan under den omvända förspänningen av korsningen och strömmar mot sina respektive regioner. Varje elektron-hålpar producerar en ström av en elektron i den externa kretsen. Strukturen för PIN-dioden och fältstyrkediagrammet i den visas i fig. 11.5.

I en idealisk PIN-diod skapar varje foton ett elektron-hålspar. Om ett svagt ljusflöde faller på dioden, då produceras elektricitet kanske inte räcker för att upptäcka det mot bakgrund av det interna bruset från själva stiftdioden och den externa kretsen.

PIN-dioden har följande egenskaper:
  • relativt enkel struktur jämfört med lavindioder;
  • relativt svag känslighet för förändringar i enhetens temperatur;
  • kvanteffektiviteten är vanligtvis mindre än eller lika med 1;
  • begränsad dynamiskt omfång;
  • låg kostnad;
  • Jämfört med lavindioder låg känslighet vid i detta avseende signal/brus

Avalanche Photo Diode eller APD (Avalanche Photo Diode) är ett alternativ till PIN-diodbaserad fotodetektor. Jämfört med det senare har det ett antal fördelar. Om ett svagt ljusflöde faller på ytan av PIN-dioden, är utsignalen från detektorn också svag, så jag skulle vilja öka dess nivå innan ytterligare bearbetning och förstärkning i den elektroniska delen av fotodetektorn. Detta tillhandahålls av en struktur som kallas APD, som visas i fig. 11.6.

Ett starkt elektriskt fält skapas inuti utarmningsområdet för lavindioden, vars styrka visas som en topp i figuren. De huvudsakliga laddningsbärarna som genereras av fotoner som faller in på dioden (som i stiftdioder) när de kommer in i denna starkt fält kan öka uteffekten med flera elektronvolt. Genom att kollidera med kristallgittret avger majoritetsbäraren tillräckligt med energi för att driva en elektron från valensbandet till ledningsbandet. Denna process kallas slagjonisering. Som ett resultat kan minoritetsoperatörer skapa ännu fler avgiftsbärare. Resultatet är ett fenomen som kallas lavinbrott, vilket förklarar den interna förstärkningen i dioden.

Antalet elektroner som bildar en ström i diodens externa krets är lika med produkten av antalet infallande fotoner och anordningens lavinmultiplikationsfaktor. Därför har APD:er en kvantverkningsgrad på cirka 4 (dvs. mer än 100%), även om detta också kan leda till ökat brus vid enhetens utgång. Lavindioder är känsliga för temperaturförändringar, så en APD-fotodetektor inkluderar vanligtvis en AGC-krets (automatic gain control) som upprätthåller en stabil förspänning. Lavindioder har följande egenskaper:

  • mer komplex struktur jämfört med PIN-dioder;
  • Anordningens känslighet beror på dess temperatur;
  • kvanteffektiviteten är mellan 3 och 4;
  • bredare dynamiskt omfång;
  • hög hållfasthet och lång livslängd;
  • högre kostnad jämfört med PIN-dioder;
  • känsligheten är vanligtvis 5 - 6 dB högre än för PIN-dioder.

Minimal information om designen av mottagare är nödvändig för både utvecklaren av det optiska överföringssystemet och den tekniska underhållspersonalen för att övervaka systemets prestanda och detekteringens korrekthet. I fig. 11,7 visas strukturplan optisk mottagare. Typiskt är den optiska mottagaren en känslig bredbandsfotodetektor med ett ingångsspektralområde som motsvarar arbetsvåglängden (till exempel 1200 - 1600 nm för en våg på 1550 nm), som är kombinerad i ett hus med en kraftfull tvåstegs radiofrekvens förstärkare med hög linjäritet. För tillförlitlig detektering måste den optiska signalnivån vid mottagarens ingång vara minst två gånger mottagarens egen brusnivå. För att säkerställa det erforderliga signal-brusförhållandet eller, i fallet digital överföring, det erforderliga BER-värdet, är en starkare optisk insignal önskvärd. Detta krav liknar den acceptabla insignalnivån till instrumentbrustalet i ett konventionellt högfrekvent analogt överföringssystem. För att minska brus inkluderar vissa optiska mottagarkretsar en transimpedansförstärkare (en spänningsförstärkare som styrs av ström genom en fälteffekttransistor).

Sådana mottagare som använder PIN-dioddetektorer kallas ibland PIN-FET-enheter (PIN-fälteffekttransistorer). Fälteffekttransistor V I detta fall används för att förstärka detektorns utsignal. Eftersom de aktiva områdena på detektorytan är relativt stora, effektiv introduktion ljussignal från fiberutgången till detektorn är ingen svår uppgift. Ibland, för att minimera förlusterna vid införande av ljus i detektorn, används fibrer med en kärnstorlek som är större än de som används i transmissionslänken i form av korta längder av flexibel fiber. Typiskt är PIN-diodbaserade mottagare enklare i design än APD:er. De senare, särskilt i kombination med en termoelektrisk styrenhet (TEC), är mer komplexa enheter.

För närvarande många modeller av optiska mottagare med olika design egenskaper. Det är omöjligt att prata om alla funktioner, men vi kommer att försöka lyfta fram de viktigaste. Det bygger vanligtvis på en modulär design med brett urval moduler för olika ändamål. Beroende på tekniska krav krav på nätverket, efter val av utvecklare i olika modeller Följande komponenter kan installeras: AGC-modul, optisk sändare för returkanalen, diplexer för framåt- och bakåtkanalerna, ytterligare utbytbara utsignaldelare. Närvaron av AGC är mycket viktig i nätverk med varierande belastningar eller under förhållanden med dålig stabilitet för trunkparametrar, i synnerhet med en lågklassig huvudände. Radiofrekvensförstärkaren är byggd efter detsamma grundläggande principer och de scheman som beskrevs i föregående kapitel. Utgångssteget måste ha hög linjäritet och skapas med hjälp av ett Push-Pull- eller Power Doubler-schema, en mellanstegsutjämnare och en dämpare med jämn eller stegjustering växlas mellan förstärkarstegen.

Även om det är möjligt att sända ljus längs en fiber i båda riktningarna, är returkanalen ofta organiserad på en separat fiber med hjälp av returkanalsändare inbyggda i vissa modeller av optiska mottagare och optiska returkanalsmottagare installerade vid huvudänden. Grunden för den omvända kanals optiska sändaren är också en halvledare laserdiod med ett system för temperaturstabilisering av utgående strålningseffekt. Modulationskoefficienten justeras genom att ändra signalnivån som tillförs emittermodulatorn, för vilken en dämpare är installerad vid ingången till den optiska sändaren. Driftsfrekvensbandet för backkanalsändare och -mottagare kan variera beroende på dess belastning. Driftsbandbredden för den optiska mottagaren för direktkanalen vid utgången måste motsvara bandbredden för den efterföljande distributionsnät(50 - 862 MHz eller 900 - 2150 MHz).


Ytterligare funktionalitet tillhandahålls av optiska mottagare

  • Möjlighet till strömförsörjning från lokal strömförsörjning eller via koaxialkabel.
  • Möjlighet till anslutning med olika optiska kontakter (FC, SC, E2000) och radiofrekvenskontakter (RG-11, RG-11M).
  • Tillgänglighet av testpunkter för övervakning av parametrar för framåt- och bakåtkanaler.
  • Närvaron av utbytbara diplexrar som gör att du kan stegvis ändra returkanalens övre frekvens till 30, 55 eller 65 MHz.
  • Tillgänglighet för en extra optisk ingång för optisk ryggradsredundans.
  • Närvaron av effektdelare som låter dig organisera två radiofrekvensutgångar.
  • Tillgång till en inbyggd pilotfrekvensgenerator för utrustningsstyrning av NMS (Network Management System) nätverksledningssystem vid huvudstationen.

Mottagarnas beskrivna egenskaper och funktioner gör att du kan skapa omfattande interaktiva hybridnätverk kabel-tv stor kanal- och abonnentkapacitet med ganska långa motorvägar utan optiska repeatrar. En optisk mottagare kan betjäna ett koaxialdistributionssegment, inklusive från 500 till 2000 abonnenter samtidigt som den sänder upp till 80 digitala och analoga signaler. Till exempel är den ingående optiska signalnivån för OR-8601A TVBS-mottagaren -8...+2 dBM, och utsignalnivån är 112 - 116 dBµV med ett C/N-förhållande på mer än 51 dB. Dess ingångsdynamikområde är alltså minst 10 dB med en känslighet på -8 dBm vid 1550 nm. När du använder den optiska sändaren OT8620SQ TVBS med en uteffekt på 13 dBm vid en våglängd på 1330 nm, kommer längden på den optiska stommen vara mer än 40 km med samtidig sändning på 40 tv-kanaler och en insignalnivå på 2 dBm, med hänsyn tagen till att förlusten i fibern blir 0,4 dB/km. STV- och CSO-klassificeringarna för denna mottagare är över 65 respektive 61 dB.


EN-50083 krav för en uppsättning indikatorer publicerade av tillverkaren i specifikationen för en optisk mottagare och förstärkare

  • Arbetsvåglängdsområde i nm.
  • Omfattning av optiska ingångsnivåer.
  • C/N-förhållande vid ett specificerat optiskt moduleringsindex och ineffekt (för analog överföring).
  • Ineffekt för ett specificerat antal fel i en dataström (för digital överföring).
  • Maximal ekvivalent bruseffekt NEP.
  • Maximal ingående ekvivalent brusströmtäthet.
  • Optisk returförlustkoefficient över våglängdsområdet (rekommenderat värde bör överstiga 40 dB).
  • Matningsspänning och ström.
  • Typ av optiska kontakter eller skarvar.
  • Typ av fiber.
  • Medeltid mellan fel (MTBF).
  • Demodulationsegenskaper.
  • Spänningskänslighet och dess tolerans i V/W - området för automatisk nivåkontroll.
  • Nominell driftutgångsnivå - utgångsfrekvensområde.
  • Ojämna amplitud-frekvensegenskaper.
  • Intermodulation vid angivna utgångsnivåer.

Mottagaren kan utrustas med indikatorer för ingångs optiska nivåavvikelser. Den elektriska utgångsporten på enheten måste ha en nominell impedans på 75 ohm (i vissa speciella fall som anges i standarden är en impedans på 50 ohm acceptabel). Avkastningsförlustfaktorn måste motsvara en av kategorierna som anges i EN 50083.

Tillverkare måste rapportera följande optiska förstärkarparametrar:
  • mättad effekt beroende på ingångsvåglängd;
  • mättnadsutgångseffekt i dBm som en funktion av ingångsvåglängden;
  • brusvärde som en funktion av ineffekt vid en specificerad våglängd;
  • olinjära distorsionsindikatorer;
  • optisk returförlustkoefficient i ingångsvåglängdsområdet (rekommenderat värde bör överstiga 40 dB);
  • minsta optiska returförlustkoefficient orsakad av reflektionsdispersion;
  • matningsspänning och ström;
  • typ av fiberkontakt eller skarv;
  • fibertyp;
  • medeltiden mellan fel (MTBF).

Förstärkaren måste vara utrustad med en "på" utgångseffektindikator för att indikera ljusemissionen.


Sammanfattning

Byggandet av stora kabel-tv-nät är omöjligt utan användning av optisk fiber som en transport- eller stamledning från huvudutrustning till distributionsabonnentsegment, som vanligtvis utförs på basis av koaxialkabel. I början av den optiska linjen, vid huvudstationen, är en optisk sändare installerad. Den sista enheten i en optisk linje är en optisk mottagare. Om trunk- eller transportlinjen är lång är det möjligt att ansluta en optisk förstärkare mellan sändaren och efterföljaren, men i konventionella kabel-tv-nät är detta inte nödvändigt. På många sätt bestäms kvaliteten på överföringen i en optisk linje av fiberns kvalitet.

Distorsion och brus för digitala och analoga optiska system bestäms av olika indikatorer och mäts i olika enheter. Konvertering av stigtid till frekvensband är möjlig. Specifikationer för analog aktiv utrustning och optisk fiber uttrycks vanligtvis i samma termer som specifikationer för aktiv utrustning i koaxialsystem. Detta gör att du kan hitta omfattande kvalitetsindikatorer hybridsystem en kombinationsmetod som använder diagram eller analytiska uttryck och förenklar därigenom beräkningarna vid design av ett system inklusive fiberoptiska segment och en koaxial struktur. Liksom i koaxialsystem, i analoga optiska system beror storleken på intermodulationsdistorsion på antalet tv-signaler och nivån på den optiska utsignalen från sändaren. Mängden brus beror på mottagarenheten och nivån på den optiska signalen vid mottagaringången.

De första optiska mottagarna för CATV-nätverk dök upp för lite över tio år sedan. Sedan deras utseende och utveckling har de genomgått betydande förändringar - båda tekniska specifikationer och kostnadsmässigt. Låt mig påminna om att de första mottagarna - optiska noder - som regel inkluderade en optisk returkanalsändare och var avsedda för interaktiva nätverk med stöd för DOCSIS-protokollet. Förekomsten av en returkanalsändare (och följaktligen möjligheten att installera en sådan optisk nod i ett nätverk med DOCSIS-stöd) förklarades främst av det faktum att i USA och i de flesta europeiska länder vid den tiden (ungefär 2000) mycket kraftfull kabelinfrastruktur hade redan byggts, som ingen ville förändra och bygga om nämnvärt. Detta var just den främsta anledningen till den snabba utvecklingen av DOCSIS-tekniken - den gjorde det möjligt kort tid modernisera redan befintligt nätverk och gör det interaktivt. De första optiska noderna tjänade som regel stora koaxialkluster (upp till 2-5 tusen abonnenter) och var mycket dyra enheter - priset på sådana "järnbitar" nådde ofta två tusen dollar eller till och med högre!

Ryska operatörer har släpat efter sina mer "avancerade" amerikanska och västerländska kollegor - på grund av brusintrång (särskilt i returkanalsbandet) var aktiv utrustning (i synnerhet förstärkare) inte utformad för att organisera en returkanal.

Men, som de säger, varje moln har en silverkant - boomen i byggandet av kabelnätverk i Ryssland inträffade precis vid den tidpunkt då optiska mottagare utan stöd för en returkanal började dyka upp, vilket gjorde det möjligt att avsevärt förenkla deras design , och följaktligen sänka priset avsevärt. Ett snabbare prisfall på mottagare blev också möjligt av ytterligare två huvudskäl - tekniken för produktion av optisk utrustning har utvecklats avsevärt och dessutom ryska marknaden, förutom utrustning från välkända amerikanska och västerländska företag, strömmade ett flöde av billig utrustning in från länderna i den asiatiska regionen, främst från Kina. Samtidigt började de första modellerna av inhemskt producerade mottagare dyka upp. Uppkomsten på marknaden av sådana billiga optiska mottagare gjorde det slutligen möjligt för ryska operatörer att börja bygga fiber-till-hem-nätverk (FTTB/FTTH-teknik). När det gäller interaktivitet och dataöverföring började de använda nätverkshårdvara– Parallellt med CATV-nätet (på andra fibrer) installerades ett dataöverföringsnät (optiskt Metro-Ethernet).

Förutom övergivandet av returkanalsändare uppstod två huvudtrender i utvecklingen av optiska mottagare för CATV-nätverk - för det första började mottagare med höga utgångsnivåer (cirka 107–110 dBµV och ännu högre) dyka upp på marknaden. Detta var anledningen till uppkomsten och utvecklingen av FTLA-teknik - Fiber To the Last Active (det sista aktiva elementet i nätverket). Namnet på tekniken talar för sig självt - efter sådana mottagare med höga utgångsnivåer (under konstruktionen av "optik in i huset") försvann behovet av att installera koaxialförstärkare för hemmet. Användningen av relativt dyra mottagare med höga utgångsnivåer jämfört med billiga mottagare men med låga utgångsnivåer har en rad tekniska fördelar och är mycket ofta motiverad ekonomiskt (se publikationslistan för artikeln).

Därefter fanns det en önskan att erhålla en optisk mottagare av FTTH-klassen (dvs med en hög utgångsnivå), och samtidigt kunde en sådan mottagare arbeta med reducerade nivåer av ingående optisk effekt. Låt mig påminna er om att de första mottagarna som betjänade stora koaxialkluster, för att uppnå en bra signal-brusmarginal, var tvungna att ha en optisk signal vid ingången med en nivå på cirka 1 mW (0 dBm). Utvecklingen av fiber-to-the-home-teknik (FTTB/FTTH) har avsevärt minskat kraven på signal-till-brus-parametern vid mottagarutgången - nivån på ingående optisk effekt har blivit möjlig att reducera till en nivå av - 3 - -4 dBm (och ibland även lägre). Men här är problemet: när den ingående optiska effekten minskade, var det också en signifikant minskning av nivån på RF-signalen vid mottagarutgången. Denna minskning följer en-till-två-regeln – när den optiska insignalnivån minskar med 1 dBm, minskar den utgående RF-signalen med 2 dBµV. För att undvika en sådan minskning av utgångsnivån och generellt göra den oberoende av eventuella förändringar i nivån på den optiska signalen i nätverket, uppstod idén att använda ett AGC-system som en del av en optisk mottagare.

Så, för ungefär tre eller fyra år sedan, i allmänna termer, ägde uppkomsten av marknaden för optiska mottagare rum, vars huvudtyper vi ser nu:

– optiska mottagarenheter med möjlighet att installera returkanalsändare. Kostnad - från cirka 200–300 USD för "invandrare" från länderna i den asiatiska regionen, till 700–1000 USD för deras mer ädla "bröder";

– billiga optiska mottagare utan returkanal, relativt enkla i design och med utgångsnivåer på 100–110 dBµV (ursprung, som regel, Kina);

– mottagare speciellt designade för fiber-till-hem-nätverk – utan returkanal, med hög utnivå (107–115 dBµV) och en inbyggd AGC-funktion. Sådana mottagare har ofta ytterligare klockor och visselpipor, som vi kommer att prata om lite senare. Kostnadsindikatorn är från 120–130 till 230–250 USD.

Jag skulle vilja notera att ovanstående gradering är godtycklig och syftar inte till att strikt systematisera alla de modeller som finns på marknaden. Första klass av mottagare i för närvarande har blivit relativt sällsynt - som regel används optiska noder endast i nätverk som är designade för att stödja DOCSIS-protokollet (antingen redan byggt eller moderniserat).

När det gäller den andra klassen av mottagare är majoriteten av marknaden för dessa mottagare för närvarande upptagen av mottagare från länderna i den asiatiska regionen, även om det finns modeller av både inhemsk produktion och välkända utländska märken. Dessa mottagare är de enklaste och billigaste, priset på några av dem sjunker till 70–80 USD. Mottagare av denna klass förblev de mest populära under lång tid, tills nästa generation av mottagare dök upp, vilket gav dem betydande konkurrens.

Den första kända mottagaren av denna nya generation var Lambda Pro 50 (Vector)-mottagaren. Den höga utgångsnivån, närvaron av en AGC-funktion samt bekväm funktionalitet gjorde denna mottagare faktiskt till en favorit på marknaden i ett par år - andra tillverkares strävanden (inklusive den asiatiska regionen) att göra en billigare analog under lång tid inte haft någon betydande framgång.

Livet står dock inte stilla, och under det senaste och ett halvt året har flera nya modeller från denna klass av mottagare dykt upp, som jag skulle vilja prata om mer i detalj.

Mottagare CXE800/CXE880 (TELESTE)

Ett av de välkända tillverkningsföretagen som arbetade med att skapa effektiva "optik till hemmet"-mottagare var det europeiska företaget Teleste. Produkterna från detta företag har länge varit kända inte bara över hela världen utan också på den ryska marknaden. Teleste-utrustning har vunnit stor popularitet inte bara på grund av dess utmärkta tekniska egenskaper, utan också på grund av dess exceptionella tillförlitlighet. Jag skulle vilja notera att Finland är ett land med ett hårt klimat, och dess utrustning är perfekt för dem ryska operatörer som har ökade krav på klimatförhållanden. Utseende CXE800-mottagaren och dess blockschema presenteras respektive i Fig. 1 och 2.

CXE800 (Teleste)-mottagaren har en RF-utgång (en andra utgång kan enkelt användas genom att installera en speciell avdelarinsats eller koppling). Detta typisk mottagare FTTH-klass, som inte har en returkanal och är relativt enkel i konceptet. Mottagarens utgångssteg är organiserat med hjälp av GaAs MESFET-teknik, som uppnår en hög utgångsnivå (upp till 118 dBµV). CXE800 har ett inbyggt AGC-system baserat på den ingående optiska effektnivån, vilket säkerställer konstant hög nivå RF-signal när den optiska insignalen ändras (AGC-djupet är -7–0 dBm). Det metallgjutna huset ökar värmeöverföringen avsevärt under drift av mottagaren och minskar risken för överhettning. Mottagaren har lokal strömförsörjning (165–255 V) och har ett mycket brett område av driftstemperaturer - från -40 till +55 ° C - få tillverkare kan skryta med sådana värden! Dessutom skulle jag vilja notera det höga skyddet av CXE800 från elektromagnetiska störningar och blixturladdningar - Teleste garanterar motstånd mot impulsstörningar med en potential på upp till 6 kV!

För de operatörer som använder DOCSIS-teknik är en specialutgiven version av mottagaren baserad på CXE800 den optiska noden CXE880, som har en inbyggd FP-returkanalsändare. Denna enhet kännetecknas av sin relativa enkelhet i design jämfört med många konkurrenskraftiga modeller från andra välkända tillverkare och följaktligen ett lägre pris. CXE880-noden kan drivas lokalt eller på distans, beroende på kundens krav.

Jag skulle vilja notera att CXE800-mottagare redan används framgångsrikt i många ryska nätverk. Det var denna mottagare som valdes av företagsgruppen Stream TV som huvudmottagare för byggandet av optiska nätverk i många städer i Ryssland.

Mottagare OD002 och OD100 (TERRA)

Terrautrustning är också välkänd kabeloperatörer– den kännetecknas av ett optimalt pris-kvalitetsförhållande, europeisk prestandanivå och hög tillförlitlighet. Mottagarna OD002 och OD100 har utvecklats av Terra specifikt som mottagare för fiber-till-hem-nätverk som inte använder DOCSIS-protokollet och där dataöverföring sker på parallella fibrer (typiskt Metro-Ethernet). Modellerna OD002 och OD100 (fig. 3 och 4) - med lokal strömförsörjning, har nästan samma funktionalitet och, till en första uppskattning, skiljer sig endast i olika utnivåer för RF-signalen. Som praxis har visat behöver inte alla operatörer en utgångsnivå på 113 dBµV (detta är exakt driftsnivån för OD100 med AGC påslagen) - du kan ofta klara dig med en lägre utgångsnivå, och kostnaden för mottagaren kan vara avsevärt reducerad (mindre kraftfullt slutsteg, lägre strömförbrukning respektive värmeöverföring och en enklare kropp). Därför är driftsnivån för OD002-mottagaren upp till 107 dBµV, vilket gjorde det möjligt att minska kostnaderna med mer än en och en halv gånger! OD-mottagarnas höljen är gjutna, vilket förbättrar deras värmeöverföring och minskar risken för överhettning. Mottagarna OD002 och OD100 har en RF-utgång och har ett inbyggt AGC-system baserat på nivån på den optiska insignalen. Driftsområdet för AGC är mycket brett – från -7 till +2 dBm. Dessutom har dessa mottagare mycket bra brusparametrar - som praxis har visat är det möjligt att använda dessa mottagare vid ingångssignalnivåer nära den nedre gränsen för AGC-området (till exempel -6 dBm) utan betydande "brus" från signal.

Jag skulle särskilt vilja notera närvaron av ett sådant inbyggt alternativ i OD-mottagarefamiljen som närvaron av en flytande kristall digital indikator, som kan användas för att visa den optiska effektnivån vid mottagarens ingång med hjälp av ett inbyggt mätsystem. Dessutom tjänar samma indikator till att visa RF-signalparametrarna i inställningsläge. Det är också intressant att utgångsparametrarna konfigureras utan hjälp av insatsmoduler, med hjälp av en inbyggd mikroprocessor och tryckknappskontroll. När strömmen stängs av sparas inställningarna i mottagarens minne. Allt detta gör att du kan avsevärt förenkla installationen och konfigurationen av mottagaren och klara dig utan ytterligare mätutrustning, vilket är särskilt viktigt när du bygger nätverk med djup optisk penetration, när kostnaderna för att installera och underhålla ett stort antal mottagare blir mycket betydande.

Mottagare OD120 (TERRA)

Även om OD120-mottagaren är baserad på OD100-modellen, tycker jag att det är vettigt att lyfta fram den, särskilt eftersom den är på det här ögonblicket en av de mest moderna och funktionella enheterna på marknaden idag. Denna mottagare är intressant eftersom den implementerar förmågan fjärrövervakning och kontroll av dess huvudparametrar genom användning av den integrerade Ethernet-adaptern UD210. En till intressant funktion modell OD120 är att ett digitalt gränssnittskort har lagts till mottagarens design (fig. 5), som interagerar mottagaren med externa enheter. Så i synnerhet på det här kortet finns det kontakter för att styra strömreläet Nätverksomkopplare(switch), och om omkopplaren fryser kan den startas om. Dessutom används det digitala gränssnittskortet för att hämta information från en extern larmsensor (till exempel en sensor för att öppna en låda där utrustningen är placerad), samt information om enhetens driftläge avbrottsfri strömförsörjning(POSTEN). Maxbelopp OD120-mottagare i nätverket begränsas endast av antalet lediga IP-adresser i operatörens nätverk. OD120-mottagaren kommer med en unik parameterbeskrivning (uppsättning MIB-filer) för SNMP-protokoll(version v2c). I dessa MIB-filer är parametrarna indelade i tre kategorier:

– endast läs,
– läsbar och anpassningsbar,
– överförda meddelanden (TRAP).

Vissa beskrivningar i MIB-filen (såsom namnet på mottagaren och dess plats) kan dock specificeras av nätoperatören, vilket är mycket praktiskt när du underhåller nätverket.

De avlästa parametrarna inkluderar mottagarens serienummer, optisk ingångseffektnivå, arbetstemperatur, spänning vid strömförsörjningens utgång, etc. Den andra gruppen av parametrar är värdena för dämparna och interstage corrector, aktivering av AGC-systemet, tröskelvärden för parametrar vid vilka signaler ca. nödsituationer(larm). Överförda meddelanden (TRAP) är själva larmen, som indikerar felfunktioner eller avvikelser av parametrar från det maximalt tillåtna ange värden. En uppsättning MIB-filer låter dig integrera den optiska OD120-mottagaren i nätoperatörens övervaknings- och ledningssystem. UD210-adapterparametrar som IP-adress, nätverksmask, användarnamn, lösenord etc. kan enkelt ställas in genom att ansluta en dator med nätverkskort. En Telnet-klient för Windows används för att ansluta.

Möjligheten att fjärrövervaka och styra parametrar implementerade i OD120-mottagaren gör den till en extremt attraktiv lösning för de operatörer som bryr sig om tillförlitligheten hos sina tjänster och använder moderna tekniska medel för att övervaka och underhålla ditt nätverk.

Sammanfattningsvis skulle jag vilja tillägga att det stora utbudet av optiska mottagarmodeller som för närvarande finns på marknaden kan tillfredsställa nästan alla operatörers krav.

I den här artikeln skulle jag vilja fortsätta samtalet om moderna trender i utvecklingen av fiberoptisk utrustning för CATV-nätverk, i synnerhet optiska mottagare. Ett brett utbud av tillverkare av detta utrustningssegment, såväl som ett brett utbud av mottagarmodeller som för närvarande presenteras på den ryska marknaden, kan å ena sidan tillfredsställa de mest sofistikerade behoven hos kabeloperatörer, och å andra sidan kan skapa en valproblem för de kabeloperatörer som moderniserar sitt optiska nätverk eller bygger det för första gången.
Artikeln publicerades i tidningen "Cable Guy" nr 3 2009.

De första optiska mottagarna för CATV-nätverk dök upp för lite över tio år sedan. Sedan deras utseende och utveckling har de genomgått betydande förändringar - både i tekniska egenskaper och i kostnadsindikatorer. Låt mig påminna om att de första mottagarna - optiska noder - som regel inkluderade en optisk returkanalsändare och var avsedda för interaktiva nätverk med stöd för DOCSIS-protokollet. Förekomsten av en returkanalsändare (och följaktligen möjligheten att installera en sådan optisk nod i ett nätverk med DOCSIS-stöd) förklarades främst av det faktum att i USA och i de flesta europeiska länder vid den tiden (ungefär 2000) mycket kraftfull kabelinfrastruktur hade redan byggts, som ingen ville förändra och bygga om nämnvärt. Detta var just det främsta skälet till den snabba utvecklingen av DOCSIS-tekniken - den gjorde det möjligt att modernisera ett befintligt nätverk och göra det interaktivt till minimal kostnad och på kortast möjliga tid. De första optiska noderna tjänade som regel stora koaxialkluster (upp till 2-5 tusen abonnenter) och var mycket dyra enheter - priset på sådana "järnbitar" nådde ofta två tusen dollar eller till och med högre!

Ryska operatörer har släpat efter sina mer "avancerade" amerikanska och västerländska kollegor - på grund av brusintrång (särskilt i returkanalsbandet) var aktiv utrustning (i synnerhet förstärkare) inte utformad för att organisera en returkanal.

Men, som de säger, varje moln har en silverkant - boomen i byggandet av kabelnätverk i Ryssland inträffade precis vid den tidpunkt då optiska mottagare utan stöd för en returkanal började dyka upp, vilket gjorde det möjligt att avsevärt förenkla deras design , och följaktligen sänka priset avsevärt. Ett snabbare prisfall på mottagare blev också möjligt av ytterligare två huvudskäl - tekniken för produktion av optisk utrustning har utvecklats avsevärt och, förutom utrustningen från välkända amerikanska och västerländska företag, har ett flöde av billig utrustning från länderna i den asiatiska regionen har strömmat in på den ryska marknaden, främst från Kina. Samtidigt började de första modellerna av inhemskt producerade mottagare dyka upp. Uppkomsten på marknaden av sådana billiga optiska mottagare gjorde det slutligen möjligt för ryska operatörer att börja bygga fiber-till-hem-nätverk (FTTB/FTTH-teknik). När det gäller interaktivitet och dataöverföring började nätverksutrustning användas för detta - parallellt med CATV-nätet (på andra fibrer) installerades ett dataöverföringsnätverk (optiskt Metro-Ethernet).

Förutom övergivandet av returkanalsändare uppstod två huvudtrender i utvecklingen av optiska mottagare för CATV-nätverk - för det första började mottagare med höga utgångsnivåer (cirka 107–110 dBµV och ännu högre) dyka upp på marknaden. Detta var anledningen till uppkomsten och utvecklingen av FTLA-teknik - Fiber To the Last Active (det sista aktiva elementet i nätverket). Namnet på tekniken talar för sig självt - efter sådana mottagare med höga utgångsnivåer (under konstruktionen av "optik in i huset") försvann behovet av att installera koaxialförstärkare för hemmet. Användningen av relativt dyra mottagare med höga utgångsnivåer jämfört med billiga mottagare men med låga utgångsnivåer har en rad tekniska fördelar och är mycket ofta motiverad ekonomiskt (se publikationslistan för artikeln).

Därefter fanns det en önskan att erhålla en optisk mottagare av FTTH-klassen (dvs med en hög utgångsnivå), och samtidigt kunde en sådan mottagare arbeta med reducerade nivåer av ingående optisk effekt. Låt mig påminna er om att de första mottagarna som betjänade stora koaxialkluster, för att uppnå en bra signal-brusmarginal, var tvungna att ha en optisk signal vid ingången med en nivå på cirka 1 mW (0 dBm). Utvecklingen av fiber-to-the-home-teknik (FTTB/FTTH) har avsevärt minskat kraven på signal-till-brus-parametern vid mottagarutgången - nivån på ingående optisk effekt har blivit möjlig att reducera till en nivå av - 3 - -4 dBm (och ibland även lägre). Men här är problemet: när den ingående optiska effekten minskade, var det också en signifikant minskning av nivån på RF-signalen vid mottagarutgången. Denna minskning följer en-till-två-regeln – när den optiska insignalnivån minskar med 1 dBm, minskar den utgående RF-signalen med 2 dBµV. För att undvika en sådan minskning av utgångsnivån och generellt göra den oberoende av eventuella förändringar i nivån på den optiska signalen i nätverket, uppstod idén att använda ett AGC-system som en del av en optisk mottagare.

Så, för ungefär tre eller fyra år sedan, i allmänna termer, ägde uppkomsten av marknaden för optiska mottagare rum, vars huvudtyper vi ser nu:

– optiska mottagarenheter med möjlighet att installera returkanalsändare. Kostnad - från cirka 200–300 USD för "invandrare" från länderna i den asiatiska regionen, till 700–1000 USD för deras mer ädla "bröder";

– billiga optiska mottagare utan returkanal, relativt enkla i design och med utgångsnivåer på 100–110 dBµV (ursprung, som regel, Kina);

– mottagare speciellt designade för fiber-till-hem-nätverk – utan returkanal, med hög utnivå (107–115 dBµV) och en inbyggd AGC-funktion. Sådana mottagare har ofta ytterligare klockor och visselpipor, som vi kommer att prata om lite senare. Kostnadsindikatorn är från 120–130 till 230–250 USD.

Jag skulle vilja notera att ovanstående gradering är godtycklig och syftar inte till att strikt systematisera alla de modeller som finns på marknaden. Den första klassen av mottagare har nu blivit relativt sällsynt - som regel används optiska noder endast i nätverk som var designade för att stödja DOCSIS-protokollet (antingen redan byggt eller moderniserat).

När det gäller den andra klassen av mottagare är majoriteten av marknaden för dessa mottagare för närvarande upptagen av mottagare från länderna i den asiatiska regionen, även om det finns modeller av både inhemsk produktion och välkända utländska märken. Dessa mottagare är de enklaste och billigaste, priset på några av dem sjunker till 70–80 USD. Mottagare av denna klass förblev de mest populära under lång tid, tills nästa generation av mottagare dök upp, vilket gav dem betydande konkurrens.

Den första kända mottagaren av denna nya generation var Lambda Pro 50 (Vector)-mottagaren. Den höga utgångsnivån, närvaron av en AGC-funktion samt bekväm funktionalitet gjorde denna mottagare faktiskt till en favorit på marknaden i ett par år - andra tillverkares strävanden (inklusive den asiatiska regionen) att göra en billigare analog under lång tid inte haft någon betydande framgång.

Livet står dock inte stilla, och under det senaste och ett halvt året har flera nya modeller från denna klass av mottagare dykt upp, som jag skulle vilja prata om mer i detalj.

Mottagare CXE800/CXE880 (TELESTE)

Ett av de välkända tillverkningsföretagen som arbetade med att skapa effektiva "optik till hemmet"-mottagare var det europeiska företaget Teleste. Produkterna från detta företag har länge varit kända inte bara över hela världen utan också på den ryska marknaden. Teleste-utrustning har vunnit stor popularitet inte bara på grund av dess utmärkta tekniska egenskaper, utan också på grund av dess exceptionella tillförlitlighet. Jag skulle vilja notera att Finland är ett land med ett hårt klimat, och dess utrustning är perfekt lämpad för de ryska operatörer som har höga krav på klimatförhållanden. Utseendet på CXE800-mottagaren och dess blockschema visas i Fig. 1, respektive. 1 och 2.

CXE800 (Teleste)-mottagaren har en RF-utgång (en andra utgång kan enkelt användas genom att installera en speciell avdelarinsats eller koppling). Detta är en typisk FTTH-mottagare som inte har någon returkanal och är relativt enkel i konceptet. Mottagarens utgångssteg är organiserat med hjälp av GaAs MESFET-teknik, som uppnår en hög utgångsnivå (upp till 118 dBµV). CXE800 har ett inbyggt AGC-system baserat på den ingående optiska effektnivån, vilket säkerställer en konstant hög RF-signalnivå när den optiska insignalen ändras (AGC-djupet är -7-0 dBm). Det metallgjutna huset ökar värmeöverföringen avsevärt under drift av mottagaren och minskar risken för överhettning. Mottagaren har lokal strömförsörjning (165–255 V) och har ett mycket brett område av driftstemperaturer - från -40 till +55 ° C - få tillverkare kan skryta med sådana värden! Dessutom skulle jag vilja notera det höga skyddet av CXE800 från elektromagnetiska störningar och blixturladdningar - Teleste garanterar motstånd mot impulsstörningar med en potential på upp till 6 kV!

För de operatörer som använder DOCSIS-teknik är en specialutgiven version av mottagaren baserad på CXE800 den optiska noden CXE880, som har en inbyggd FP-returkanalsändare. Denna enhet kännetecknas av sin relativa enkelhet i design jämfört med många konkurrenskraftiga modeller från andra välkända tillverkare och följaktligen ett lägre pris. CXE880-noden kan drivas lokalt eller på distans, beroende på kundens krav.

Jag skulle vilja notera att CXE800-mottagare redan används framgångsrikt i många ryska nätverk. Det var denna mottagare som valdes av Stream TV-företagsgruppen som huvudmottagare för byggandet av optiska nätverk i många städer i Ryssland.

Mottagare OD002 och OD100 (TERRA)

Terras utrustning är också välkänd för kabeloperatörer - den kännetecknas av sitt optimala pris-kvalitetsförhållande, europeiska prestandanivå och höga tillförlitlighet. Mottagarna OD002 och OD100 har utvecklats av Terra specifikt som mottagare för fiber-till-hem-nätverk som inte använder DOCSIS-protokollet och där dataöverföring sker på parallella fibrer (typiskt Metro-Ethernet). Modellerna OD002 och OD100 (fig. 3 och 4) - med lokal strömförsörjning, har nästan samma funktionalitet och, till en första uppskattning, skiljer sig endast i olika utnivåer för RF-signalen. Som praxis har visat behöver inte alla operatörer en utgångsnivå på 113 dBµV (detta är exakt driftsnivån för OD100 med AGC påslagen) - du kan ofta klara dig med en lägre utgångsnivå, och kostnaden för mottagaren kan vara avsevärt reducerad (mindre kraftfullt slutsteg, lägre strömförbrukning respektive värmeöverföring och en enklare kropp). Därför är driftsnivån för OD002-mottagaren upp till 107 dBµV, vilket gjorde det möjligt att minska kostnaderna med mer än en och en halv gånger! OD-mottagarnas höljen är gjutna, vilket förbättrar deras värmeöverföring och minskar risken för överhettning. Mottagarna OD002 och OD100 har en RF-utgång och har ett inbyggt AGC-system baserat på nivån på den optiska insignalen. Driftområdet för AGC är mycket brett – från -7 till +2 dBm. Dessutom har dessa mottagare mycket bra brusparametrar - som praxis har visat är det möjligt att använda dessa mottagare vid ingångssignalnivåer nära den nedre gränsen för AGC-området (till exempel -6 dBm) utan betydande "brus" från signal.

Jag skulle särskilt vilja notera närvaron av ett sådant inbyggt alternativ i OD-mottagarefamiljen som närvaron av en digital flytande kristallindikator, som kan användas för att visa nivån på optisk effekt vid mottagaringången med hjälp av en inbyggd måttsystem. Dessutom tjänar samma indikator till att visa RF-signalparametrarna i inställningsläge. Det är också intressant att utgångsparametrarna konfigureras utan hjälp av insatsmoduler, med hjälp av en inbyggd mikroprocessor och tryckknappskontroll. När strömmen stängs av sparas inställningarna i mottagarens minne. Allt detta gör att du kan avsevärt förenkla installationen och konfigurationen av mottagaren och klara dig utan ytterligare mätutrustning, vilket är särskilt viktigt när du bygger nätverk med djup optisk penetration, när kostnaderna för att installera och underhålla ett stort antal mottagare blir mycket betydande.

Mottagare OD120 (TERRA)

Även om OD120-mottagaren är baserad på OD100-modellen tycker jag att det är vettigt att lyfta fram den eftersom den för närvarande är en av de modernaste och mest funktionella enheterna på marknaden idag. Denna mottagare är intressant eftersom den implementerar möjligheten att fjärrövervaka och kontrollera dess huvudparametrar genom att använda en integrerad UD210 Ethernet-adapter. En annan intressant egenskap hos OD120-modellen är att ett digitalt gränssnittskort har lagts till mottagarens design (fig. 5), som interagerar mottagaren med externa enheter. Så i synnerhet innehåller det här kortet kontakter för att styra strömreläet för nätverksomkopplaren, och om switchen fryser kan den startas om. Dessutom används det digitala gränssnittskortet för att hämta information från en extern larmsensor (till exempel en öppningssensor för en låda där utrustningen är placerad), samt information om driftsläget för den avbrottsfria strömförsörjningen (UPS) ). Det maximala antalet OD120-mottagare i nätverket begränsas endast av antalet lediga IP-adresser i operatörens nätverk. OD120-mottagaren kommer med en unik parameterbeskrivning (uppsättning MIB-filer) för SNMP-protokollet (version v2c). I dessa MIB-filer är parametrarna indelade i tre kategorier:

– endast läs,
– läsbar och anpassningsbar,
– överförda meddelanden (TRAP).

Vissa beskrivningar i MIB-filen (såsom namnet på mottagaren och dess plats) kan dock specificeras av nätoperatören, vilket är mycket praktiskt när du underhåller nätverket.

Läsparametrarna inkluderar serienumret på mottagaren, nivån på ingående optisk effekt, driftstemperatur, spänning vid utgången av strömförsörjningen, etc. Den andra gruppen av parametrar är värdena på dämpare och interstage corrector, aktivering av AGC-systemet, tröskelvärden för parametrar vid vilka signaler om onormala situationer genereras (larm). Överförda meddelanden (TRAP) är själva larmen, som indikerar fel eller avvikelser av parametrar från de maximalt tillåtna inställda värdena. En uppsättning MIB-filer låter dig integrera den optiska OD120-mottagaren i nätoperatörens övervaknings- och ledningssystem. UD210-adapterparametrar som IP-adress, nätverksmask, användarnamn, lösenord etc. kan enkelt ställas in genom att ansluta en dator med ett nätverkskort. En Telnet-klient för Windows används för att ansluta.

Möjligheten att fjärrövervaka och styra parametrar implementerade i OD120-mottagaren gör den till en extremt attraktiv lösning för de operatörer som bryr sig om tillförlitligheten hos sina tjänster och använder moderna tekniska verktyg för att övervaka och underhålla sitt nätverk.

Sammanfattningsvis skulle jag vilja tillägga att det stora utbudet av optiska mottagarmodeller som för närvarande finns på marknaden kan tillfredsställa nästan alla operatörers krav.


2024 gtavrl.ru.