Den optiska transceivern

av Jörgen Städje den 17 Okt 2015

Vad är det som sitter i vartenda fibernätverk och är ungefär lika vanligt som en väggkontakt? Den optiska transceivern är en liten minimal modul som alla datacentraler och förstärkarstugor har stora mängder av. Den håller på att bli lika universell som smör och bröd. I större bostadsområden där alla lägenheter förses med fiber in i köket finns det en eller två transceivrar i var lägenhet. Det kan bli flera tiotusental i en enda förort.

Den optiska signalen kan fara flera mil på glasfibern, men för att vi ska kunna göra något med den, som att detektera den, koda av den och förstå innehållet, eller routa den och få iväg den på en annan fiber, måste den först göras om till en elektrisk signal så den kan behandlas av datorer. Ännu så länge har ingen lyckats uppfinna en optisk dator, eller optisk router. Vi får hålla oss till elektricitet.

Transceivrar finns i ett otal olika varianter för olika kontaktdon och våglängder. Man köper dem i stora drösar.
Transceivrar finns i ett otal olika varianter för olika kontaktdon och våglängder. Man köper dem i stora drösar.

Den fiberoptiska transceivern är gränssnittet mellan ljus och elektricitet. Transceiver ska tolkas som transmitter-receiver – den är alltså en dubbelriktad modul. Modulen tar in två fibrer i ena änden och har en elektrisk kontakt i andra. Transceivrar finns i en massa storlekar och smaker, avsedda för olika kontaktdon, olika modulationstyper och kapaciteter. SUNET har förmodligen allihop, från 1 gigabit per sekund upp till 100 Gbps. De kan vara allt från cirka 1×1 centimeter upp till 2×10 cm sedda från kortändan. Gemensamt för dem är att de är pluggbara och kan dras ut och bytas om man skulle vilja ändra någon parameter, som modulation, kapacitet, kontaktdon, eller om enheten har gått sönder.

OPT-SX

OPT-SX bruksklar. Den svarta klumpen är dammskyddet som ska sitta i när transceivern inte används och det lilla handtaget används när man ska dra ut modulen ur apparatfronten.
OPT-SX bruksklar. Den svarta klumpen är dammskyddet som ska sitta i när transceivern inte används och det lilla handtaget används när man ska dra ut modulen ur apparatfronten.

Vi har tagit stora skruvmejseln (insexnyckel, starktång och polygrip) och tagit oss in i en optisk transceiver, nämligen en ganska vanlig typ som heter OPT-SX och kommer från Internet Photonics. Den kostar inte mer än 25 dollar på Ebay. Typen finns i en uppsjö olika fabrikat, Cisco, Lantronics, Netsys, Ascent, Opticore, 3Com osv. Man kan säga att det är en hushållsapparat.

måttritning

Just den här sorten är av en standardiserad storlek kallad Small Form factor Pluggable eller SFP och standarden föreskriver att den ska vara 8,5 mm hög, 13,4 mm bred och 56,5 mm djup. Den är avsedd för intern kommunikation i en datacentreal. Den kommunicerar med sk ”grått ljus” på 850 nanometers våglängd, når 550 meter på multimode-fiber och klarar en gigabit Ethernet, med en kapacitet på 1,2 Gbps. Den duger alltså inte för kommunikation mellan två städer eller liknande, där man istället använder koherent ljus av flera våglängder och single mode-fiber. I en single mode-fiber kan ljuset inte studsa omkring och bli lika förvirrat som i en multimode-fiber. Men det duger bra för korthållskommunikation. Se vidare https://www.sunet.se/blogg/sa-tillverkas-optisk-fiber/

tre typer

Utöver SFP (längst ned i bild) finns det en uppsjö andra storlekar med namn som SFP+ (10 Gbps), XFP (10 GBps, mitt i bilden), QSFP (10 eller 40 Gbps), CFP 2/4 (40 och 100 Gbps, överst) och QSFP 28 (100 Gbps).

Allt mindre bitar

opt-sx i tre delar

Börjar man med att bara ta av plåtskalet, den elektriska skärmplåten, sönderfaller transceivern i två delar, nämligen sagda plåtskal och det gjutna chassit, med ett antal låsmekanismer. Notera insexskruven i mitten av kretskortet.

opt-sx-helt sönderplockad

Skruvar man bort den (#¤%& fastlimmade) skruven, kan enheten demonteras i sina beståndsdelar.

opt-sx kretskort

På det 11 millimeter breda kretskortet sitter i huvudsak tre kretsar, varav två på denna sida av kortet. De gula klumparna är apparatens hjärta. De optiska fiberkontakterna passar direkt i de gula rören och ansluter till halvledarekomponenten i botten på den något tjockare delen. Den översta är fotodioden som tittar på inkommande ljus från fibern i den ena porten, medan den nedre är laserdioden, som skickar ut ljus i den andra fibern. Den övre kretsen 3193 är den förförstärkare som tar hand om den svaga signalen från fotodioden och gör ettor och nollor av den, medan den nedre 3190 är den strömgenerator som tar ettorna och nollorna från routern och omvandlar dem till lämpliga strömpulser för laserdioden. Guldfingerkontakterna i högeränden gör kontakt mot routerns elektronik. Det är här som elektroniken lämnar ut den detekterade datasignalen, respektive får indata från routern. Det är också här man ansluter drivspänningen.

Funktion

SFP schema

Modulen har två huvudkedjor: mottagar- och sändarkedjan. De gula områdena motsvarar helt och hållet de gula rören i förra bilden.

Det inkommande ljuset från fibern träffar fotodioden i mottagardelen och den svaga strömmen som uppstår, förstärks av en förförstärkare (FF). Signalen nivåbegränsas och digitaliseras därefter i en logikdel. Utdata matas ut på kontaktdonet baktill. Skulle insignalen förloras under någon lägre tid, motsvarade några bittider, markeras detta på utgången för signalförlust. Någon har kanske dragit ur fiberkontakten?

Indata till enheten kommer till en styrkrets som har till uppgift att styra ut laserdioden korrekt. Strömmen till dioden åstadkoms av en strömgenerator (SG). En etta in tänder exempelvis dioden och en nolla släcker den. Stigtiden för laserpulsen är så kort som 200 pikosekunder och uteffekten ligger omkring en milliwatt, vilket gör modulen till en enhet av laserklass 1: ofarlig även vid lång tids exponering.

Laserdioder åldras och lyser svagare med tiden. För att kontrollera detta sitter det en fotodiod intill laserdioden och återkopplar ljusstyrkan tillbaka till styrkretsen. Allt eftersom laserdioden åldras, lägger kretsen på mera ström, men till sist orkar dioden inte längre. Då lämnar modulen ifrån sig signalen Sändarfel.

Det finns dessutom några andra ingångar utöver de som visas i schemat, nämligen en som signalerar att modulen faktiskt stoppats in (Module absent) och två pinnar till ett seriellt gränssnitt där man kan ställa olika parametrar i modulen (Module definition).

Användning

 

SFP med dubbelriktad fiber inkopplad.
SFP med dubbelriktad fiber inkopplad.

Här ser du hur de två fibrerna med LC-kontaktdon ansluts, den ena med signal till SFP, den andra med signal därifrån.

plugga in trx i front

Modulidén gör det mycket enkelt att ansluta och byta SFP. Tryck in den i därför avsett hål tills det klickar till och du är igång. Lossa spärren och dra ut den och du kan stoppa in en ny.

routerfront

Här sitter transceivrarna i massor i fronten på en av de stora routrarna i SUNETs datorhall på Tulegatan. Stora bamsingar eller mindre typer i grupper om fyra och fyra. Det är de stora bestarna till vänster i bild som går ut och blir till SUNETs röda nät.

Snabbdata OPT-SX SFP transceivermodul

Protokoll: 1000BASE-SX Gigabit Ethernet
Kapacitet: 1,25 Gbps
Fibertyp: Multimode-fiber (MMF)
Räckvidd: Upp till 550 meter
Våglängd: 850 nm
Kontaktdon: Duplex LC
Drivspänning: 3,3 volt

Läs mer

Om hur man fibrerar en hel stockholmsförort. I just detta reportage används en dubbelriktad transceiver från Skylane Optics: http://techworld.idg.se/2.2524/1.586008/sa-byggs-ett-stadsnat-for-framtiden

Fler blogginlägg av Jörgen Städje

DNS och DNSSEC utan facksnack

30 Jan 2018
/ Bloggen fiberfeber

Från oss alla, till er alla

14 Dec 2017
/ Bloggen fiberfeber

Så arbetar NOC

13 Nov 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNET i Hongkong

20 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

SUNETs handbok i informations- och IT-säkerhet

1 Sep 2017
/ Bloggen fiberfeber

Den ökända hästen från Troja

31 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

Redundans är allt

3 Jul 2017
/ Bloggen fiberfeber

SNIC-snack

2 Jun 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff: del 5 av 2

3 Maj 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: We are at the Forefront!

13 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

Maria Häll: Vi ligger i framkant!

10 Apr 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 4 av 2

22 Feb 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff, del 3 av 2

30 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 2 av 2

9 Jan 2017
/ Bloggen fiberfeber

We have liftoff! Del 1 av 2

16 Dec 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long Read – Cleanliness is a Virtue

20 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Långläsning - tvättar bäst som tvättar först

16 Sep 2016
/ Bloggen fiberfeber

Följa fiber – från Tulegatan till Stockholms universitet.

26 Aug 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ericsson, then swänske Lars Magnus

7 Jun 2016
/ Bloggen fiberfeber

One ring to rule them all

24 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Den tunga bakgrundstrafiken

12 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Long read: How to Design a Fibre Optic Network

5 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Welcome to the Fiber Fever Blog!

3 Maj 2016
/ Bloggen fiberfeber

Procuring an Optical Network – Smooth as Silk

2 Maj 2016
/ Blogg

The Breadth and Width of a Megabit

29 Apr 2016
/ Blogg

The Nobel Prized Piece of Glass

28 Apr 2016
/ Blogg

What’s the time? Really?

28 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (3) – molnsäkerhet

26 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (2) – vad är molnet egentligen?

25 Apr 2016
/ Blogg

SUNET in i molnet (1) – det här får du

25 Apr 2016
/ Blogg

Read about the brand new Sunet network.

11 Apr 2016
/ Bloggen fiberfeber

GÉANT och NORDUnet – bästa kompisar

14 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ljuset kommer från Tyskland

3 Mar 2016
/ Bloggen fiberfeber

Thunderbirds are GO!

19 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Ett panorama av verkligheten

17 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Det allseende ögat

15 Feb 2016
/ Bloggen fiberfeber

Förstärkning på längden

15 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Dämpning och förstärkning i optisk fiber

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Grundläggande om L-bandet

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

C-bandet – grundläggande om

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Logaritmer, min käre Watson

14 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

CERN – krossen som slår sönder materiens minsta byggstenar

12 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

Riksarkivets samarbete med SUNET

11 Jan 2016
/ Bloggen fiberfeber

One Ring to Rule them - Vetenskapsrådet

21 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Alla jättars jätte - Cisco

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En värld av siffror - belastning

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Ur led är inte alls tiden - atomur

19 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

En djungel av kontaktdon

4 Dec 2015
/ Bloggen fiberfeber

Elektronisk enbärsdricka - Juniper

27 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är Géant?

26 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Radar Love - Eiscat

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Color Purple - dispersion

25 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Full Metal Packet - switchen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Get your kicks on route 66 - routrar

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Game of Stones - kvarts

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

The Twilight Zone - fotonen

10 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Peering – SUNETs ekonomiska ryggrad

9 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

I mörkret är alla katter infraröda

4 Nov 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fibertyperna i nätet och deras optiska felaktigheter

29 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Vad är klockan? Egentligen?

21 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Nätets centrum

20 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Polarisation och informationsöverföring

1 Okt 2015
/ Bloggen fiberfeber

Laserns historia

30 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Koherent ljus, vad är det?

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

När allt är klart

28 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

SUNET – nu ännu bättre!

16 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fibern fruktar fukten

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Att få kontakt

11 Sep 2015
/ Bloggen fiberfeber

Så tillverkas optisk fiber

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

EMC – EMI – EMP

31 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Glasbiten som gav nobelpris

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Megabit på längden och tvären

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Fibern från Frostmofjället

21 Aug 2015
/ Bloggen fiberfeber

Upphandling av optiskt nät

25 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

OptaSense – när fiber blir sensorer

3 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med ramanförstärkare

2 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk utvikning: 130.000 fibrer som i en liten ask

1 Jul 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 2: Felrapporter

27 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

NOCen spekulerar 1: hög belastning

26 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: Optisk magi med EDFA

22 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Långartikel: Så designar man ett fiberoptiskt nät

11 Jun 2015
/ Bloggen fiberfeber

Bredare motorväg för svenska data – äntligen en offensiv satsning!

22 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva tidslinjen

21 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Om den interaktiva kartan

20 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Fiberfeber: Vad som har varit och vad som komma skall

19 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Följ bygget av Sunets nät på bloggen Fiberfeber!

18 Maj 2015
/ Bloggen fiberfeber

Teknisk djupdykning: den mystiska routerkraschen

11 Jun 2006
/ Bloggen fiberfeber

2000–2013: Sunet mognar och kapaciteten ökar. Identitetsfederation skapas.

1 Jan 2000
/ Bloggen fiberfeber

1990–1999: Kapaciteten stiger, 2 – 34 – 155 Mbps

1 Jan 1990
/ Bloggen fiberfeber

1968–1989: Idéernas tidevarv. Internets vagga.

1 Jan 1968
/ Bloggen fiberfeber

Jörgen Städje

Jag heter Jörgen Städje och har skrivit om teknik och vetenskap sedan 1984. Friskt kopplat, hälften brunnet!