Qu’est-ce qu’un émetteur-récepteur optique? Un guide pour les débutants (2024)

Publication initiale: Avril 28, 2017

Qu’est-ce qu’un émetteur-récepteur optique ?

Un émetteur-récepteur optique, également appelé émetteur-récepteur à fibre optique ou module optique, est un petit dispositif emballé qui utilise la technologie de la fibre optique pour transmettre et recevoir des données.

Le terme « émetteur-récepteur » combine les mots « émetteur » et « récepteur ». En d’autres termes, l’émetteur-récepteur optique comprend généralement un émetteur optique et un récepteur optique qui sont combinés et partagent des circuits communs ou un boîtier unique.

L’émetteur-récepteur optique est un élément essentiel de l’équipement des réseaux optiques. Il comporte des composants électroniques qui conditionnent et codent/décodent les données en impulsions lumineuses, puis les envoient à l’autre extrémité sous forme de signaux électriques.

Pour envoyer des données sous forme de lumière, il utilise une source lumineuse, telle qu’un laser VSCEL, FP, DFB et EML, qui est contrôlée par les composants électroniques, et pour recevoir des impulsions lumineuses, telles que Pin ou APD, il utilise une photodiode semi-conductrice.

Figure 1 : Schéma de décomposition d’un émetteur-récepteur optique

Types d’émetteurs-récepteurs optiques

Les émetteurs-récepteurs optiques sont classés en plusieurs types sur la base de différentes méthodes pour répondre à des besoins diversifiés. Mais dans la plupart des cas, nous les classons en fonction des facteurs de forme.

Classés par facteurs de forme des émetteurs-récepteurs

En fonction des différents facteurs de forme, ils sont classés dans les catégories suivantes :

• Émetteurs-récepteurs 1×9: Comme son nom « 1×9 », la caractéristique la plus visible est une rangée proéminente de 9 broches. La plupart des fabricants ont cessé d’utiliser des émetteurs-récepteurs 1×9 et ont opté pour des types plus populaires tels que SFP ou SFP+.
• Émetteurs-récepteurs GBIC: abréviation de Gigabit Interface Converter, il s’agit d’un facteur de forme enfichable à chaud, mais en raison de leur taille considérable, on ne les trouve plus que sur des commutateurs ou des appareils plus anciens.
• Les émetteurs-récepteurs SFF sont l’abréviation de small form factor (facteur de forme réduit). Ils ont généralement 2×5 ou 2×7 broches mais sont plus petits que les émetteurs-récepteurs 1×9. Notez que le SFF ne supporte pas l’enfichage à chaud.
• Émetteurs-récepteurs SFP (mini-GBIC): abréviation de small form pluggable, le facteur de forme le plus réussi à ce jour. C’est donc le type le plus populaire dans l’industrie des émetteurs-récepteurs. La plupart des émetteurs-récepteurs ultérieurs sont développés sur la base de ce type d’émetteurs-récepteurs et mis à niveau avec des variantes à plus grande vitesse et de forme compacte.
• Émetteurs-récepteurs SFP+: Ces émetteurs SFP améliorés prennent en charge des vitesses plus élevées, telles que 8G et 10G. Dans la plupart des cas, les utilisateurs les appellent 10G SFP+.
• Émetteurs-récepteurs XFP: Ce terme signifie 10-gigabit small form factor pluggable, et « X » dans ce mot signifie 10G. Il n’a connu qu’une brève notoriété avant d’être rapidement remplacé par SFP+ en raison de ses inconvénients, tels qu’un facteur de forme important et une consommation d’énergie élevée.
• Émetteurs-récepteurs SFP28: Il s’agit d’une version améliorée de SFP+ qui prend en charge les vitesses de 25G à 28Gbps. Il est principalement utilisé dans les CPRI Ethernet 25G et les centres de données.
• Module QSFP: Abréviation de « quad small form pluggable », ils fournissent un signal à 4 voies pour une vitesse combinée de 40 Gbps.
• Module QSFP28: S’appuyant sur la conception QSFP, ces émetteurs-récepteurs peuvent supporter des vitesses de 4x25G ou 4x28G, ce qui en fait des outils polyvalents et puissants pour les applications des centres de données modernes.
• Module CFP: Défini en CFP MSA, cet émetteur-récepteur prend en charge la vitesse de 40G/100G et mesure 82 mm × 13,6 mm × 144,8 mm.
• Module CFP2: Similaire au CFP, mais de dimensions plus réduites (41,5 mm × 12,4 mm × 107,5 mm) et avec une consommation d’énergie plus faible.
• Module CFP4: Le CFP4 est basé sur le CFP2 pour une plus grande densité et une plus faible consommation d’énergie ; la taille standard est de 21,5 mm × 9,5 mm × 92 mm.
• Module CFP8
• Module CXP: Le CXP est 120 Gb/s 12x Small Form-factor Pluggable ; en supportant 12x10G lanes, il atteint une vitesse totale de 120Gbps.
• Module CSFP: Il s’agit de dispositifs compacts et enfichables à petit facteur de forme qui comportent deux BOSA dans la taille SFP et offrent une double capacité de bande passante pour une certaine densité de ports.
• Module QSFP56
• Module QSFP-DD
• Module OSFP
• Module CDFP
• Module X2
• Module XENPAK
• Module XPAK
• Module SFP56
• Module SFP56-DD
• Module Mini SFP
• COBO (Consortium for On-Board Optics)

De nombreux facteurs de forme d’émetteurs-récepteurs sont disponibles, mais beaucoup nécessitent des mises à jour au fil du temps. Par exemple, la plupart des fabricants ont cessé de fournir des commutateurs avec des ports Xpak, X2 et XENPAK au lieu des ports SFP+ et QSFP plus couramment utilisés. Par conséquent, il peut être difficile de trouver un fournisseur qui propose encore ces émetteurs-récepteurs.

En effet, certains facteurs de forme sont encore utilisés, même si les fabricants leur accordent peu d’attention. Un exemple est le boîtier 1×9 SIP, qui est encore utilisé comme interface E/S fibre dans certains commutateurs Ethernet industriels et convertisseurs de médias. C’est probablement la raison pour laquelle les clients finaux ordinaires ne les connaissent pas.

Notre dépendance à l’égard de l’internet s’accroît, de même que la nécessité de disposer de connexions fiables et à haut débit. Cela a conduit à une augmentation significative du câblage en fibre optique, qui repose sur des émetteurs-récepteurs optiques à grande vitesse. Par conséquent, les nouveaux facteurs de forme tels que SFP+, QSFP+, QSFP28 et QSFP-DD gagnent en popularité et dominent le marché.

Classés par taux de transmission des émetteurs-récepteurs

Le taux de transmission est le nombre de bits transmis par seconde. L’unité de mesure du taux de transmission est le Mbps (Megabits par seconde) ou le Gbps (Gigabits par seconde).

En fonction des taux de transmission, les émetteurs-récepteurs à fibre optique sont classés dans les types suivants :

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Pour en savoir plus

• Single Mode vs. Multimode Fiber, What is The Difference?
• What is 1×9 Transceiver?
• What is SFP Port? Everything You Need to Know
• What is GBIC? Everything You Need to Know

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Classification par type de mode de fibre

Les fibres optiques sont divisées en deux catégories : les fibres monomodes (SMF) et les fibres multimodes (MMF) : fibre monomode (SMF) et fibre multimode (MMF). Par conséquent, les émetteurs-récepteurs optiques sont également classés en tant qu’émetteurs-récepteurs monomodes et multimodes afin de gérer les différentes fibres optiques.

Les émetteurs-récepteurs monomodes ont généralement des distances de transmission allant de 10 à 160 km. Ils fonctionnent sur une longueur d’onde centrale typique de 1310nm, 1490nm ou 1550nm sur une fibre monomode. Ils conviennent donc à la transmission sur de longues distances ou à grande capacité.

Les émetteurs-récepteurs multimodes sont utilisés pour des distances de transmission plus courtes allant de 0,5 km à 2 km. Ils fonctionnent sur une longueur d’onde centrale typique de 850 nm sur une fibre multimode, ce qui les rend adaptés à la transmission à faible coût sur de courtes distances.

Classés par applications d’émetteurs-récepteurs

Il existe de nombreux émetteurs-récepteurs différents pour diverses applications. Les différentes applications sont classées comme suit.

• SONET/SDH
• FE/GE/10G/40G/100G/400G Ethernet
• Broadcast Video
• CPRI and LTE
• Fibre Channel
• PON
• CWDM/DWDM

Structure d’un émetteur-récepteur optique

Prenons l’exemple du plus populaire des émetteurs-récepteurs SFP/SFP+ ; l’émetteur-récepteur optique comprend les éléments ci-dessous. Les autres émetteurs-récepteurs QSFP-DD, QSFP28, XFP, QSFP, CFP, CFP2 et GBIC ont des structures similaires.

1	Loquet
2	Récepteur optique
3	Transmetteur optique
4	Coquille de l’émetteur-récepteur
5	Étiquette
6	Bouchon anti-poussière
7	Printemps

Applications des émetteurs-récepteurs optiques

L’émetteur-récepteur à fibre optique est largement utilisé dans les applications de réseaux câblés telles que Ethernet, Fibre Channel, SONET/SDH/ONT, CPRI, FTTx et InfiniBand. La plate-forme comprend des commutateurs Ethernet, des routeurs, des pare-feu, des cartes d’interface réseau et des convertisseurs de média à fibre optique.

Les cartes d’interface de stockage, appelées HBA ou commutateurs de stockage Fibre Channel, utilisent des émetteurs-récepteurs à fibre optique à des vitesses telles que 2Gb, 4Gb, 8Gb et 16Gb.

Les principaux paramètres de l’émetteur-récepteur optique

• Data Rate: le nombre de bits transmis par seconde.

• Distance de transmission : la distance maximale sur laquelle les signaux optiques peuvent être transmis. Les signaux optiques envoyés par différents types de sources peuvent être transmis sur des distances différentes en raison des effets négatifs des fibres optiques, tels que la dispersion et l’atténuation. Lors de la connexion des interfaces optiques, sélectionnez les modules et les fibres optiques en fonction de la distance maximale de transmission des signaux.

• Longueur d’onde centrale: La longueur d’onde centrale représente la bande d’ondes pour la transmission des signaux optiques. Actuellement, il existe principalement trois longueurs d’onde centrales pour les modules émetteurs-récepteurs à fibre optique standard : 850 nm, 1310 nm et 1550 nm, respectivement, représentant trois bandes d’ondes.

• Puissance optique d’émission: La puissance optique de sortie d’un émetteur-récepteur optique lorsqu’il fonctionne correctement. Lorsque deux émetteurs-récepteurs optiques sont connectés, la puissance optique d’émission d’une extrémité doit se situer dans la plage de la puissance optique reçue à l’autre extrémité.

• Sensibilité de réception: la puissance à laquelle le récepteur d’un émetteur-récepteur à fibre optique peut recevoir des signaux optiques dans une plage de taux d’erreur sur les bits (BER = 10^-12), en dBm.

• Mode de la fibre : Le mode des fibres optiques est défini en fonction du diamètre du cœur et des caractéristiques des fibres optiques. Les fibres optiques sont classées en fibres monomodes (SMF) et en fibres multimodes (MMF). Les fibres multimodes ont un diamètre de cœur important et peuvent transporter la lumière dans plusieurs modes.

Cependant, la dispersion intermode étant plus importante, elles sont utilisées pour transmettre des signaux optiques sur de courtes distances. Les fibres monomodes (SMF) ont un cœur de petite taille et peuvent transmettre la lumière dans un seul mode avec une faible dispersion, de sorte qu’elles peuvent transmettre des signaux optiques sur de longues distances de communication.

• Type de connecteur: L’interface sur un émetteur-récepteur optique pour accueillir une fibre. Les types de connecteurs couramment utilisés sont les connecteurs LC (applicables aux émetteurs-récepteurs QSFP, SFP, SFP+, SFF et XFP), les connecteurs SC (applicables aux émetteurs-récepteurs BIDI SFP, GBIC, X2, XENPAK et 1×9), les connecteurs ST et FC (applicables aux émetteurs-récepteurs 1×9) et les connecteurs MPO (applicables aux modules QSFP+, SR4, et CXP).

• Rapport d’extinction: le rapport minimum entre la puissance optique moyenne avec signaux transmis et la puissance optique moyenne sans signaux transmis en mode de modulation complète. Le rapport d’extinction indique la capacité d’un module optique à identifier le signal 0 et le signal 1. Ce paramètre est un indicateur de qualité pour les émetteurs-récepteurs à fibre optique.

• Diagramme de l’œil : un affichage d’oscilloscope dans lequel un signal numérique provenant d’un récepteur est échantillonné de manière répétitive et appliqué à l’entrée verticale. En même temps, le débit de données est utilisé pour déclencher le balayage horizontal.

FAQ

Q : Comment nettoyer les émetteurs-récepteurs optiques ?

Une interface optique d’émetteur-récepteur encrassée réduit la puissance et dégrade le signal optique. Le nettoyage de l’émetteur-récepteur est donc crucial. Pour l’ingénieur de terrain, utilisez l’outil de nettoyage de fibre optique en suivant les étapes ci-dessous.

• Check the transceiver connector end face using an end face checker.
• Use the one-click fiber cleaner and insert it into the transmitter side.
• Click the button to vibrate quickly and remove dirt from the end face.

Q : Puis-je utiliser un émetteur-récepteur monomode avec un émetteur-récepteur multimode ?

Vous ne pouvez pas. Parce que l’émetteur-récepteur monomode utilise généralement un laser de 1310 nm ou 1550 nm, tandis que le module multimode utilise généralement un laser de 850 nm. L’émetteur-récepteur générique ne peut pas fonctionner avec des longueurs d’onde différentes.

Q : Quel est le code HS des émetteurs-récepteurs optiques ?

Le code SH le plus utilisé par la plupart des clients américains est 8517.62.0090, mais d’autres pays peuvent utiliser des codes différents. Vérifiez auprès des douanes locales pour plus de détails.

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