In unseren praktischen Anwendungen haben wir ein Phänomen entdeckt: Die meisten 1.25G-Glasfaser-SFP-Module verwenden PIN-Detektoren anstelle von APD-Detektoren. Warum?
Dafür gibt es im Wesentlichen zwei Gründe:
- Die Empfindlichkeit der PIN-Empfänger ist ausreichend, um die Übertragungsstandards von 1.25G (z. B. kurze bis mittlere Distanzen) zu erfüllen.
- APDs sind teurer und erfordern komplexe Vorspannungsschaltungen, weshalb ihr Einsatz bei niedrigen Datenraten nicht wirtschaftlich ist. Sie werden hauptsächlich für die Fernkommunikation mit Übertragungsraten von 10 Gbit/s oder höher verwendet.
Nachfolgend der Vergleich der wichtigsten Unterschiede:
| Empfängertyp | PIN (Fotodiode) | APD (Avalanche-Photodiode) |
| Empfängerempfindlichkeit | Niedrig (ausreichend für 1.25G-Kurzstrecken) | Extrem hoch (fähig, schwache Lichtsignale zu verstärken) |
| Betriebsspannung | Niedrig (normalerweise reichen 3.3 V aus) | Hoch (zehn bis hunderte Volt) |
| Kosten | Preiswerte und solide Handwerkskunst | Teurer und komplexer Herstellungsprozess |
| Schaltungskomplexität | Einfach (einfach hineinzoomen) | Komplex (erfordert zusätzliche APC/ATC-Vorspannungskompensationsschaltung) |
Spezifische Unterschiede zwischen PIN und APD
Kosten- und Strukturunterschiede
- PIN-Empfänger: einfache Struktur, ausgereifte Technologie und sehr niedrige productIonenkosten.
- APD-EmpfängerDie Struktur ist komplex und erfordert eine extrem hohe Prozesskontrolle; auch der Chip selbst ist teuer.
- Peripherieschaltung: Für den Betrieb der APD ist eine hohe Vorspannung von mehreren zehn oder sogar hundert Volt erforderlich, was den zusätzlichen Entwurf einer Hochspannungs-Boost-Schaltung und einer Temperaturkompensationsschaltung notwendig macht und die gesamten Hardwarekosten erheblich erhöht.
Übereinstimmung mit den Leistungsanforderungen
- Die Nachfrage nach 1.25G: 1.25G optische Module (wie z. B. Gigabit Ethernet, Fibre Channel) werden typischerweise für Kurzstrecken- oder Mittelstreckenübertragungen innerhalb von 20 Kilometern verwendet.
- Empfindlichkeit ausreichend: Innerhalb dieses Entfernungsbereichs erfüllt die Empfindlichkeit des PIN-Empfängers (üblicherweise um -20 dBm) die Anforderungen an den Signalempfang voll und ganz.
- Überbeanspruchung: Der Hauptvorteil von APDs liegt in ihrer extrem hohen Empfindlichkeit (bis zu -30 dBm oder weniger), die für die Übertragung über große Entfernungen (über 40 Kilometer) genutzt wird. Der Einsatz von APDs über kurze Distanzen gilt als überdimensioniert.
Gesättigte optische Leistung und Verbrennungsrisiko
- Niedrige Überlastungsgrenze: Die APD ist sehr empfindlich, und bereits eine etwas höhere optische Eingangsleistung (üblicherweise über -6 dBm bis -10 dBm) kann zur Sättigung oder sogar zum Durchbrennen führen. Bei Kurzstreckenübertragung muss daher ein Glasfaser-Dämpfungsglied verwendet werden.
- PIN ist haltbarer: Die optische Sättigungsleistung des PIN-Empfängers liegt üblicherweise über 0 dBm, wodurch er eine hohe Stoßfestigkeit aufweist. In Kurzstreckennetzen sind keine zusätzlichen optischen Dämpfungsglieder erforderlich, was die Anwendung sicherer und komfortabler macht.
Stromverbrauch und Wärme
- PIN: Niedrige Betriebsspannung (üblicherweise 3.3 V), extrem niedriger Stromverbrauch und geringe Wärmeentwicklung.
- APDDie Ansteuerung mit hoher Spannung erhöht den Gesamtstromverbrauch und die Wärmeentwicklung des Moduls erheblich, was der Miniaturisierung und dem Einsatz optischer Module mit hoher Dichte nicht förderlich ist.
Ab wann wird das 1.25G-SFP-Modul auch APD verwenden?
Nur wenn das optische Modul der 1.25G-Technologie eine Übertragung über extrem lange Distanzen (z. B. 40 km, 80 km oder mehr) erreichen muss , ist das optische Signal, das das Empfangsende erreicht, aufgrund der enormen Faserverluste sehr schwach. In diesem Fall wird ein APD-Empfänger verwendet, um eine „Lawinenverstärkung“ zu erzielen und so die Empfangsempfindlichkeit auf -30 dBm bis -37 dBm zu verbessern.
Fazit
Als ausgereiftes und kostensensibles Unternehmen productAuswahl eines PIN-Empfängers mit kostengünstig, einfacher Schaltkreis und nicht leicht durchzubrennen ist die optimale Lösung für die Markt- und Technologieauswahl von 1.25G optische Module, unter Einhaltung der Leistungsstandards. APD-Detektoren sind nur bei höheren Übertragungsraten wie 10G/40G/100G oder bei extrem langen Entfernungen (40 km+) notwendig, da die Empfängerempfindlichkeit aufgrund der höheren Datenraten abnimmt.
FAQ
Das von mir gekaufte SFP-1.25G-ZX100-Modul verfügt laut Datenblatt über einen PIN-Detektor, eine Sendeleistung von 0 bis +5 dB und eine Empfängerempfindlichkeit von -28 bis -3 dBm. Nutzt es einen PIN-Empfänger? Liegt ein Fehler in der Beschreibung vor?
Ihrer Beschreibung zufolge ist es sehr wahrscheinlich, dass für die 100 km ein APD-Empfänger verwendet wurde, da herkömmliche PIN-Empfänger ohne aufwändige optische Verstärkung oder extreme Verfahren kaum -28 dBm erreichen können. Dies liegt bereits an der Leistungsgrenze von APD-Empfängern.
Benötige ich einen PIN- oder APD-Detektor für ein 120-km-Gigabit-Lichtwellenleitermodul?
Bei einer Geschwindigkeit von 1.25 Gbit/s liegt die typische APD-Empfindlichkeit zwischen -28 dBm und -32 dBm, während die Grenze von PIN-Empfängern bei etwa -20 dBm bis -24 dBm liegt, sodass APD-Detektoren verwendet werden müssen.
Für einen 1.25G-40km-Glasfaser-Transceiver: Ist die Verwendung von PIN- oder APD-Detektoren empfehlenswert?
Für Glasfaser-Transceiver mit einer Reichweite von 40 km wird dringend empfohlen, PIN-Detektoren anstelle von APDs zu verwenden. Da die Link-Budgetierung redundant ausgelegt ist, entfällt die Notwendigkeit einer optischen Dämpfung, und die Kosten sind geringer.
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