داخل ماژول SFP چیست؟ - آشنایی با  TOSA، ROSA، BOSA

فناوری شبکه و رشد آن در دنیای مدرن امروزی ضروری است و به عنوان ستون فقراتی عمل می‌کند که دستگاه‌ها و سیستم‌های بی‌شماری را در سراسر جهان به هم متصل می‌کند. یکی از اجزای کلیدی در حوزه ارتباطات فیبر نوری، ماژول Small Form-factor Pluggable (SFP) است. در این مقاله، به طور مفصل به مکانیسم‌های داخلی این ماژول‌ها می‌پردازیم و به طور خاص بر روی سه مؤلفه نوری مهم تمرکز می‌کنیم  TOSA، ROSA و  BOSA.

مقدمه‌ای بر ماژول‌های SFP و اجزای نوری SFP

تعریف ماژول های SFP و نقش آنها در شبکه

ماژول‌های SFP تجهیزات فشرده (Compact) و قابل تعویض (Hot-Swappable) هستند که در مخابرات و ارتباطات داده برای کاربردهای مخابراتی و ارتباطات داده استفاده می‌شوند. این ماژول‌ها سیگنال الکتریکی دریافتی از دستگاه را به سیگنال نوری و بالعکس تبدیل می‌کند.SFPها توسط MSA (Multi-Source Agreement) استاندارد شده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد تا در بین برندها و دستگاه‌های مختلف قابل استفاده باشند و به آنها نقشی همه کاره در افزایش انعطاف پذیری و مقیاس پذیری شبکه می‌دهد.

فرستنده و گیرنده‌های فیبر نوری (ترنسیور- Transceivers) جزء لاینفک زیرساخت شبکه‌های انتقال فیبر نوری هستند. این دستگاه‌های جمع‌وجور دارای زیرمجموعه‌های نوری یکپارچه و پیچیده هستند که امکان استفاده از آن‌ها را در شبکه‌های امروزی و با تراکم بالا فراهم می‌سازد. با وجود طیف وسیعی از SFP‌های موجود در بازار، مانند SFP‌های استاندارد و انواع پیشرفته +SFP، که هر کدام دارای ویژگی‌ها و مشخصات متمایز خود هستند، درک عملکردهای اصلی آنها بسیار مهم است. پس بیاید با این سوال شروع کنیم که کاربرد اولیه ماژول های (ترنسیورهای) SFP چیست؟

• SFPها وظیفه ارسال و دریافت داده‌ها را بر عهده دارند «دو فرآیند حیاتی برای هر شکلی از ارتباط».
• این ترنسیورها وظیفه مهم تبدیل سیگنال‌های الکتریکی و سیگنال‌های نوری را تسهیل می‌کنند و امکان جریان بدون وقفه داده‌ها را در هر دو جهت ارسال و دریافت فراهم می‌کنند.

اهمیت درک ساختمان داخلی SFP

برای درک واقعی قابلیت‌ها، انعطاف پذیری و میزان اطمینان در ماژول‌های SFP، درک آنچه در داخل این ماژول‌ها وجود دارد و نحوه عملکرد اجزای داخلی بسیار مهم است. آگاهی از مکانیزم داخلی SFP نه تنها در عیب یابی، بلکه در تصمیم گیری آگاهانه در مورد خرید و استفاده از ماژول‌های مناسب برای نیازهای شبکه‌ای خاص کمک می‌کند.

باتوجه به اندازه جمع و جور و عملکرد پیچیده آنها، آیا تاکنون به مکانیسم‌های موجود در یک ترنسیور SFP فکر کرده‌اید؟ این اجزا چیزی بیش از بخش‌هایی از یک شبکه هستند - آنها قلب اتصال هستند. در داخل محفظه فلزی و مستحکم یک ماژول SFP، چندین جزء پیچیده و مجموعه‌های فرعی قرار دارند. اینها به طور هماهنگ برای دستیابی به قابلیت‌های چشمگیر ماژول SFP کار می‌کنند. در میان مهم‌ترین اجزای موجود در ترنسیور، می‌توان به سه بخش زیر اشاره کرد:

• Transmitter Optical Sub-Assembly یا (TOSA)، که نقشی محوری در ارسال سیگنال ایفا می‌کند.
• Receiver Optical Sub-Assembly یا (ROSA)، برای دریافت سیگنال ضروری است.
• Bi-Directional Optical Sub-Assembly یا  (BOSA)، که ارتباط دو طرفه را بر روی یک تار فیبر نوری امکان پذیر می‌کند.

هر جزء بر اساس استانداردهای دقیق مهندسی شده است و به داده‌ها اجازه می‌دهد بدون محدودیت در شبکه‌های بزرگ جریان داشته باشند و کاربران و دستگاه‌ها را در سراسر جهان به هم متصل کنند. این تقسیم بندی بر اساس عملکردی است که روی SFPها انجام می‌شود.

همه ما می‌دانیم که در یک ماژول SFP معمولی دو پورت وجود دارد که عبارتند از Transmit (TX) و Receive (RX). اجزای TOSA برای سمت فرستنده و اجزای ROSA برای عملکرد دریافت هستند.

نگاهی دقیق به اجزای ماژول SFP

بررسی دقیق‌تر ماژول SFP چندین مؤلفه پیچیده را نشان می‌دهد که برای کنترل سیگنال‌های فیبر نوری با هم کار می‌کنند و عبارتند از:

• زیر-مجموعه نوری فرستنده (TOSA)
• زیر-مجموعه نوری گیرنده (ROSA)
• برای انواع خاصی از SFPها، زیر-مجموعه نوری دو جهته (BOSA).

نمای کلی TOSA (زیر-مجموعه نوری فرستنده)

Transmitting Optical Sub-Assembly (TOSA) یک جزء حیاتی است که در بخش انتقال پورت‌های SFP قرار دارد. وظیفه اصلی آن «تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری» قبل از اتصال آنها از طریق رشته فیبر نوری متصل است. TOSA شامل چندین جزء کلیدی است، از جمله یک دیود لیزری که سیگنال نور را تولید می‌کند و یک رابط نوری که این سیگنال را به فیبر هدایت می‌کند. علاوه بر این، شامل یک مانیتور فتودیود برای کنترل خروجی لیزر، و یک رابط الکتریکی که تبدیل سیگنال را تسهیل می‌کند می‌باشد و یک محفظه‌ی محکم فلزی یا پلاستیکی نیاز است تا از این قطعات محافظت نماید.

به عنوان سنگ بنای ترنسیورهای فیبر نوری، طراحی TOSA می‌تواند برای پاسخگویی به نیازها و کاربردهای مختلف متفاوت باشد. ممکن است اجزای اضافی مانند عناصر فیلتر و ایزولاتورها (Isolators) را برای بهبود عملکرد خود ادغام کند و بر سازگاری و اهمیت آن در حوزه فیبر نوری تاکید کند.

Translation typesکاوش ROSA (زیر-مجموعه فرعی نوری گیرنده)

Receiver Optical Sub-Assembly (ROSA) یک جزء حیاتی دیگر است که در قسمت دریافت پورت SFP قرار دارد. مسئولیت اصلی آن گرفتن سیگنال نوری ارسال شده از TOSA ی فرستنده سمت مقابل و سپس برگرداندن آن به سیگنال الکتریکی است. این تبدیل بسیار مهم است، زیرا سیگنال را برای دستگاه های ارتباطی قابل درک و استفاده می‌کند.

ROSA از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: یک فتودیود که سیگنال های نور ورودی را تشخیص می‌دهد، یک محفظه محافظ ساخته شده از فلز یا پلاستیک، و یک رابط الکتریکی که اتصال به تجهیزات ارتباطی را تسهیل می‌کند. این اجزای سه گانه برای عملکرد هر فرستنده و گیرنده فیبر نوری ضروری است.

یک ROSA و یک TOSA که پشت سر هم کار می کنند، اجزای اصلی یک ماژول فرستنده گیرنده نوری را تشکیل می‌دهند و امکان ارتباط دو جهته را فراهم می کنند. علاوه بر این، ROSA ممکن است تقویت‌کننده‌ای را برای افزایش قدرت سیگنال دریافتی در خود جای دهد و اطمینان حاصل کند که یکپارچگی و کیفیت خود را برای پردازش بیشتر حفظ می‌کند.

نقش BOSA (زیر-مجموعه نوری دو جهته) در ماژول های SFP

TOSA (زیر-مجموعه نوری فرستنده) و ROSA (زیر-مجموعه نوری گیرنده) اجزای کلیدی هستند که مسئول ارسال و دریافت سیگنال‌ها در ترنسیورهای یک طرفه سنتی هستند. معمولاً هر کدام به یک فیبر نوری متصل می‌شوند تا به ارسال و دریافت سیگنال‌های یک طرفه دست یابند. اجزای BOSA به یک فناوری کلیدی در زمینه ارتباطات تبدیل شده‌اند، زیرا می‌توانند در ماژول‌های SFP دو طرفه ادغام شوند. این ادغام، ارتباط دو طرفه (فول دوبلکس – Full Duplex) را بر روی یک تار فیبر نوری انجام دهد و ترکیبی از عملکردهای تابشگر لیزری و آشکارسازهای نوری می‌باشد. با استفاده از تقسیم طول موج (WDM)، BOSA سیگنال‌های نوری با طول‌موج‌های مختلف را در یک کانال فیبر می‌فرستد و دریافت می‌کند، به طور موثر ساختار شبکه را ساده می‌کند، هزینه‌های استقرار را کاهش می‌دهد و راندمان انتقال سیستم را بهبود می‌بخشد.

استفاده از BOSA در ماژول‌های SFP دو طرفه نه تنها طراحی را بهینه می‌کند و فضای مورد نیاز برای تجهیزات را کاهش می دهد، بلکه عدم تداخل سیگنال و تضعیف بین طول موج‌ها را تضمین می‌کند و قابلیت اطمینان در ارتباطات را بهبود می‌بخشد. طراحی مهندسی با دقت بالا نه تنها با استانداردهای مختلف ارتباطی فیبر نوری مطابقت دارد، بلکه انعطاف‌پذیری و بهبود نگهداری شبکه را افزایش می‌دهد و در عین حال هزینه‌های زیرساخت را کاهش داده و ارتقای شبکه را آسان‌تر می‌کند. بنابراین، فناوری BOSA یک نیروی محرکه مهم برای ایجاد زیرساخت شبکه کارآمد، اقتصادی و پایدار است.

نتیجه:

اجزای پیچیده داخل یک ماژول SFP، مانند TOSA، ROSA، و BOSA، نشان دهنده پیشرفت‌های قابل توجه فنآوری در ارتباطات فیبر نوری است. درک آنچه در داخل یک ماژول SFP می‌گذرد به متخصصان شبکه اجازه می‌دهد تا از پیچیدگی و دقت موجود در تسهیل ارتباطات دیجیتالی روزمره لذت ببرند! از تولید و دریافت سیگنال‌های نوری گرفته تا توانایی انتقال داده‌ها در فواصل وسیع با حداقل تلفات، مکانیسم‌های درون این ماژول‌ها برای شبکه‌هایی که ما را در عصر دیجیتال متصل نگه می‌دارند، اساسی هستند. با پیشرفت تکنولوژی، طراحی و عملکرد این اجزای نوری به تکامل خود ادامه خواهند داد و سرعت ارتباطات، قابلیت اطمینان و کارایی کلی شبکه را بیشتر می‌کنند.