Добрый день.
Имеется проект по передачи оптических импульсов малой частоты ~180 кГц на дальнее расстояние ~80 км.
После анализа было решено попробовать сделать это на SFP модуле.
Решили подключить SFP к имеющимуся микроконтроллеру работающему на 16МГц и генерировать максимально возможную частоту в SFP модуль.
Логические сигналы решили формировать различной скважностью импульса, т.е. скважность 50%=лог 1; скважность 25%=лог 0.
Возникло ряд вопросов, которые я хотел бы озвучить в этой теме:

1) Вопрос сопряжения +5В микроконтроллер и SFP ?

1.1) диф сигналы TD+- RD-+ по спецификации "Small Form-factor Pluggable (SFP) Transceiver MultiSource Agreement (MSA)" имеют уровни сигналов:
- RD дифф. 0,37...2,0 В; 0,185...1,0 В относительно земли;
- TD дифф 0,5...2,4 В; 0,25...1,2 В относительно земли.
Уровни LVDS: питание 3,3В; Лог1=1,4В; лог0=1,0В; дифф выход 0,247...0,454В; средний уровень 1,2В.
Уровни LVPECL: питание 3,3В; Лог1=2,4В; лог0=1,7В; дифф выход 0,595...0,930В; средний уровень 2,1В.
Уровни PECL: питание 5,0В; Лог1=4,0В; лог0=3,3В; дифф выход 0,595...0,960В; средний уровень 3,65В.

1.2) линия связи I2C MOD_DEF_2, 1 наверное применять смкросхему преобразования уровней специально для этого протокола ? какую посоветуете ?

1.3) логические сигналы RX_LOS, RATE_SEL, TX_FAULT, TX_DISABLE наверное можно преобразовать толерантной логикой и LVCMOS ??

2) На линиях TD+- RD+- внутри SFP стоят конденсаторы, значит можно подавать только переменное напряжение (т.е. частоту).
Вопрос - на какой минимальной частоте может работать SFP модуль ?

Прошу ответить кто знает или порассуждать.

1) Любой преобразователь из CML/LVPECL
2) обычно там стоит керамика 0,1мкф. Частоты, соответственно, от сотни килогерц.

Обычный SFP это лазер и фотоприемник - что на вход подал, то на выходе и получил в виде оптического импульса.
Но! Нельзя просто так взять и подключить SFP для передачи импульсов.
Должно быть соблюдено условие постоянной составляющей в передаваемых данных (DC-balance). Иначе конденсаторы накопят заряд и драйвер лазера/фотоприемника уйдет в нерабочую область.
В нормальных условиях работы это предполагает специальное кодирование на физическом уровне (NRZ и т.п) и скремблирование данных для исключения длинных повторяющихся последовательностей (типа сто нулей/единиц подряд).
Этого можно не делать, но только если вы гарантируете что информация передается короткими импульсами с длительность много меньше чем 1/f SFP и при этом интервал между импульсами достаточен для разряда конденсаторов SFP. К примеру t=100ns, T=10us.

Здесь была тема, что то подобное обсуждалось. По моему пришли к результату что проще поставить спец. микросхему.

1. Модули для ряда имплементируемых стандартов не соответствуют спецификациям MSA в части электрических соединений.
Могут отсутствовать конденсаторы на дифф. линиях, и сами дифф. линии могут существенно отличаться.
Линии 3.3V CMOS Вам особо не нужны. Просто прикрутите резисторами к нужным уровням.

2. Строго говоря, ни один стандарт не гарантирует работу при вашем сигнале. От слова никак. Тем более 80км.
Даже если прострелите с конкретными моделями, это ни о чём. На другой модели модуля эта радость может закончиться.

Имха, можно просто попробовать для единичного применения, но не более. Да и то, если срочно и очень жмёт.
Тупо купить пару модулей из недорогих и попробовать погонять с аттенюатором. Больше всего проблем может доставить поиск аттенюатора.
Но и такой ерундистикой я бы сам не стал заниматься. Кому как, а мне религия не позволяет.

Использовать SFP для таких частот слишком жирное удовольствие. Кабель то какой у Вас? SM или ММ? Судя по расстоянию можно предположить, что SM/ соответственно, межмодовая дисперсия практически отсутствует и на максимальную дальность будет влиять только оптический бюджет. В Вашем случае, при среднестатистическом кабеле и потерях на сварке и коннекторах затухание ~0,3 db/km 3 окне прозрачности. Следовательно, оптический бюджет должен быть около 24 dbm, ну или в других цифрах - при средней чувствительности фотоприемника в -24dbm мощность излучателя должна быть 0dbm/ Если не жалко денег, ищите SFP с нужными характеристиками. Но для Ваших частот можно найти и другие варианты, вплоть до дискретных элементов. По поводу кодирования сигналов - использовать изменение скважности не советую, как уже говорили, лучше NRZ, Manchester и т.п. вплоть до FM/FM)) и что такое импульсы малой частоты ~180 кГц совсем не понятно, потому как импульсы могут иметь длительность 1 рс, а это уже совсем другая песня...

на ВОЛС принято оперировать не километрами, а оптическим бюджетом в дБ.
а на линиях длиннее 40 км это уже не просто нужно, - это важно.
И если этот ВОЛС укладывал/варил/сдавал вам абы кто, то работать оно будет абы как.
Например, у РосТелека видел достаточно примеров, когда в ВОЛС до 25% волокон не соответствуют (точнее, перестали соответствовать) требованиям в процессе эксплуатации, но РТ с удовольствием попробует сдать вам их в аренду, авось вам подойдут.
Или ещё пример из жизни, в результате идиотского местного тех. регламента, предписывающего раз в 4 месяца протирать FC-пигтейлы на незадействованных (темных) волокнах, феррулы за 3 года затёрли до нерабочего состояния. Когда это вскрылось, пришлось тупо переваривать все пигтейлы на всех кроссах этого узла.

Поэтому вместо того чтобы обещать 80 км дальности, потребуйте от заказчика выполнить оптический бюджет трассы в 30 дБ (не хуже).
И только после этого стоит смотреть, стоит ли вам связываться с SFP.

Далее. SFP - это однозначно не для микроконтроллеров. По моим наблюдением за даташитами на SFP за последние 10 лет - если 100 МГц сигнал нормально воспринимают 99,9% SFP-шек, то 10 МГц - только 40%, и раз на раз не приходится. Что касается частот менее 10 МГц - я не пробовал, но мне честно говоря страшно, поскольку чувствительный APD-приемник "80-километрового" модуля при низких частотах будет тупо уходить в насыщение, и не отрабатывать переходы 1->0 с положенной скоростью. А если говорить про репрезентативность выборки и работе на низких частотах - то тут уж совсем будет всё плохо от партии к партии.
Т.е. имхо если надо делать на SFP и в серию - то надо формировать сигнал с тактовой >= 100 МГц и по всем правилам DC balancing.

krux, история о протирке пигтейлов - это зачёт. Давно меня никто так не веселил.
Да и прочее далеко не безынтересно. Спасибо.


Это без вариантов.

Спасибо за ответы,
линия - одномод. Линией занимается другая организация. Мы разрабатываем приемо-передатчик.

Что делать с MOD_DEF_1 - линия двусторонняя.

Сообщение отредактировал M-Larionov - Feb 17 2017, 08:07

мне кажется, что вы изобретаете велосипед:
google->"медиаконвертер по оптике" - воткнули длинную sfp, получили линк по оптике, медь по ethernet завели в свой контроллер хоть через какую-нить w5100..

уж если так хочется самостоятельно порулить sfp, то разумнее слепить мостик на фпга или поставить phy, который умеет работать через sfp..


в доке на sfp обычно есть таблица сигналов, там и д.б. описано..

ЗЫ 80км - приличное расстояние для любительщины, разумно предусмотреть запас по мощности из-за деградации оптического тракта..

Где-то была тема с проталкиванием уарта через phy. Я из любопытства прикидывал варианты, вроде как прокатывает.

Нет, это не велосипед, т.к. подобного решения я не находил.
У нас встраивоемое решение, не хотелось бы лепить сложные преобразователи на плисках.
Хотели гениально и просто и дешево и универсально для разных расстояний от 2 км до 80 км.
Вобщем решение вырисовывается. Одна голова хорошо, а >1 лучше, поэтому хочу посоветоваться:
Какая микросхема конвертор дифсигнала в cmos подойдет. Напимер у TI много разных вот SN65LVDS049 пойдет или нет ? http://www.ti.com/lit/gpn/sn65lvds049

Дифсигналы разные бывают. У SFP - LVPECL, а то что по Вашей ссылке - LVDS. На Ваших частотах и резисторами можно сместить уровни. А тот кто занимается линией уже траншею отрыл? Кабель уложил? Есть протоколы измерений? Если есть готовая линия могу дать лазер-приемник для предварительного теста. В Москве. Я бы с SFP не заморачивался на таких частотах как у Вас...

Есть решение для передачи импульса длительностью 1 мкс с частотой повторения 375Гц через SFP модуль.
Для этого потребовалась FPGA + XRT91L31,
передается 4-ре таких канала + канал АЦП-ЦАП с частотой дискретизации 32Мгц и разрядностью 12бит, но это чтобы SFP не простаивало).
Скорость в оптике = STM-4.