"Võrgust" on saanud enamiku tänapäeva inimeste jaoks "vajadus".
Põhjus, miks selline mugav võrguajastu võib tulla, võib öelda, et "kiudoptiline sidetehnoloogia" on hädavajalik.
1966. aastal pakkus Briti hiina sorgo välja optilise kiu kontseptsiooni, mis käivitas kiudoptilise side arendamise haripunkti kogu maailmas. 1978. aastal 0,8 μm lainepikkusel töötav esimene põlvkond valguslainete süsteeme võeti ametlikult kommertskasutusesse ja teine põlvkond valguslaine. 1980. aastate alguses võeti kiiresti kasutusele mitmemoodilisi kiudaineid kasutanud sidesüsteemid. 1990. aastaks suutis 2,4 Gb/s ja 1,55 μm töötav kolmanda põlvkonna optiliste lainete süsteem pakkuda kommertssideteenuseid.
"Kiudude isa" sorgo, kes andis läbimurdelise panuse "valguse edastamisse kius optilise side jaoks", pälvis 2009. aasta Nobeli füüsikaauhinna.
Kiudoptilisest sidest on nüüdseks saanud tänapäevase side üks peamisi tugisambaid, millel on tänapäevastes telekommunikatsioonivõrkudes keskne roll. Seda peetakse ka maailma uue tehnoloogilise revolutsiooni oluliseks sümboliks ja peamiseks teabeedastusvahendiks tulevases infoühiskonnas.
Viimastel aastatel on suurandmete, pilvandmetöötluse, 5G, asjade interneti ja tehisintellekti rakendusturg kiiresti arenenud. Tulevane mehitamata rakenduste turg toob andmeliiklusesse plahvatusliku kasvu. Andmekeskuste omavaheline sidumine on järk-järgult arenenud optilise side uurimiseks. kuum koht.
Google'i suures andmekeskuses
Praegune andmekeskus ei ole enam ainult üks või paar arvutiruumi, vaid kogum andmekeskuste klastreid.Erinevate Interneti-teenuste ja rakenduste turgude normaalse töö saavutamiseks peavad andmekeskused tegema koostööd.Reaalajas ja andmekeskuste vaheline massiline teabe interaktsioon on tekitanud nõudluse andmekeskuste ühendusvõrkude järele ning kiudoptiline side on muutunud vastastikuse sidumise saavutamiseks vajalikuks vahendiks.
Erinevalt traditsioonilistest telekommunikatsiooni juurdepääsuvõrgu edastusseadmetest peab andmekeskuste omavaheline ühendamine saavutama rohkem teavet ja tihedama edastuse, mis nõuab lülitusseadmete suuremat kiirust, väiksemat energiatarbimist ja suuremat miniatuursust. Üks peamisi tegureid, mis määrab, kas neid võimalusi saab kasutada saavutatud on optilise transiiveri moodul.
Mõned põhiteadmised optiliste transiiveri moodulite kohta
Infovõrk kasutab edastuskandjana peamiselt optilist kiudu, kuid voolu arvutamine ja analüüs peab põhinema ka elektrilistel signaalidel ning optilise transiiveri moodul on põhiseade fotoelektrilise muundamise realiseerimiseks.
Optilise mooduli põhikomponendid on saatja (valgust kiirgav alammoodul) / vastuvõtja (valgust vastuvõttev alammoodul) või transiiver (optiline transiiveri moodul), elektrikiip ja ka passiivsed komponendid, nagu läätsed, jaoturid ja kombineerijad. Välisahela koostis.
Saateotsas: elektriline signaal teisendatakse saatja abil optiliseks signaaliks ja seejärel sisestatakse optiline adapter optilisse kiudu; vastuvõtuotsas: vastuvõtja võtab vastu optilise adapteri kaudu optilise kiu optilise signaali. ja teisendatakse elektriliseks signaaliks ning saadetakse töötlemiseks arvutusseadmesse.
Optilise transiiveri mooduli skeem
Optoelektroonilise integratsioonitehnoloogia arenguga on muutunud ka optilise transiiveri mooduli pakendivorm. Enne optiliste moodulite tööstuse moodustamist töötasid selle esimestel päevadel välja suuremad telekommunikatsiooniseadmete tootjad. Liidesed olid mitmekesised ja neid ei saanud universaalselt kasutada. See muutis optiliste transiiverite moodulid omavahel asendamatuks. Tööstuse arendamiseks sõlmiti lõplik "Multi Source Agreement (MSA)". MSA standardiga hakkasid tekkima ettevõtted, kes keskendusid iseseisvalt transiiveri arendamisele, ja tööstus tõusis.
Optilise transiiveri mooduli saab vastavalt pakendi vormile jagada SFP-ks, XFP-ks, QSFP-ks, CFP-ks jne:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) on kompaktne, ühendatava transiiveri mooduli standard telekommunikatsiooni- ja andmesiderakendustele, mis toetab kuni 10 Gbps edastuskiirust.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) on 10G kiirusega väikese vormiteguriga ühendatav transiiveri moodul, mis toetab mitut sideprotokolli, nagu 10G Ethernet, 10G Fibre Channel ja SONETOC-192.XFP transiivereid saab kasutada andmesides ja telekommunikatsiooniturgudel ja pakuvad paremaid energiatarbimise näitajaid kui teised 10 Gbps transiiverid.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) on kompaktne, ühendatav transiiveri standard kiirete andmesiderakenduste jaoks. Kiiruse järgi saab QSFP jagada 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optilisteks mooduliteks. Praegu on QSFP28 laialdaselt kasutatud ülemaailmsetes andmekeskustes.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) põhineb standardiseeritud tiheda laine optilise poolitamise sidemoodulil, mille edastuskiirus on 100-400 Gbps. CFP-mooduli suurus on suurem kui SFP/XFP/QSFP-l ja seda kasutatakse tavaliselt kaugedastuseks, näiteks suurlinnavõrgus.
Optiline transiiveri moodul andmekeskuse suhtluseks
Sõltuvalt ühenduse tüübist võib andmekeskuse side jagada kolme kategooriasse:
(1) Kasutaja andmekeskuse loob lõppkasutaja käitumine, nagu veebilehe sirvimine, e-kirjade ja videovoogude saatmine ja vastuvõtmine pilvele juurdepääsu kaudu;
(2) Andmekeskuse ühendus, mida kasutatakse peamiselt andmete replikatsiooniks, tarkvara ja süsteemi uuendamiseks;
(3) Andmekeskuses kasutatakse seda peamiselt teabe salvestamiseks, genereerimiseks ja kaevandamiseks. Cisco prognoosi kohaselt moodustab andmekeskuse sisekommunikatsioon rohkem kui 70% andmekeskuse suhtlusest ning andmekeskuse ehituse areng on toonud kaasa kiirete optiliste moodulite arengu.
Andmeliiklus kasvab jätkuvalt ning andmekeskuse laiaulatuslik ja lamenev trend juhib optiliste moodulite arengut kahes aspektis:
· Suurenenud edastuskiiruse nõuded
· Koguse nõudluse kasv
Praegu on ülemaailmsete andmekeskuse optiliste moodulite nõuded muutunud 10/40G optilistelt moodulitelt 100G optilisteks mooduliteks. Hiina Alibaba Cloud Promotionist saab 2018. aastal esimene 100G optiliste moodulite ulatusliku rakendamise aasta. Eeldatakse, et seda uuendatakse. 400G optilised moodulid 2019. aastal.
Ali pilvemooduli arengutee
Suuremahuliste andmekeskuste suundumus on toonud kaasa edastuskauguse nõuete suurenemise. Mitmemoodiliste kiudude edastuskaugust piirab signaali kiiruse suurenemine ja eeldatakse, et see asendatakse järk-järgult ühemoodiliste kiududega. Kiudoptilise lingi maksumus koosneb kahest osast: optilisest moodulist ja valguskiust. Erinevate vahemaade jaoks on erinevaid lahendusi. Andmekeskuse side jaoks vajaliku keskmise ja pika vahemaa vastastikuse sidumise jaoks on MSA-st sündinud kaks revolutsioonilist lahendust:
· PSM4 (Parallel Single Mode 4 rada)
· CWDM4 (jäme lainepikkusjaotusega multiplekser, 4 rada)
Nende hulgas on PSM4 kiudude kasutus neli korda suurem kui CWDM4. Kui ühenduskaugus on pikk, on CWDM4 lahenduse maksumus suhteliselt madal. Allolevast tabelist näeme andmekeskuse 100G optilise mooduli lahenduste võrdlust:
Tänapäeval on tööstuse fookuses 400G optiliste moodulite juurutustehnoloogia. 400G optilise mooduli põhiülesanne on parandada andmeedastusvõimet ning maksimeerida andmekeskuse ribalaiust ja porditihedust.Selle tulevikutrend on saavutada võimendus, madal müratase, miniaturiseerimine ja integreerimine, et rahuldada järgmise põlvkonna traadita võrkude ja ülisuure ulatusega andmekeskuse siderakenduste vajadusi.
Varajases 400G optilises moodulis kasutati CFP8 paketis 16-kanalilist 25G NRZ (non-Returnto Zero) signaali modulatsiooni meetodit.Eeliseks on see, et 100G optilisel moodulil valminud 25G NRZ signaalimodulatsiooni tehnoloogiat saab laenata, kuid puuduseks on et paralleelselt on vaja edastada 16 signaali ning voolutarve ja maht on suhteliselt suured, mis ei sobi andmekeskuse rakenduste jaoks.Praeguses 400G optilises moodulis 8 kanaliga 53G NRZ või 4 kanaliga 106G PAM4 (4 impulssi Amplituudmodulatsioon) signaali modulatsiooni kasutatakse peamiselt 400G signaali edastamiseks.
Moodulite pakendamise osas kasutatakse OSFP või QSFP-DD ja mõlemad paketid võivad pakkuda 8 elektrilist signaaliliidest. Võrdluseks on QSFP-DD pakett väiksema suurusega ja sobib paremini andmekeskuste rakendustele; OSFP pakett on mõõtmetelt veidi suurem ja tarbib rohkem energiat, mistõttu on see telekomirakenduste jaoks sobivam.
Analüüsige 100G/400G optiliste moodulite tuumavõimsust
Oleme lühidalt tutvustanud 100G ja 400G optiliste moodulite rakendamist. 100G CWDM4 lahenduse, 400G CWDM8 lahenduse ja 400G CWDM4 lahenduse skemaatilistel diagrammidel on näha järgmist:
100G CWDM4 skemaatiline
400G CWDM8 skemaatiline
400G CWDM4 skemaatiline
Optilises moodulis on fotoelektrilise signaali muundamise võti fotodetektor. Milliseid vajadusi peate täitma, et need plaanid lõpuks täita?
100G CWDM4 lahendus nõuab 4λx25GbE juurutamist, 400G CWDM8 lahendus nõuab 8λx50GbE juurutamist ja 400G CWDM4 lahendus nõuab 4λx100GbE juurutamist. Vastavalt modulatsioonimeetodile, 100G CWDM4 modulatsioonile vastavad NR400GbE ja NR400GbE modulatsioonid määr 25 Gbd ja 53 Gbd seadmed. 400 G CWDM4 skeem kasutab PAM4 modulatsiooniskeemi, mis nõuab ka seadme modulatsioonikiirust 53 Gbd või rohkem.
Seadme modulatsioonikiirus vastab seadme ribalaiusele. 1310 nm ribalaiusega 100G optilise mooduli jaoks piisab ribalaiusega 25 GHz InGaAs detektorist või detektori massiivist.