«Ցանցը» դարձել է «անհրաժեշտություն» ժամանակակից մարդկանց մեծ մասի համար:
Պատճառը, թե ինչու կարող է գալ նման հարմար ցանցային դարաշրջան, «օպտիկամանրաթելային կապի տեխնոլոգիան», կարելի է ասել, անփոխարինելի է:
1966 թվականին բրիտանական չինական սորգոն առաջարկեց օպտիկական մանրաթելերի հայեցակարգը, որը բռնկեց օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության զարգացման գագաթնակետը ամբողջ աշխարհում: 1978 թվականին 0,8 մկմ գործող լույսի ալիքային համակարգերի առաջին սերունդը պաշտոնապես գործարկվեց առևտրային օգտագործման մեջ, իսկ լույսի երկրորդ սերունդը: 1980-ականների սկզբին մուլտիմոդի մանրաթել օգտագործող կապի համակարգերը արագ ներդրվեցին 1980-ականների սկզբին: 1990-ին երրորդ սերնդի օպտիկական ալիքային համակարգը, որն աշխատում էր 2,4 Գբ/վ և 1,55 մկմ արագությամբ, կարողացավ ապահովել կոմերցիոն կապի ծառայություններ:
«Օպտիկամանրաթելերի հայրը» սորգոն, ով բեկումնային ներդրում է ունեցել «օպտիկական հաղորդակցության համար լույսի օպտիկամանրաթելում փոխանցելու գործում», արժանացել է ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի 2009 թ.
Օպտիկամանրաթելային հաղորդակցությունն այժմ դարձել է ժամանակակից հաղորդակցության հիմնական սյուներից մեկը՝ առանցքային դեր խաղալով ժամանակակից հեռահաղորդակցության ցանցերում: Այն դիտվում է նաև որպես համաշխարհային նոր տեխնոլոգիական հեղափոխության կարևոր խորհրդանիշ և տեղեկատվության փոխանցման հիմնական միջոց ապագա տեղեկատվական հասարակության մեջ։
Վերջին տարիներին մեծ տվյալների, ամպային հաշվարկների, 5G-ի, իրերի ինտերնետի և արհեստական ինտելեկտի կիրառական շուկան արագ զարգացել է։ Անօդաչու հավելվածների շուկան, որը գալիս է, պայթյունավտանգ աճ է բերում տվյալների թրաֆիկի համար: Տվյալների կենտրոնների փոխկապակցումը աստիճանաբար վերածվել է օպտիկական հաղորդակցության հետազոտության: թեժ կետ.
Google-ի մեծ տվյալների կենտրոնի ներսում
Ներկայիս տվյալների կենտրոնն այլևս միայն մեկ կամ մի քանի համակարգչային սենյակ չէ, այլ տվյալների կենտրոնների կլաստերների մի շարք: Ինտերնետային տարբեր ծառայությունների և հավելվածների շուկաների բնականոն աշխատանքին հասնելու համար տվյալների կենտրոնները պետք է աշխատեն միասին: Իրական ժամանակում: և տվյալների կենտրոնների միջև տեղեկատվության զանգվածային փոխազդեցությունը ստեղծել է տվյալների կենտրոնների փոխկապակցման ցանցերի պահանջարկ, և օպտիկամանրաթելային հաղորդակցությունը դարձել է փոխկապակցման հասնելու անհրաժեշտ միջոց:
Ի տարբերություն հեռահաղորդակցության հասանելիության ցանցի փոխանցման ավանդական սարքավորումների, տվյալների կենտրոնի փոխկապակցումը պետք է ձեռք բերի ավելի շատ տեղեկատվություն և ավելի խիտ փոխանցում, ինչը պահանջում է, որ կոմուտացիոն սարքավորումներն ունենան ավելի մեծ արագություն, ավելի ցածր էներգիայի սպառում և ավելի մանրացվածություն: Հիմնական գործոններից մեկը, որը որոշում է, թե արդյոք այդ հնարավորությունները կարող են լինել: ձեռք է բերվել օպտիկական հաղորդիչի մոդուլը:
Որոշ հիմնական գիտելիքներ օպտիկական հաղորդիչի մոդուլների մասին
Տեղեկատվական ցանցը հիմնականում օգտագործում է օպտիկական մանրաթելը՝ որպես փոխանցման միջոց, սակայն ընթացիկ հաշվարկը և վերլուծությունը պետք է հիմնված լինեն նաև էլեկտրական ազդանշանների վրա, իսկ օպտիկական հաղորդիչի մոդուլը ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման իրականացման հիմնական սարքն է։
Օպտիկական մոդուլի հիմնական բաղադրիչներն են՝ հաղորդիչ (Լույս արձակող ենթամոդուլ)/ընդունիչ (Լույս ընդունող ենթամոդուլ) կամ հաղորդիչ (օպտիկական հաղորդիչի մոդուլ), էլեկտրական չիպ, ինչպես նաև ներառում են պասիվ բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ոսպնյակները, բաժանարարները և կոմբինատորները: Ծայրամասային շղթայի կազմը.
Հաղորդող վերջում. էլեկտրական ազդանշանը փոխակերպվում է օպտիկական ազդանշանի Transimitter-ի միջոցով, այնուհետև մուտքագրվում է օպտիկական մանրաթել օպտիկական ադապտերով; Ընդունող վերջում. օպտիկական մանրաթելում օպտիկական ազդանշանը ստացողը ստանում է օպտիկական ադապտերի միջոցով: և վերածվում է էլեկտրական ազդանշանի և ուղարկվում հաշվողական միավոր՝ մշակման:
Օպտիկական հաղորդիչի մոդուլի սխեմատիկ
Օպտոէլեկտրոնային ինտեգրման տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ որոշակի փոփոխությունների է ենթարկվել նաև օպտիկական հաղորդիչի մոդուլի փաթեթավորման ձևը: Մինչ օպտիկական մոդուլների արդյունաբերության ձևավորումը, այն մշակվել էր հեռահաղորդակցության սարքավորումների խոշոր արտադրողների կողմից վաղ օրերին: Միջերեսները բազմազան էին և չէին կարող օգտագործվել համընդհանուր: Սա դարձրեց օպտիկական հաղորդիչի մոդուլները ոչ փոխարինելի: Արդյունաբերության զարգացման համար ստեղծվեց վերջնական «Բազմ աղբյուրների համաձայնագիրը (MSA)»: MSA ստանդարտով սկսեցին ի հայտ գալ ընկերություններ, որոնք ինքնուրույն կենտրոնացել էին Transceiver-ի զարգացման վրա, և արդյունաբերությունը բարձրացավ:
Օպտիկական հաղորդիչի մոդուլը կարելի է բաժանել SFP, XFP, QSFP, CFP և այլն՝ ըստ փաթեթի ձևի.
· SFP-ը (Small Form-factor Pluggable) կոմպակտ, խցանվող հաղորդիչի մոդուլի ստանդարտ է հեռահաղորդակցության և տվյալների կապի հավելվածների համար, որն ապահովում է մինչև 10 Գբիտ/վրկ փոխանցման արագություն:
XFP-ը (10 Գիգաբիթ Small Form Factor Pluggable) 10G արագությամբ փոքր ձևաչափով խցանվող հաղորդիչ է, որն աջակցում է բազմաթիվ հաղորդակցման արձանագրությունների, ինչպիսիք են 10G Ethernet, 10G Fiber Channel և SONETOC-192.XFP հաղորդիչները կարող են օգտագործվել տվյալների հաղորդակցության մեջ և հեռահաղորդակցության շուկաներ և առաջարկում են էներգիայի սպառման ավելի լավ բնութագրեր, քան 10 Գբիտ/վրկ արագությամբ այլ հաղորդիչները:
QSFP-ը (Quad Small Form-factor Pluggable) կոմպակտ, խցանվող հաղորդիչ է բարձր արագությամբ տվյալների փոխանցման հավելվածների համար: Ըստ արագության՝ QSFP-ը կարելի է բաժանել 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 օպտիկական մոդուլների։ Ներկայումս QSFP28-ը լայնորեն կիրառվում է համաշխարհային տվյալների կենտրոններում:
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) հիմնված է ստանդարտացված խիտ ալիքի օպտիկական բաժանարար կապի մոդուլի վրա՝ 100-400 Գբիտ/վրկ փոխանցման արագությամբ: CFP մոդուլի չափն ավելի մեծ է, քան SFP/XFP/QSFP-ը և սովորաբար օգտագործվում է միջքաղաքային հաղորդման համար, ինչպիսին է մետրոպոլիայի ցանցը:
Օպտիկական հաղորդիչի մոդուլ տվյալների կենտրոնի հաղորդակցության համար
Տվյալների կենտրոնի հաղորդակցությունը կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի՝ ըստ կապի տեսակի.
(1) Օգտատիրոջ համար տվյալների կենտրոնը ստեղծվում է վերջնական օգտագործողի վարքագծով, ինչպիսիք են վեբ էջը զննարկելը, էլ. նամակներ և տեսահոսքեր ուղարկելը և ստանալը ամպին մուտք գործելու միջոցով.
(2) Տվյալների կենտրոնի փոխկապակցում, որը հիմնականում օգտագործվում է տվյալների կրկնօրինակման, ծրագրային ապահովման և համակարգի արդիականացման համար.
(3) Տվյալների կենտրոնի ներսում այն հիմնականում օգտագործվում է տեղեկատվության պահպանման, արտադրության և հանքարդյունաբերության համար: Cisco-ի կանխատեսումների համաձայն՝ տվյալների կենտրոնի ներքին հաղորդակցությունը կազմում է տվյալների կենտրոնի հաղորդակցության ավելի քան 70%-ը, իսկ տվյալների կենտրոնի կառուցման զարգացումը առաջացրել է բարձր արագությամբ օպտիկական մոդուլների զարգացումը:
Տվյալների տրաֆիկը շարունակում է աճել, և տվյալների կենտրոնի լայնածավալ և հարթեցման միտումը խթանում է օպտիկական մոդուլների զարգացումը երկու առումներով.
· Փոխանցման արագության պահանջների ավելացում
· Քանակական պահանջարկի ավելացում
Ներկայումս տվյալների համաշխարհային կենտրոնի օպտիկական մոդուլների պահանջները փոխվել են 10/40G օպտիկական մոդուլներից մինչև 100G օպտիկական մոդուլներ: Չինաստանի Alibaba Cloud Promotion-ը կդառնա 100G օպտիկական մոդուլների լայնածավալ կիրառման առաջին տարին 2018 թվականին: Ակնկալվում է, որ այն կթարմացվի: 400G օպտիկական մոդուլներ 2019 թ.
Ալի ամպային մոդուլի էվոլյուցիայի ուղին
Լայնածավալ տվյալների կենտրոնների միտումը հանգեցրել է փոխանցման հեռավորության պահանջների ավելացմանը: Բազմամոդալ մանրաթելերի փոխանցման հեռավորությունը սահմանափակվում է ազդանշանի արագության աճով և ակնկալվում է, որ այն աստիճանաբար կփոխարինվի մեկ ռեժիմով մանրաթելերով: Օպտիկամանրաթելային կապի արժեքը բաղկացած է երկու մասից՝ օպտիկական մոդուլից և օպտիկական մանրաթելից: Տարբեր հեռավորությունների համար կան տարբեր կիրառելի լուծումներ: Տվյալների կենտրոնի հաղորդակցության համար անհրաժեշտ միջին և երկար հեռավորությունների փոխկապակցման համար կան երկու հեղափոխական լուծումներ, որոնք ծնվել են MSA-ից.
· PSM4 (Զուգահեռ մեկ ռեժիմ 4 գոտի)
· CWDM4 (Coarse Wavelength Division Multiplexer 4 lanes)
Դրանց թվում PSM4 մանրաթելերի օգտագործումը չորս անգամ գերազանցում է CWDM4-ին: Երբ կապի հեռավորությունը մեծ է, CWDM4 լուծման արժեքը համեմատաբար ցածր է: Ստորև բերված աղյուսակից մենք կարող ենք տեսնել տվյալների կենտրոնի 100G օպտիկական մոդուլի լուծումների համեմատությունը.
Այսօր 400G օպտիկական մոդուլների ներդրման տեխնոլոգիան դարձել է արդյունաբերության ուշադրության կենտրոնում: 400G օպտիկական մոդուլի հիմնական գործառույթն է բարելավել տվյալների թողունակությունը և առավելագույնի հասցնել տվյալների կենտրոնի թողունակությունը և նավահանգիստների խտությունը: Դրա ապագա միտումը լայն հասնելն է: շահույթ, ցածր աղմուկ, մանրանկարչություն և ինտեգրում՝ բավարարելու հաջորդ սերնդի անլար ցանցերի և չափազանց լայնածավալ տվյալների կենտրոնների հաղորդակցման հավելվածների կարիքները:
Վաղ 400G օպտիկական մոդուլը օգտագործում էր 16-ալիք 25G NRZ (Non-Returnto Zero) ազդանշանի մոդուլյացիայի մեթոդը CFP8 փաթեթում: Առավելությունն այն է, որ 100G օպտիկական մոդուլի վրա հասունացած 25G NRZ ազդանշանի մոդուլյացիայի տեխնոլոգիան կարող է փոխառվել, բայց թերությունն այն է. որ 16 ազդանշաններ պետք է փոխանցվեն զուգահեռ, և էներգիայի սպառումը և ծավալը համեմատաբար մեծ են, ինչը հարմար չէ տվյալների կենտրոնի կիրառման համար: Ներկայիս 400G օպտիկական մոդուլում, 8-ալիք 53G NRZ կամ 4-ալիք 106G PAM4 (4 Pulse): Amplitude Modulation) ազդանշանի մոդուլյացիան հիմնականում օգտագործվում է 400G ազդանշանի փոխանցման համար:
Մոդուլի փաթեթավորման առումով օգտագործվում է OSFP կամ QSFP-DD, և երկու փաթեթներն էլ կարող են ապահովել 8 էլեկտրական ազդանշանային միջերես: OSFP փաթեթը մի փոքր ավելի մեծ է չափերով և ավելի շատ էներգիա է սպառում, ինչը այն դարձնում է ավելի հարմար հեռահաղորդակցության ծրագրերի համար:
Վերլուծեք 100G/400G օպտիկական մոդուլների «հիմնական» հզորությունը
Մենք համառոտ ներկայացրել ենք 100G և 400G օպտիկական մոդուլների ներդրումը։ 100G CWDM4 լուծույթի, 400G CWDM8 լուծույթի և 400G CWDM4 լուծույթի սխեմատիկ դիագրամներում կարելի է տեսնել հետևյալը.
100G CWDM4 սխեմատիկ
400G CWDM8 սխեմատիկ
400G CWDM4 սխեմատիկ
Օպտիկական մոդուլում ֆոտոէլեկտրական ազդանշանի փոխակերպման բանալին ֆոտոդետեկտորն է: Այս ծրագրերին վերջապես բավարարելու համար ի՞նչ կարիքներ պետք է բավարարեք «հիմնականից»:
100G CWDM4 լուծումը պահանջում է 4λx25GbE ներդրում, 400G CWDM8 լուծումը պահանջում է 8λx50GbE լուծում, իսկ 400G CWDM4 լուծումը պահանջում է 4λx100GbE իրականացում: Համապատասխան մոդուլյացիայի մեթոդին, 100G CWDM8 մոդուլյացիայի արագությունը համապատասխանում է CWDMG4 և 40 -ից 25Gbd և 53Gbd սարքեր: 400G CWDM4 սխեման ընդունում է PAM4 մոդուլյացիայի սխեման, որը նաև պահանջում է, որ սարքը ունենա 53Gbd կամ ավելի մոդուլյացիայի արագություն:
Սարքի մոդուլյացիայի արագությունը համապատասխանում է սարքի թողունակությանը: 1310 նմ տիրույթի 100 Գ օպտիկական մոդուլի համար 25 ԳՀց թողունակությամբ InGaAs դետեկտորը կամ դետեկտորային զանգվածը բավարար է: