"ქსელი" გახდა "აუცილებლობა" თანამედროვე ადამიანების უმეტესობისთვის.
მიზეზი, რის გამოც შეიძლება დადგეს ასეთი მოსახერხებელი ქსელის ეპოქა, „ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ტექნოლოგია“, შეიძლება ითქვას, რომ შეუცვლელია.
1966 წელს ბრიტანულმა ჩინურმა სორგომ შემოგვთავაზა ოპტიკური ბოჭკოების კონცეფცია, რამაც გამოიწვია მსოფლიოში ოპტიკური ბოჭკოების კომუნიკაციის განვითარების კულმინაცია. პირველი თაობის მსუბუქი ტალღის სისტემები, რომლებიც მუშაობდნენ 0.8 μm-ზე 1978 წელს ოფიციალურად იქნა გამოყენებული კომერციულად, ხოლო მეორე თაობის მსუბუქი ტალღები. საკომუნიკაციო სისტემები მულტიმოდური ბოჭკოების გამოყენებით ადრეულ დღეებში სწრაფად დაინერგა 1980-იანი წლების დასაწყისში. 1990 წლისთვის მესამე თაობის ოპტიკური ტალღის სისტემა, რომელიც მუშაობდა 2,4 გბ/წმ და 1,55 μm სიჩქარით, შეეძლო კომერციული საკომუნიკაციო სერვისების უზრუნველყოფა.
"ბოჭკოვანი" სორგო, რომელმაც მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა "ბოჭკოვანი სინათლის გადაცემაში ოპტიკური კომუნიკაციისთვის", მიენიჭა 2009 წლის ნობელის პრემია ფიზიკაში.
ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაცია ახლა გახდა თანამედროვე კომუნიკაციის ერთ-ერთი მთავარი საყრდენი, რომელიც გადამწყვეტ როლს ასრულებს თანამედროვე სატელეკომუნიკაციო ქსელებში. იგი ასევე განიხილება, როგორც მსოფლიო ახალი ტექნოლოგიური რევოლუციის მნიშვნელოვანი სიმბოლო და ინფორმაციის გადაცემის მთავარი საშუალება მომავალ საინფორმაციო საზოგადოებაში.
ბოლო წლების განმავლობაში, დიდი მონაცემების, ღრუბლოვანი გამოთვლების, 5G, ნივთების ინტერნეტისა და ხელოვნური ინტელექტის აპლიკაციების ბაზარი სწრაფად განვითარდა. უპილოტო აპლიკაციების ბაზარი, რომელიც მოდის, ფეთქებად ზრდას მოაქვს მონაცემთა ტრაფიკში. მონაცემთა ცენტრის ურთიერთდაკავშირება თანდათან გადაიზარდა ოპტიკურ საკომუნიკაციო კვლევაში. ცხელი წერტილი.
Google-ის დიდი მონაცემთა ცენტრის შიგნით
ამჟამინდელი მონაცემთა ცენტრი აღარ არის მხოლოდ ერთი ან რამდენიმე კომპიუტერული ოთახი, არამედ მონაცემთა ცენტრის კლასტერების ნაკრები. სხვადასხვა ინტერნეტ სერვისებისა და აპლიკაციების ბაზრების ნორმალური მუშაობის მისაღწევად, მონაცემთა ცენტრებმა უნდა იმუშაონ ერთად. რეალურ დროში. და მონაცემთა ცენტრებს შორის ინფორმაციის მასიურმა ურთიერთქმედებამ შექმნა მოთხოვნა მონაცემთა ცენტრის ურთიერთკავშირის ქსელებზე და ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაცია გახდა აუცილებელი საშუალება ურთიერთკავშირის მისაღწევად.
ტრადიციული სატელეკომუნიკაციო წვდომის ქსელის გადაცემის აღჭურვილობისგან განსხვავებით, მონაცემთა ცენტრის ურთიერთკავშირს სჭირდება მეტი ინფორმაციის მიღწევა და უფრო მკვრივი გადაცემა, რაც მოითხოვს გადართვის აღჭურვილობას ჰქონდეს უფრო მაღალი სიჩქარე, დაბალი ენერგიის მოხმარება და მეტი მინიატურიზაცია. ერთ-ერთი ძირითადი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს თუ არა ამ შესაძლებლობებს. მიღწეულია ოპტიკური გადამცემის მოდული.
ზოგიერთი ძირითადი ცოდნა ოპტიკური გადამცემის მოდულების შესახებ
საინფორმაციო ქსელი ძირითადად იყენებს ოპტიკურ ბოჭკოს, როგორც გადაცემის საშუალებას, მაგრამ მიმდინარე გაანგარიშება და ანალიზი ასევე უნდა ეფუძნებოდეს ელექტრო სიგნალებს, ხოლო ოპტიკური გადამცემის მოდული არის ძირითადი მოწყობილობა ფოტოელექტრული კონვერტაციის განსახორციელებლად.
ოპტიკური მოდულის ძირითადი კომპონენტებია ტრანსმიტერი (შუქის გამომცემი ქვემოდული)/მიმღები (შუქის მიმღები ქვემოდული) ან გადამცემი (ოპტიკური გადამცემის მოდული), ელექტრო ჩიპი და ასევე მოიცავს პასიურ კომპონენტებს, როგორიცაა ლინზები, გამყოფები და კომბინატორები. პერიფერიული წრედის შემადგენლობა.
გადამცემის ბოლოს: ელექტრული სიგნალი გარდაიქმნება ოპტიკურ სიგნალად ტრანსმიტერის საშუალებით, შემდეგ კი ოპტიკურ ბოჭკოში შეყვანილია ოპტიკური ადაპტერის საშუალებით; მიმღების ბოლოს: ოპტიკურ ბოჭკოში ოპტიკურ სიგნალს მიმღები იღებს ოპტიკური ადაპტერის საშუალებით. და გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალად და იგზავნება გამოთვლით განყოფილებაში დასამუშავებლად.
ოპტიკური გადამცემის მოდულის სქემატური
ოპტოელექტრონული ინტეგრაციის ტექნოლოგიის განვითარებით, გარკვეული ცვლილებები განიცადა ოპტიკური გადამცემის მოდულის შეფუთვის ფორმამ. სანამ ოპტიკური მოდულის ინდუსტრია ჩამოყალიბდებოდა, ის ადრეულ დღეებში შეიქმნა სატელეკომუნიკაციო აღჭურვილობის მთავარი მწარმოებლების მიერ. ინტერფეისები იყო მრავალფეროვანი და არ შეიძლებოდა უნივერსალურად გამოყენება. ამან ოპტიკური გადამცემის მოდულები შეუცვლელი გახადა. ინდუსტრიის განვითარებისთვის შეიქმნა საბოლოო "მრავალ წყაროს შეთანხმება (MSA)". MSA სტანდარტით, კომპანიები, რომლებიც დამოუკიდებლად იყვნენ ორიენტირებულნი გადამცემის განვითარებაზე, დაიწყეს გაჩენა და ინდუსტრია გაიზარდა.
ოპტიკური გადამცემის მოდული შეიძლება დაიყოს SFP, XFP, QSFP, CFP და ა.შ. პაკეტის ფორმის მიხედვით:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) არის კომპაქტური, ჩამრთველი გადამცემის მოდულის სტანდარტი ტელეკომის და მონაცემთა კომისიის აპლიკაციებისთვის, რომელიც მხარს უჭერს 10 გბიტი/წმ გადაცემის სიჩქარეს.
XFP (10 გიგაბიტი Small Form Factor Pluggable) არის 10G სიჩქარის მცირე ფორმის ფაქტორიანი ჩამრთველი გადამცემის მოდული, რომელიც მხარს უჭერს მრავალ საკომუნიკაციო პროტოკოლს, როგორიცაა 10G Ethernet, 10G ბოჭკოვანი არხი და SONETOC-192.XFP გადამცემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მონაცემთა კომუნიკაციაში და სატელეკომუნიკაციო ბაზრები და გვთავაზობენ ენერგიის მოხმარების უკეთეს მახასიათებლებს, ვიდრე სხვა 10 გბიტი/წმ გადამცემები.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) არის კომპაქტური, ჩამრთველი გადამცემის სტანდარტი მაღალსიჩქარიანი მონაცემთა კომუნიკაციისთვის. სიჩქარის მიხედვით, QSFP შეიძლება დაიყოს 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 ოპტიკურ მოდულებად. ამჟამად QSFP28 ფართოდ გამოიყენება გლობალურ მონაცემთა ცენტრებში.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) დაფუძნებულია სტანდარტიზებულ მკვრივი ტალღის ოპტიკური გაყოფის საკომუნიკაციო მოდულზე, გადაცემის სიჩქარით 100-400 Gbps. CFP მოდულის ზომა უფრო დიდია ვიდრე SFP/XFP/QSFP და ზოგადად გამოიყენება შორ მანძილზე გადაცემისთვის, როგორიცაა მეტროპოლიტენის ქსელი.
ოპტიკური გადამცემის მოდული მონაცემთა ცენტრის კომუნიკაციისთვის
მონაცემთა ცენტრის კომუნიკაცია შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად კავშირის ტიპის მიხედვით:
(1) მომხმარებლისთვის მონაცემთა ცენტრი გენერირდება საბოლოო მომხმარებლის ქცევით, როგორიცაა ვებგვერდის დათვალიერება, ელფოსტის და ვიდეო ნაკადების გაგზავნა და მიღება ღრუბელზე წვდომით;
(2) მონაცემთა ცენტრის ურთიერთდაკავშირება, ძირითადად გამოიყენება მონაცემთა რეპლიკაციისთვის, პროგრამული უზრუნველყოფისა და სისტემის განახლებისთვის;
(3) მონაცემთა ცენტრის შიგნით, ის ძირითადად გამოიყენება ინფორმაციის შესანახად, გენერირებისთვის და მაინინგისთვის. Cisco-ს პროგნოზის თანახმად, მონაცემთა ცენტრის შიდა კომუნიკაცია მონაცემთა ცენტრის კომუნიკაციის 70%-ზე მეტს შეადგენს, ხოლო მონაცემთა ცენტრის კონსტრუქციის განვითარებამ გამოიწვია მაღალსიჩქარიანი ოპტიკური მოდულების განვითარება.
მონაცემთა ტრაფიკი აგრძელებს ზრდას და მონაცემთა ცენტრის ფართომასშტაბიანი და გაბრტყელების ტენდენცია იწვევს ოპტიკური მოდულების განვითარებას ორ ასპექტში:
· გაზრდილი გადაცემის სიჩქარის მოთხოვნები
· რაოდენობაზე მოთხოვნის გაზრდა
ამჟამად, მონაცემთა გლობალური მონაცემთა ცენტრის ოპტიკური მოდულების მოთხოვნები შეიცვალა 10/40G ოპტიკური მოდულებიდან 100G ოპტიკურ მოდულებამდე. ჩინეთის Alibaba Cloud Promotion გახდება 2018 წელს 100G ოპტიკური მოდულების ფართომასშტაბიანი გამოყენების პირველი წელი. მოსალოდნელია მისი განახლება. 400G ოპტიკური მოდულები 2019 წელს.
ალის ღრუბლის მოდულის ევოლუციის გზა
ფართომასშტაბიანი მონაცემთა ცენტრების ტენდენციამ გამოიწვია გადაცემის მანძილის მოთხოვნების ზრდა. მულტიმოდური ბოჭკოების გადაცემის მანძილი შემოიფარგლება სიგნალის სიჩქარის ზრდით და მოსალოდნელია ეტაპობრივად ჩანაცვლება ერთრეჟიმიანი ბოჭკოებით. ბოჭკოვანი კავშირის ღირებულება შედგება ორი ნაწილისაგან: ოპტიკური მოდული და ოპტიკური ბოჭკო. სხვადასხვა დისტანციებზე, არსებობს სხვადასხვა გამოსაყენებელი გადაწყვეტილებები. მონაცემთა ცენტრის კომუნიკაციისთვის საჭირო საშუალო და შორ მანძილზე ურთიერთკავშირისთვის, არსებობს ორი რევოლუციური გადაწყვეტა, რომელიც დაიბადა MSA-დან:
· PSM4 (პარალელური ერთჯერადი რეჟიმი 4 ზოლი)
· CWDM4 (უხეში ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსერი 4 ზოლები)
მათ შორის, PSM4 ბოჭკოების გამოყენება ოთხჯერ აღემატება CWDM4-ს. როდესაც კავშირის მანძილი დიდია, CWDM4 გადაწყვეტის ღირებულება შედარებით დაბალია. ქვემოთ მოყვანილი ცხრილიდან ჩვენ ვხედავთ მონაცემთა ცენტრის 100G ოპტიკური მოდულის გადაწყვეტილებების შედარებას:
დღესდღეობით, 400G ოპტიკური მოდულების დანერგვის ტექნოლოგია გახდა ინდუსტრიის ყურადღების ცენტრში. 400G ოპტიკური მოდულის მთავარი ფუნქციაა მონაცემთა გამტარუნარიანობის გაუმჯობესება და მონაცემთა ცენტრის გამტარუნარიანობისა და პორტის სიმკვრივის მაქსიმალური გაზრდა. მისი სამომავლო ტენდენციაა ფართო მასშტაბის მიღწევა. მომატება, დაბალი ხმაური, მინიატურიზაცია და ინტეგრაცია, შემდეგი თაობის უკაბელო ქსელების და ულტრამასშტაბიანი მონაცემთა ცენტრის საკომუნიკაციო აპლიკაციების საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.
ადრეული 400G ოპტიკური მოდული იყენებდა 16-არხიან 25G NRZ (Non-Returnto Zero) სიგნალის მოდულაციის მეთოდს CFP8 პაკეტში. უპირატესობა ის არის, რომ 100G ოპტიკურ მოდულზე დამწიფებული 25G NRZ სიგნალის მოდულაციის ტექნოლოგია შეიძლება ნასესხები იყოს, მაგრამ მინუსი არის ის. რომ საჭიროა 16 სიგნალის პარალელურად გადაცემა და ენერგიის მოხმარება და მოცულობა შედარებით დიდია, რაც არ არის შესაფერისი მონაცემთა ცენტრის აპლიკაციებისთვის. მიმდინარე 400G ოპტიკურ მოდულში, 8-არხიანი 53G NRZ ან 4-არხიანი 106G PAM4 (4 პულსი). ამპლიტუდის მოდულაცია) სიგნალის მოდულაცია ძირითადად გამოიყენება 400G სიგნალის გადაცემის რეალიზაციისთვის.
მოდულის შეფუთვის თვალსაზრისით გამოიყენება OSFP ან QSFP-DD და ორივე პაკეტს შეუძლია უზრუნველყოს 8 ელექტრული სიგნალის ინტერფეისი. შედარებისთვის, QSFP-DD პაკეტი უფრო მცირე ზომისაა და უფრო შესაფერისია მონაცემთა ცენტრის აპლიკაციებისთვის; OSFP პაკეტი ოდნავ უფრო დიდია ზომით და მოიხმარს მეტ ენერგიას, რაც მას უფრო შესაფერისს ხდის ტელეკომის აპლიკაციებისთვის.
გაანალიზეთ 100G/400G ოპტიკური მოდულების „ბირთვიანი“ სიმძლავრე
მოკლედ წარმოვადგინეთ 100G და 400G ოპტიკური მოდულების დანერგვა. შემდეგი ჩანს 100G CWDM4 ხსნარის, 400G CWDM8 ხსნარის და 400G CWDM4 ხსნარის სქემატურ დიაგრამებზე:
100G CWDM4 სქემა
400G CWDM8 სქემატური
400G CWDM4 სქემა
ოპტიკურ მოდულში ფოტოელექტრული სიგნალის გარდაქმნის გასაღები არის ფოტოდეტექტორი. იმისათვის, რომ საბოლოოდ დააკმაყოფილოთ ეს გეგმები, რა სახის მოთხოვნილებების დაკმაყოფილება გჭირდებათ „ბირთვიდან“?
100G CWDM4 გადაწყვეტა საჭიროებს 4λx25GbE დანერგვას, 400G CWDM8 გადაწყვეტას მოითხოვს 8λx50GbE და 400G CWDM4 გადაწყვეტას მოითხოვს 4λx100GbE დან 25 Gbd და 53 Gbd მოწყობილობები. 400G CWDM4 სქემა იღებს PAM4 მოდულაციის სქემას, რომელიც ასევე მოითხოვს, რომ მოწყობილობას ჰქონდეს მოდულაციის სიჩქარე 53 გბდ ან მეტი.
მოწყობილობის მოდულაციის სიჩქარე შეესაბამება მოწყობილობის გამტარობას. 1310 ნმ დიაპაზონის 100 გ ოპტიკური მოდულისთვის საკმარისია 25 გჰც სიჩქარის InGaAs დეტექტორი ან დეტექტორის მასივი.