"Сүлжээ" нь орчин үеийн хүмүүсийн ихэнх нь "шаардлагатай" болсон.
Ийм тохиромжтой сүлжээний эрин үе ирж байгаагийн шалтгаан нь "шилэн-оптик холбооны технологи" зайлшгүй шаардлагатай гэж хэлж болно.
1966 онд Британий Хятадын сорго нь шилэн кабелийн тухай ойлголтыг санал болгосон нь дэлхий даяар шилэн кабелийн холбооны хөгжлийн оргил үеийг авчирсан юм. 1978 онд 0.8 μм-ийн долгионы долгионы долгионы системийг анх удаа албан ёсоор арилжааны зориулалтаар ашиглаж, хоёр дахь үеийн гэрлийн долгионыг үйлдвэрлэж эхэлсэн. 1980-аад оны эхээр олон горимт шилэн кабелийг ашигласан холбооны системүүд хурдан нэвтэрсэн. 1990 он гэхэд 2.4 Гб/с, 1.55 μм хурдтай ажилладаг гурав дахь үеийн оптик долгионы систем нь арилжааны холбооны үйлчилгээ үзүүлэх боломжтой болсон.
"Оптик харилцаа холбооны зориулалттай шилэн доторх гэрлийг дамжуулахад" томоохон хувь нэмэр оруулсан "эслэгний эцэг" сорго 2009 оны Физикийн салбарын Нобелийн шагнал хүртжээ.
Оптик шилэн холбоо нь орчин үеийн харилцаа холбооны гол тулгууруудын нэг болж, орчин үеийн харилцаа холбооны сүлжээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүнчлэн дэлхийн технологийн шинэ хувьсгалын чухал бэлэг тэмдэг, ирээдүйн мэдээллийн нийгэмд мэдээлэл дамжуулах гол хэрэгсэл гэж үздэг.
Сүүлийн жилүүдэд том өгөгдөл, үүлэн тооцоолол, 5G, интернетийн зүйлс, хиймэл оюун ухааны хэрэглээний зах зээл хурдацтай хөгжиж байна. Ирж буй нисэгчгүй хэрэглээний зах зээл нь мэдээллийн урсгалд асар их өсөлтийг авчирч байна. Мэдээллийн төвийн харилцан холболт нь аажмаар оптик харилцаа холбооны судалгаа болж хөгжсөн. халуун цэг.
Google-ийн томоохон мэдээллийн төв дотор
Одоогийн дата төв нь зөвхөн ганц эсвэл хэдэн компьютерийн өрөө биш, харин дата төвийн кластеруудын багц юм. Төрөл бүрийн интернет үйлчилгээ болон хэрэглээний зах зээлийн хэвийн үйл ажиллагаанд хүрэхийн тулд дата төвүүд хамтран ажиллах шаардлагатай байна. өгөгдлийн төвүүдийн хоорондын мэдээллийн асар их харилцан үйлчлэл нь өгөгдлийн төвийн харилцан холболтын сүлжээний эрэлтийг бий болгож, шилэн кабелийн холбоо нь харилцан холболтыг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай хэрэгсэл болжээ.
Уламжлалт харилцаа холбооны хандалтын сүлжээг дамжуулах төхөөрөмжөөс ялгаатай нь өгөгдлийн төвийн харилцан холболт нь илүү их мэдээлэл, илүү нягт дамжуулалтыг бий болгох шаардлагатай бөгөөд энэ нь сэлгэн залгах төхөөрөмжийг илүү өндөр хурдтай, бага эрчим хүчний зарцуулалттай, илүү жижигрүүлсэн байхыг шаарддаг. Эдгээр чадавхийг тодорхойлох гол хүчин зүйлүүдийн нэг нь Энэ бол оптик дамжуулагч модуль юм.
Оптик дамжуулагч модулиудын талаархи зарим үндсэн мэдлэг
Мэдээллийн сүлжээ нь дамжуулах орчин болгон ихэвчлэн шилэн кабелийг ашигладаг боловч одоогийн тооцоолол, дүн шинжилгээ нь цахилгаан дохион дээр суурилсан байх ёстой бөгөөд оптик дамжуулагч модуль нь фото цахилгаан хувиргалтыг хэрэгжүүлэх үндсэн төхөөрөмж юм.
Оптик модулийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дамжуулагч (гэрэл ялгаруулах дэд модуль)/хүлээн авагч (гэрэл хүлээн авах дэд модуль) эсвэл дамжуулагч (оптик дамжуулагч модуль), цахилгаан чип, мөн линз, задлагч, нэгтгэгч зэрэг идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. Захын хэлхээний бүтэц.
Дамжуулах төгсгөлд: цахилгаан дохиог дамжуулагчаар оптик дохио болгон хувиргаж, дараа нь оптик адаптераар оптик шилэнд оруулдаг; хүлээн авах төгсгөлд: оптик утас дахь оптик дохиог хүлээн авагч оптик адаптераар хүлээн авдаг. цахилгаан дохио болгон хувиргаж, боловсруулахад тооцоолох нэгж рүү илгээдэг.
Оптик дамжуулагч модулийн схем
Оптоэлектроник интеграцийн технологийг хөгжүүлснээр оптик дамжуулагч модулийн савлагааны хэлбэрт мөн зарим өөрчлөлт орсон. Оптик модулийн салбар үүсэхээс өмнө түүнийг харилцаа холбооны тоног төхөөрөмжийн томоохон үйлдвэрлэгчид эхний өдрүүдэд хөгжүүлж байжээ. Интерфейсүүд нь олон янз байсан тул бүх нийтээр ашиглах боломжгүй байв. Энэ нь оптик дамжуулагч модулиудыг сольж болохгүй болгосон. Салбарыг хөгжүүлэхийн тулд эцсийн "Олон эх сурвалжийн гэрээ" (MSA) бий болсон. MSA стандартыг ашигласнаар Transceiver-ийг хөгжүүлэхэд бие даан төвлөрч байсан компаниуд гарч ирж, салбар нь өссөн.
Оптик дамжуулагч модулийг багц хэлбэрийн дагуу SFP, XFP, QSFP, CFP гэх мэт хувааж болно.
· SFP (Small Form-factor Pluggable) нь 10Gbps хүртэл дамжуулах хурдыг дэмждэг харилцаа холбооны болон датакомын програмуудад зориулагдсан авсаархан, залгагддаг дамжуулагч модулийн стандарт юм.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) нь 10G Ethernet, 10G Fiber Channel, SONETOC-192.XFP дамжуулагч зэрэг олон холбооны протоколуудыг дэмждэг, 10G хурдтай, жижиг хэлбэр хүчин зүйлтэй залгагддаг дамжуулагч модуль бөгөөд өгөгдөл дамжуулахад ашиглаж болно. харилцаа холбооны зах зээл бөгөөд бусад 10Gbps дамжуулагчаас илүү сайн эрчим хүчний хэрэглээний шинж чанарыг санал болгодог.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) нь өндөр хурдны өгөгдөл дамжуулах програмуудад зориулагдсан авсаархан, залгагддаг дамжуулагч стандарт юм. Хурдны дагуу QSFP нь 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 оптик модулиудад хуваагдана. Одоогоор QSFP28 нь дэлхийн дата төвүүдэд өргөн хэрэглэгдэж байна.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) нь 100-400 Gbps дамжуулах хурдтай стандартчилагдсан нягт долгионы оптик хуваах холбооны модуль дээр суурилдаг. CFP модулийн хэмжээ нь SFP/XFP/QSFP-ээс том бөгөөд ерөнхийдөө хотын сүлжээ гэх мэт холын зайн дамжуулахад ашиглагддаг.
Өгөгдлийн төвийн холбооны оптик дамжуулагч модуль
Дата төвийн харилцаа холбоог холболтын төрлөөс хамааран гурван төрөлд хувааж болно.
(1) Хэрэглэгчийн мэдээллийн төв нь вэб хуудсыг үзэх, цахим шуудан илгээх, хүлээн авах, клоуд руу нэвтрэх замаар видео дамжуулалт илгээх, хүлээн авах зэрэг эцсийн хэрэглэгчийн зан төлөвийн үр дүнд бий болдог;
(2) Өгөгдлийг хуулбарлах, програм хангамж, системийг шинэчлэхэд голчлон ашигладаг өгөгдлийн төвийн харилцан холболт;
(3) Мэдээллийн төв дотор үүнийг голчлон мэдээлэл хадгалах, үйлдвэрлэх, олборлоход ашигладаг. Cisco-ийн урьдчилсан мэдээгээр дата төвийн дотоод харилцаа холбоо нь дата төвийн харилцааны 70 гаруй хувийг эзэлдэг бөгөөд дата төвийн барилгын хөгжил нь өндөр хурдны оптик модулиудын хөгжлийг бий болгосон.
Өгөгдлийн траффик өссөөр байгаа бөгөөд дата төвийн өргөн цар хүрээтэй, хавтгайрах хандлага нь оптик модулиудыг хоёр чиглэлээр хөгжүүлэхэд түлхэц болж байна.
· Дамжуулах хурдны шаардлага нэмэгдсэн
· Тоо хэмжээний эрэлтийн өсөлт
Одоогийн байдлаар дэлхийн дата төвийн оптик модулиудын шаардлага 10/40G оптик модулиас 100G оптик модулиудаар өөрчлөгдсөн байна. БНХАУ-ын Alibaba Cloud Promotion нь 2018 онд 100G оптик модулиудыг томоохон хэмжээний хэрэглээнд нэвтрүүлсэн анхны жил болно. Үүнийг шинэчлэх төлөвтэй байна. 2019 онд 400G оптик модулиуд.
Али үүл модулийн хувьслын зам
Том хэмжээний мэдээллийн төвүүдийн чиг хандлага нь дамжуулах зайд тавигдах шаардлагыг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Олон горимт утаснуудын дамжуулах зай нь дохионы хурдны өсөлтөөр хязгаарлагдаж, аажмаар нэг горимт утаснуудаар солигдох төлөвтэй байна. Шилэн холболтын өртөг нь оптик модуль ба оптик шилэн гэсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Өөр өөр зайн хувьд өөр өөр шийдлүүд байдаг. Дата төвийн харилцаа холбоонд шаардагдах дунд болон холын зайн холболтын хувьд MSA-аас үүссэн хоёр хувьсгалт шийдэл байдаг:
· PSM4（Зэрэгцээ нэг горим 4 эгнээ）
· CWDM4（Бүдүүн долгионы уртыг хуваах 4 эгнээтэй мультиплексер）
Тэдгээрийн дотроос PSM4 шилэн хэрэглээ CWDM4-ээс дөрөв дахин их байна. Холболтын зай урт бол CWDM4 шийдлийн өртөг харьцангуй бага байна. Доорх хүснэгтээс бид дата төвийн 100G оптик модулийн шийдлүүдийн харьцуулалтыг харж болно.
Өнөөдөр 400G оптик модулиудыг хэрэгжүүлэх технологи нь салбарын анхаарлын төвд байна. 400G оптик модулийн гол үүрэг нь өгөгдлийн дамжуулалтыг сайжруулж, дата төвийн зурвасын өргөн, портын нягтыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Түүний ирээдүйн чиг хандлага өргөн хүрээг хамарна. шинэ үеийн утасгүй сүлжээ, хэт том хэмжээний мэдээллийн төвийн харилцаа холбооны хэрэглээний хэрэгцээг хангахын тулд олз, дуу чимээ багатай, жижигрүүлэх, нэгтгэх.
Эхний 400G оптик модуль нь CFP8 багцад 16 сувгийн 25G NRZ (Буцахгүй тэг) дохионы модуляцын аргыг ашигласан. Давуу тал нь 100G оптик модуль дээр боловсорч гүйцсэн 25G NRZ дохионы модуляцын технологийг зээлээр авах боломжтой боловч сул тал нь 16 дохиог зэрэгцүүлэн дамжуулах шаардлагатай бөгөөд эрчим хүчний хэрэглээ болон эзлэхүүн харьцангуй их байгаа нь дата төвийн хэрэглээнд тохиромжгүй. Одоогийн 400G оптик модульд 8 суваг 53G NRZ эсвэл 4 суваг 106G PAM4 (4 импульс) Далайцын модуляц) дохионы модуляцийг ихэвчлэн 400G дохио дамжуулахад ашигладаг.
Модулийн багцын хувьд OSFP эсвэл QSFP-DD ашигладаг бөгөөд хоёр багц нь 8 цахилгаан дохионы интерфейсээр хангаж чаддаг. Харьцуулбал, QSFP-DD багц нь жижиг хэмжээтэй бөгөөд өгөгдлийн төвийн хэрэглээнд илүү тохиромжтой; OSFP багц нь арай том хэмжээтэй бөгөөд илүү их эрчим хүч зарцуулдаг тул харилцаа холбооны хэрэглээнд илүү тохиромжтой.
100G/400G оптик модулиудын "үндсэн" хүчийг шинжлэх
Бид 100G болон 400G оптик модулиудын хэрэгжилтийг товч танилцууллаа. 100G CWDM4 шийдэл, 400G CWDM8 шийдэл, 400G CWDM4 уусмалын бүдүүвч диаграммуудаас дараахь зүйлийг харж болно.
100G CWDM4 схем
400G CWDM8 схем
400G CWDM4 схем
Оптик модулийн хувьд фотоэлектрик дохионы хувиргалтыг хэрэгжүүлэх түлхүүр нь фотодетектор юм. Эдгээр төлөвлөгөөг эцэслэн биелүүлэхийн тулд ямар хэрэгцээг "үндсэн"-ээс хангах шаардлагатай вэ?
100G CWDM4 шийдэл нь 4λx25GbE, 400G CWDM8 шийдэл нь 8λx50GbE, 400G CWDM4 шийдэл нь 4λx100GbE хэрэгжилтийг шаарддаг. Модуляцын аргад харгалзах нь 100G DMZ4 модуль ба CWDM4-ийг хүлээн зөвшөөрдөг -ийн модуляцын хурд хүртэл 25Gbd ба 53Gbd төхөөрөмжүүд. 400G CWDM4 схем нь PAM4 модуляцын схемийг ашигладаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжөөс 53Gbd ба түүнээс дээш модуляцын хурдтай байхыг шаарддаг.
Төхөөрөмжийн модуляцийн хурд нь төхөөрөмжийн зурвасын өргөнтэй тохирч байна. 1310нм зурвасын 100G оптик модулийн хувьд 25GHz зурвасын өргөнтэй InGaAs детектор эсвэл детекторын массив хангалттай.