"Rangkaian" telah menjadi "keperluan" bagi kebanyakan orang kontemporari.
Sebab mengapa era rangkaian yang mudah boleh datang, "teknologi komunikasi gentian optik" boleh dikatakan sangat diperlukan.
Pada tahun 1966, sorghum Cina British mencadangkan konsep gentian optik, yang mencetuskan kemuncak pembangunan komunikasi gentian optik di seluruh dunia. Generasi pertama sistem gelombang cahaya yang beroperasi pada 0.8 μm pada tahun 1978 secara rasmi dimasukkan ke dalam kegunaan komersial, dan generasi kedua gelombang cahaya. sistem komunikasi menggunakan gentian berbilang mod pada zaman awal telah diperkenalkan dengan cepat pada awal 1980-an. Menjelang tahun 1990, sistem gelombang optik generasi ketiga yang beroperasi pada 2.4 Gb/s dan 1.55 μm dapat menyediakan perkhidmatan komunikasi komersial.
Sorghum "bapa gentian", yang membuat sumbangan terobosan kepada "penghantaran cahaya dalam gentian untuk komunikasi optik," telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik 2009.
Komunikasi gentian optik kini telah menjadi salah satu tiang utama komunikasi moden, memainkan peranan penting dalam rangkaian telekomunikasi moden. Ia juga dilihat sebagai simbol penting revolusi teknologi baru dunia dan cara utama penghantaran maklumat dalam masyarakat maklumat masa depan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pasaran aplikasi data besar, pengkomputeran awan, 5G, Internet Perkara dan kecerdasan buatan telah berkembang pesat. Pasaran aplikasi tanpa pemandu yang akan datang membawa pertumbuhan yang pesat kepada trafik data. Sambungan pusat data telah berkembang secara beransur-ansur menjadi penyelidikan komunikasi optik. tempat panas.
Di dalam pusat data besar Google
Pusat data semasa bukan lagi hanya satu atau beberapa bilik komputer, tetapi satu set kelompok pusat data. Untuk mencapai kerja biasa pelbagai perkhidmatan Internet dan pasaran aplikasi, pusat data perlu bekerjasama. Masa nyata dan interaksi maklumat yang besar antara pusat data telah mewujudkan permintaan untuk rangkaian interkoneksi pusat data, dan komunikasi gentian optik telah menjadi cara yang diperlukan untuk mencapai interkoneksi.
Tidak seperti peralatan penghantaran rangkaian capaian telekomunikasi tradisional, sambungan pusat data perlu mencapai lebih banyak maklumat dan penghantaran yang lebih padat, yang memerlukan peralatan pensuisan untuk mempunyai kelajuan yang lebih tinggi, penggunaan kuasa yang lebih rendah dan lebih pengecilan.Salah satu faktor teras yang menentukan sama ada keupayaan ini boleh dicapai ialah modul transceiver optik.
Beberapa pengetahuan asas tentang modul transceiver optik
Rangkaian maklumat terutamanya menggunakan gentian optik sebagai medium penghantaran, tetapi pengiraan dan analisis semasa juga mesti berdasarkan isyarat elektrik, dan modul transceiver optik adalah peranti teras untuk merealisasikan penukaran fotoelektrik.
Komponen teras modul optik ialah Pemancar (Submodul Pemancar Cahaya)/Penerima (Submodul Penerima Cahaya) atau Pemancar (Modul Penerima Optik), cip elektrik, dan juga termasuk komponen pasif seperti kanta, pembahagi dan penggabung. Komposisi litar persisian.
Di hujung pemancar: isyarat elektrik ditukar kepada isyarat optik oleh Pemancar, dan kemudian dimasukkan ke gentian optik oleh penyesuai optik; Di hujung penerima: isyarat optik dalam gentian optik diterima oleh Penerima melalui penyesuai optik dan ditukar kepada isyarat elektrik dan dihantar ke unit pengkomputeran untuk diproses.
Skema modul transceiver optik
Dengan perkembangan teknologi integrasi optoelektronik, bentuk pembungkusan modul transceiver optik juga telah mengalami beberapa perubahan. Sebelum industri modul optik dibentuk, ia telah dibangunkan oleh pengeluar peralatan telekomunikasi utama pada zaman awal. Antara muka adalah pelbagai dan tidak boleh digunakan secara universal. Ini menjadikan modul transceiver optik tidak boleh ditukar ganti. Untuk pembangunan industri, "Perjanjian Pelbagai Sumber (MSA)" muktamad wujud. Dengan piawaian MSA, syarikat yang secara bebas menumpukan pada pembangunan Transceiver mula muncul, dan industri meningkat.
Modul transceiver optik boleh dibahagikan kepada SFP, XFP, QSFP, CFP, dll. mengikut bentuk pakej:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) ialah standard modul transceiver padat dan boleh pasang untuk aplikasi telekom dan datakom yang menyokong sehingga 10Gbps kadar pemindahan.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) ialah modul transceiver boleh pasang faktor bentuk kecil kadar 10G yang menyokong pelbagai protokol komunikasi seperti 10G Ethernet, 10G Fiber Channel dan transceiver SONETOC-192.XFP boleh digunakan dalam komunikasi data dan pasaran telekomunikasi dan menawarkan ciri penggunaan kuasa yang lebih baik daripada transceiver 10Gbps yang lain.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) ialah piawaian transceiver padat dan boleh pasang untuk aplikasi komunikasi data berkelajuan tinggi. Mengikut kelajuan, QSFP boleh dibahagikan kepada 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 modul optik. Pada masa ini QSFP28 telah digunakan secara meluas dalam pusat data global.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) adalah berdasarkan modul komunikasi pemisahan optik gelombang padat piawai dengan kadar penghantaran 100-400 Gbps. Saiz modul CFP lebih besar daripada saiz SFP/XFP/QSFP, dan biasanya digunakan untuk penghantaran jarak jauh seperti rangkaian kawasan metropolitan.
Modul transceiver optik untuk komunikasi pusat data
Komunikasi pusat data boleh dibahagikan kepada tiga kategori mengikut jenis sambungan:
(1) Pusat data kepada pengguna dijana oleh tingkah laku pengguna akhir seperti menyemak imbas halaman web, menghantar dan menerima e-mel dan aliran video dengan mengakses awan;
(2) Sambungan pusat data, terutamanya digunakan untuk replikasi data, perisian dan peningkatan sistem;
(3) Di dalam pusat data, ia digunakan terutamanya untuk penyimpanan maklumat, penjanaan dan perlombongan. Menurut ramalan Cisco, komunikasi dalaman pusat data menyumbang lebih daripada 70% komunikasi pusat data, dan pembangunan pembinaan pusat data telah melahirkan pembangunan modul optik berkelajuan tinggi.
Trafik data terus berkembang, dan trend berskala besar dan mendatar pusat data memacu pembangunan modul optik dalam dua aspek:
· Peningkatan keperluan kadar penghantaran
· Peningkatan dalam kuantiti permintaan
Pada masa ini, keperluan modul optik pusat data global telah berubah daripada modul optik 10/40G kepada modul optik 100G. Promosi Awan Alibaba China akan menjadi tahun pertama penggunaan modul optik 100G berskala besar pada 2018. Ia dijangka meningkatkan Modul optik 400G pada 2019.
Laluan evolusi modul awan Ali
Trend pusat data berskala besar telah membawa kepada peningkatan dalam keperluan jarak penghantaran. Jarak penghantaran gentian berbilang mod dihadkan oleh peningkatan kadar isyarat dan dijangka akan digantikan secara beransur-ansur oleh gentian mod tunggal. Kos pautan gentian terdiri daripada dua bahagian: modul optik dan gentian optik. Untuk jarak yang berbeza, terdapat penyelesaian terpakai yang berbeza. Untuk interkoneksi jarak sederhana hingga jauh yang diperlukan untuk komunikasi pusat data, terdapat dua penyelesaian revolusioner yang lahir daripada MSA:
· PSM4（Mod Tunggal Selari 4 lorong）
· CWDM4（Pemultipleks Bahagian Panjang Gelombang Kasar 4 lorong）
Antaranya, penggunaan gentian PSM4 adalah empat kali ganda daripada CWDM4. Apabila jarak pautan panjang, kos penyelesaian CWDM4 agak rendah. Daripada jadual di bawah, kita boleh melihat perbandingan penyelesaian modul optik 100G pusat data:
Hari ini, teknologi pelaksanaan modul optik 400G telah menjadi tumpuan industri. Fungsi utama modul optik 400G adalah untuk meningkatkan daya pemprosesan data dan memaksimumkan lebar jalur dan ketumpatan port pusat data. Trend masa depannya adalah untuk mencapai luas keuntungan, hingar rendah, pengecilan dan penyepaduan, untuk memenuhi keperluan rangkaian wayarles generasi akan datang dan aplikasi komunikasi pusat data ultra-besar.
Modul optik awal 400G menggunakan kaedah modulasi isyarat 25G NRZ (Non-Returnto Zero) 16 saluran dalam pakej CFP8. Kelebihannya ialah teknologi modulasi isyarat 25G NRZ yang matang pada modul optik 100G boleh dipinjam, tetapi kelemahannya ialah bahawa 16 isyarat perlu dihantar secara selari, dan penggunaan kuasa dan volum adalah agak besar, yang tidak sesuai untuk aplikasi pusat data. Dalam modul optik 400G semasa, 8-saluran 53G NRZ atau 4-saluran 106G PAM4 (4 Pulse Modulasi Amplitud) modulasi isyarat digunakan terutamanya untuk merealisasikan penghantaran isyarat 400G.
Dari segi pembungkusan modul, OSFP atau QSFP-DD digunakan, dan kedua-dua pakej boleh menyediakan 8 antara muka isyarat elektrik. Sebagai perbandingan, pakej QSFP-DD bersaiz lebih kecil dan lebih sesuai untuk aplikasi pusat data; pakej OSFP bersaiz lebih besar sedikit dan menggunakan lebih banyak kuasa, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi telekom.
Analisis kuasa "teras" modul optik 100G/400G
Kami telah memperkenalkan secara ringkas pelaksanaan modul optik 100G dan 400G. Perkara berikut boleh dilihat dalam rajah skematik penyelesaian 100G CWDM4, penyelesaian 400G CWDM8 dan penyelesaian 400G CWDM4:
Skema 100G CWDM4
Skema 400G CWDM8
Skema 400G CWDM4
Dalam modul optik, kunci untuk merealisasikan penukaran isyarat fotoelektrik ialah pengesan foto. Untuk akhirnya memenuhi rancangan ini, apakah jenis keperluan yang perlu anda penuhi daripada "teras"?
Penyelesaian 100G CWDM4 memerlukan pelaksanaan 4λx25GbE, penyelesaian 400G CWDM8 memerlukan pelaksanaan 8λx50GbE, dan penyelesaian 400G CWDM4 memerlukan pelaksanaan 4λx100GbE. Sepadan dengan kaedah modulasi, 100G CWDMG4 dan 408 yang sesuai dengan skema modulasi CDM4 dan 408 Peranti 25Gbd dan 53Gbd. Skim 400G CWDM4 menggunakan skim modulasi PAM4, yang juga memerlukan peranti mempunyai kadar modulasi 53Gbd atau lebih.
Kadar modulasi peranti sepadan dengan lebar jalur peranti. Untuk modul optik 100G jalur 1310nm, jalur lebar 25GHz InGaAs pengesan atau tatasusunan pengesan adalah mencukupi.