Ang "network" ay naging isang "kailangan" para sa karamihan ng mga kontemporaryong tao.
Ang dahilan kung bakit maaaring dumating ang ganitong maginhawang panahon ng network, ang "fiber-optic communication technology" ay masasabing kailangang-kailangan.
Noong 1966, iminungkahi ng British Chinese sorghum ang konsepto ng optical fiber, na nagpasiklab sa rurok ng pagbuo ng optical fiber communication sa buong mundo. Ang mga sistema ng komunikasyon na gumagamit ng multimode fiber sa mga unang araw ay mabilis na ipinakilala noong unang bahagi ng 1980s. Pagsapit ng 1990, ang ikatlong henerasyong optical wave system na tumatakbo sa 2.4 Gb/s at 1.55 μm ay nakapagbigay ng mga serbisyo sa komersyal na komunikasyon.
Ang "ama ng fiber" sorghum, na gumawa ng isang pambihirang kontribusyon sa "pagpapadala ng liwanag sa fiber para sa optical na komunikasyon," ay ginawaran ng 2009 Nobel Prize sa Physics.
Ang komunikasyon ng optical fiber ay naging isa na ngayon sa mga pangunahing haligi ng modernong komunikasyon, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa modernong mga network ng telekomunikasyon. Ito rin ay nakikita bilang isang mahalagang simbolo ng bagong teknolohikal na rebolusyon sa mundo at ang pangunahing paraan ng paghahatid ng impormasyon sa hinaharap na lipunan ng impormasyon.
Sa mga nakalipas na taon, mabilis na umunlad ang market ng application ng malaking data, cloud computing, 5G, Internet of Things at artificial intelligence. Ang unmanned application market na paparating ay nagdadala ng paputok na paglaki sa trapiko ng data. Ang koneksyon ng data center ay unti-unting nabuo sa pananaliksik sa optical na komunikasyon. mainit na lugar.
Sa loob ng malaking data center ng Google
Ang kasalukuyang data center ay hindi na isang solong o ilang mga computer room, ngunit isang set ng data center clusters. Upang makamit ang normal na gawain ng iba't ibang mga serbisyo sa Internet at application market, ang mga data center ay kailangang magtulungan. Ang real-time at napakalaking pakikipag-ugnayan ng impormasyon sa pagitan ng mga sentro ng data ay lumikha ng pangangailangan para sa mga network ng interconnection ng data center, at ang komunikasyon sa optical fiber ay naging isang kinakailangang paraan upang makamit ang pagkakaugnay.
Hindi tulad ng tradisyonal na telecom access network transmission equipment, ang data center interconnection ay kailangang makamit ang mas maraming impormasyon at mas siksik na transmission, na nangangailangan ng switching equipment upang magkaroon ng mas mataas na bilis, mas mababang power consumption, at mas miniaturization. Isa sa mga pangunahing salik na tumutukoy kung ang mga kakayahan na ito ay maaaring nakamit ay ang optical transceiver module.
Ilang pangunahing kaalaman tungkol sa optical transceiver modules
Ang network ng impormasyon ay pangunahing gumagamit ng optical fiber bilang medium ng paghahatid, ngunit ang kasalukuyang pagkalkula at pagsusuri ay dapat ding batay sa mga de-koryenteng signal, at ang optical transceiver module ay ang pangunahing aparato para sa pagsasakatuparan ng photoelectric conversion.
Ang mga pangunahing bahagi ng optical module ay Transimitter (Light Emitting Submodule)/Receiver (Light Receiving Submodule) o Transceiver (Optical Transceiver Module), electrical chip, at kasama rin ang mga passive na bahagi tulad ng mga lente, splitter, at combiners. Komposisyon ng peripheral circuit.
Sa dulo ng pagpapadala: ang electrical signal ay na-convert sa isang optical signal ng Transimitter, at pagkatapos ay i-input sa optical fiber ng optical adapter; Sa receiving end: ang optical signal sa optical fiber ay natanggap ng Receiver sa pamamagitan ng optical adapter at na-convert sa isang electrical signal at ipinadala sa computing unit para sa pagproseso.
Optical transceiver module schematic
Sa pagbuo ng optoelectronic integration technology, ang packaging form ng optical transceiver module ay sumailalim din sa ilang mga pagbabago. Bago nabuo ang industriya ng optical module, binuo ito ng mga pangunahing tagagawa ng kagamitan sa telecom noong mga unang araw. Ang mga interface ay iba-iba at hindi magagamit sa pangkalahatan. Dahil dito, ang mga optical transceiver module ay hindi maaaring palitan. Para sa pagpapaunlad ng industriya, ang huling "Multi Source Agreement (MSA)" ay nabuo. Sa pamantayan ng MSA, nagsimulang lumitaw ang mga kumpanyang nakapag-iisa na nakatuon sa pagbuo ng Transceiver, at tumaas ang industriya.
Ang optical transceiver module ay maaaring nahahati sa SFP, XFP, QSFP, CFP, atbp. ayon sa package form:
· Ang SFP (Small Form-factor Pluggable) ay isang compact, pluggable transceiver module standard para sa telecom at datacom application na sumusuporta hanggang sa 10Gbps transfer rate.
Ang XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) ay isang 10G-rate small form factor pluggable transceiver module na sumusuporta sa maramihang mga protocol ng komunikasyon gaya ng 10G Ethernet, 10G Fiber Channel, at SONETOC-192.XFP transceiver na maaaring gamitin sa mga komunikasyon ng data at mga merkado ng telekomunikasyon at nag-aalok ng mas mahusay na mga katangian ng pagkonsumo ng kuryente kaysa sa iba pang 10Gbps transceiver.
Ang QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) ay isang compact, pluggable transceiver standard para sa high-speed data communication applications. Ayon sa bilis, ang QSFP ay maaaring nahahati sa 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optical modules. Sa kasalukuyan, ang QSFP28 ay malawakang ginagamit sa mga pandaigdigang sentro ng data.
· Ang CFP (Centum gigabits Form Pluggable) ay batay sa isang standardized dense wave optical splitting communication module na may transmission rate na 100-400 Gbps. Ang laki ng CFP module ay mas malaki kaysa sa SFP/XFP/QSFP, at karaniwang ginagamit para sa long-distance transmission gaya ng metropolitan area network.
Optical transceiver module para sa komunikasyon ng data center
Ang komunikasyon sa sentro ng data ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya ayon sa uri ng koneksyon:
(1) Ang data center sa user ay nabuo sa pamamagitan ng pag-uugali ng end user gaya ng pagba-browse sa webpage, pagpapadala at pagtanggap ng mga email at video stream sa pamamagitan ng pag-access sa cloud;
(2) Data center interconnection, pangunahing ginagamit para sa pagtitiklop ng data, software at pag-upgrade ng system;
(3) Sa loob ng data center, ito ay pangunahing ginagamit para sa imbakan ng impormasyon, pagbuo at pagmimina. Ayon sa pagtataya ng Cisco, ang data center panloob na komunikasyon account para sa higit sa 70% ng data center komunikasyon, at ang pag-unlad ng data center construction ay spawned ang pagbuo ng high-speed optical modules.
Ang trapiko ng data ay patuloy na lumalaki, at ang malakihan at pagyupi ng trend ng data center ay nagtutulak sa pagbuo ng mga optical module sa dalawang aspeto:
· Tumaas na mga kinakailangan sa bilis ng paghahatid
· Pagtaas sa dami ng demand
Sa kasalukuyan, ang mga kinakailangan ng global data center optical modules ay nagbago mula sa 10/40G optical modules sa 100G optical modules. Ang Alibaba Cloud Promotion ng China ay magiging unang taon ng malakihang aplikasyon ng 100G optical modules sa 2018. Ito ay inaasahang mag-upgrade 400G optical modules noong 2019.
Ali cloud module evolution path
Ang takbo ng malalaking data center ay humantong sa pagtaas ng mga kinakailangan sa distansya ng paghahatid. Ang distansya ng paghahatid ng mga multimode fibers ay limitado sa pamamagitan ng pagtaas ng signal rate at inaasahang unti-unting mapapalitan ng single-mode fibers. Ang halaga ng fiber link ay binubuo ng dalawang bahagi: ang optical module at ang optical fiber. Para sa iba't ibang distansya, may iba't ibang naaangkop na solusyon. Para sa medium hanggang long distance na interconnection na kinakailangan para sa komunikasyon ng data center, mayroong dalawang rebolusyonaryong solusyon na ipinanganak mula sa MSA:
· PSM4（Parallel Single Mode 4 na lane）
· CWDM4（Coarse Wavelength Division Multiplexer 4 na lane）
Kabilang sa mga ito, ang paggamit ng hibla ng PSM4 ay apat na beses kaysa sa CWDM4. Kapag mahaba ang distansya ng link, medyo mababa ang halaga ng solusyon sa CWDM4. Mula sa talahanayan sa ibaba, makikita natin ang paghahambing ng data center 100G optical module solutions:
Ngayon, ang teknolohiya ng pagpapatupad ng 400G optical modules ay naging pokus ng industriya. Ang pangunahing pag-andar ng 400G optical module ay upang mapabuti ang data throughput at i-maximize ang bandwidth at port density ng data center. makakuha, mababang ingay, miniaturization at integration, upang matugunan ang mga pangangailangan ng susunod na henerasyon ng mga wireless network at ultra-large-scale data center communications applications.
Ang unang bahagi ng 400G optical module ay gumamit ng isang 16-channel na 25G NRZ (Non-Returnto Zero) signal modulation method sa isang CFP8 package. Ang kalamangan ay ang 25G NRZ signal modulation technology na matured sa 100G optical module ay maaaring hiramin, ngunit ang kawalan ay na 16 na signal ay kailangang maipadala nang magkatulad, at ang pagkonsumo ng kuryente at dami ay medyo malaki, na hindi angkop para sa mga aplikasyon ng data center. Sa kasalukuyang 400G optical module, 8-channel 53G NRZ o 4-channel 106G PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) signal modulation ay pangunahing ginagamit upang mapagtanto ang 400G signal transmission.
Sa mga tuntunin ng module packaging, OSFP o QSFP-DD ang ginagamit, at ang parehong mga pakete ay maaaring magbigay ng 8 electrical signal interface. Sa paghahambing, ang QSFP-DD package ay mas maliit sa laki at mas angkop para sa mga aplikasyon ng data center; ang OSFP package ay bahagyang mas malaki ang laki at kumokonsumo ng mas maraming kuryente, na ginagawang mas angkop para sa mga aplikasyon ng telecom.
Suriin ang "core" na kapangyarihan ng 100G/400G optical modules
Maikling ipinakilala namin ang pagpapatupad ng 100G at 400G optical modules. Ang mga sumusunod ay makikita sa mga schematic diagram ng 100G CWDM4 solution, ang 400G CWDM8 solution at ang 400G CWDM4 solution:
100G CWDM4 schematic
400G CWDM8 eskematiko
400G CWDM4 schematic
Sa optical module, ang susi upang mapagtanto ang photoelectric signal conversion ay ang photodetector. Upang sa wakas ay matugunan ang mga planong ito, anong uri ng mga pangangailangan ang kailangan mong matugunan mula sa "core"?
Ang 100G CWDM4 na solusyon ay nangangailangan ng 4λx25GbE na pagpapatupad, ang 400G CWDM8 na solusyon ay nangangailangan ng 8λx50GbE na pagpapatupad, at ang 400G CWDM4 na solusyon ay nangangailangan ng 4λx100GbE na pagpapatupad. Naaayon sa modulasyon na paraan, ang 100G CWDMG4 at 4080G CWDMGbE na may kaukulang modulasyon na rate ng modulasyon na may kaukulang 408G CWDMG4 at 408 25Gbd at 53Gbd na mga device. Ang 400G CWDM4 scheme ay gumagamit ng PAM4 modulation scheme, na nangangailangan din sa device na magkaroon ng modulation rate na 53Gbd o higit pa.
Ang rate ng modulation ng device ay tumutugma sa bandwidth ng device. Para sa isang 1310nm band 100G optical module, isang bandwidth na 25GHz InGaAs detector o detector array ay sapat.