“Ağ” çoğu çağdaş insan için bir “gereklilik” haline geldi.
Böylesine uygun bir ağ çağının gelebilmesinin nedeni ise “fiber optik iletişim teknolojisinin” vazgeçilmez olduğu söylenebilir.
1966'da İngiliz Çin sorgumu, dünya çapında fiber optik iletişimin gelişmesinin doruğunu ateşleyen optik fiber kavramını önerdi. 1978'de 0,8 μm'de çalışan ilk nesil ışık dalgası sistemleri resmi olarak ticari kullanıma sunuldu ve ikinci nesil ışık dalgası sistemleri resmen kullanıma sunuldu. İlk zamanlarda çok modlu fiber kullanan iletişim sistemleri, 1980'lerin başında hızla kullanılmaya başlandı. 1990'a gelindiğinde, 2,4 Gb/s ve 1,55 μm hızında çalışan üçüncü nesil optik dalga sistemi, ticari iletişim hizmetleri sunabilir hale geldi.
"Işığın optik iletişim için fiberde iletilmesine" çığır açan bir katkı sağlayan "lifin babası" sorgum, 2009 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Fiber optik iletişim artık modern iletişimin temel direklerinden biri haline geldi ve modern telekomünikasyon ağlarında çok önemli bir rol oynadı. Aynı zamanda dünyadaki yeni teknolojik devrimin önemli bir sembolü ve geleceğin bilgi toplumunda bilgi aktarımının ana aracı olarak görülüyor.
Son yıllarda büyük veri, bulut bilişim, 5G, Nesnelerin İnterneti ve yapay zeka uygulama pazarı hızla gelişti. Yaklaşan insansız uygulama pazarı, veri trafiğine patlayıcı bir büyüme getiriyor. Veri merkezi ara bağlantısı yavaş yavaş optik iletişim araştırmalarına dönüştü. sıcak nokta.
Google'ın büyük veri merkezinin içinde
Mevcut veri merkezi artık sadece tek veya birkaç bilgisayar odası değil, bir dizi veri merkezi kümesinden oluşuyor. Çeşitli İnternet hizmetlerinin ve uygulama pazarlarının normal çalışmasını sağlamak için veri merkezlerinin birlikte çalışması gerekiyor. Gerçek zamanlı ve veri merkezleri arasındaki muazzam bilgi etkileşimi, veri merkezi ara bağlantı ağlarına olan talebi yarattı ve fiber optik iletişim, ara bağlantıyı sağlamak için gerekli bir araç haline geldi.
Geleneksel telekom erişim ağı iletim ekipmanından farklı olarak, veri merkezi ara bağlantısının daha fazla bilgi ve daha yoğun iletim sağlaması gerekir; bu da anahtarlama ekipmanının daha yüksek hıza, daha düşük güç tüketimine ve daha fazla minyatürleştirmeye sahip olmasını gerektirir. Bu yeteneklerin gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğini belirleyen temel faktörlerden biri Elde edilen sonuç optik alıcı-verici modülüdür.
Optik alıcı-verici modülleri hakkında bazı temel bilgiler
Bilgi ağı, iletim ortamı olarak esas olarak fiber optik kullanır, ancak mevcut hesaplama ve analiz aynı zamanda elektrik sinyallerine de dayanmalıdır ve optik alıcı-verici modülü, fotoelektrik dönüşümün gerçekleştirilmesi için temel cihazdır.
Optik modülün temel bileşenleri Verici (Işık Yayan Alt Modül)/Alıcı (Işık Alma Alt Modülü) veya Alıcı-Verici (Optik Alıcı-Verici Modülü), elektrik çipidir ve ayrıca lensler, ayırıcılar ve birleştiriciler gibi pasif bileşenleri de içerir. Çevresel devre bileşimi.
Verici uçta: elektrik sinyali Verici tarafından bir optik sinyale dönüştürülür ve ardından optik adaptör tarafından optik fibere girilir; Alıcı uçta: optik fiberdeki optik sinyal, Alıcı tarafından optik adaptör aracılığıyla alınır. ve elektrik sinyaline dönüştürülerek işlenmek üzere bilgisayar birimine gönderilir.
Optik alıcı-verici modül şeması
Optoelektronik entegrasyon teknolojisinin gelişmesiyle birlikte optik alıcı-verici modülünün ambalaj şekli de bazı değişikliklere uğramıştır. Optik modül endüstrisi oluşmadan önce, ilk zamanlarda büyük telekom ekipmanı üreticileri tarafından geliştirildi. Arayüzler çeşitliydi ve evrensel olarak kullanılamıyordu. Bu, optik alıcı-verici modüllerini birbirinin yerine kullanılamaz hale getirdi. Sektörün gelişimi için nihai “Çoklu Kaynak Anlaşması (MSA)” ortaya çıktı. MSA standardı ile bağımsız olarak Transceiver geliştirmeye odaklanan şirketler ortaya çıkmaya başladı ve sektör yükseldi.
Optik alıcı-verici modülü, paket formuna göre SFP, XFP, QSFP, CFP vb.'ye bölünebilir:
· SFP (Küçük Form Faktörlü Takılabilir), 10 Gbps'ye kadar aktarım hızlarını destekleyen telekom ve datacom uygulamalarına yönelik kompakt, takılabilir bir alıcı-verici modülü standardıdır.
XFP (10 Gigabit Küçük Form Faktörü Takılabilir), 10G Ethernet, 10G Fiber Kanal ve SONETOC-192 gibi birden fazla iletişim protokolünü destekleyen, 10G hızlı küçük form faktörlü takılabilir bir alıcı-verici modülüdür. XFP alıcı-vericileri veri iletişiminde kullanılabilir ve telekomünikasyon pazarları ve diğer 10Gbps alıcı-vericilerden daha iyi güç tüketimi özellikleri sunar.
QSFP (Dörtlü Küçük Form Faktörlü Takılabilir), yüksek hızlı veri iletişim uygulamaları için kompakt, takılabilir bir alıcı-verici standardıdır. Hıza göre QSFP, 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optik modüllere bölünebilir. Şu anda QSFP28 küresel veri merkezlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable), 100-400 Gbps iletim hızına sahip standartlaştırılmış yoğun dalga optik bölme iletişim modülünü temel alır. CFP modülünün boyutu SFP/XFP/QSFP'ninkinden daha büyüktür ve genellikle büyükşehir alan ağı gibi uzun mesafeli iletim için kullanılır.
Veri merkezi iletişimi için optik alıcı-verici modülü
Veri merkezi iletişimi, bağlantı türüne göre üç kategoriye ayrılabilir:
(1) Kullanıcıya yönelik veri merkezi, web sayfasına göz atma, buluta erişerek e-posta ve video akışları gönderip alma gibi son kullanıcı davranışlarıyla oluşturulur;
(2) Temel olarak veri çoğaltma, yazılım ve sistem yükseltmeleri için kullanılan veri merkezi ara bağlantısı;
(3) Veri merkezinin içi esas olarak bilgi depolama, üretme ve madencilik için kullanılır. Cisco'nun tahminine göre, veri merkezi iç iletişimi, veri merkezi iletişiminin %70'inden fazlasını oluşturuyor ve veri merkezi inşaatının gelişimi, yüksek hızlı optik modüllerin geliştirilmesini doğurdu.
Veri trafiği büyümeye devam ediyor ve veri merkezinin büyük ölçekli ve düzleşme eğilimi, optik modüllerin gelişimini iki açıdan yönlendiriyor:
· Artan iletim hızı gereksinimleri
· Miktar talebinde artış
Şu anda, küresel veri merkezi optik modüllerinin gereksinimleri 10/40G optik modüllerden 100G optik modüllere değişti. Çin'in Alibaba Bulut Promosyonu, 2018'de 100G optik modüllerin büyük ölçekli uygulamasının ilk yılı olacak. Yükseltilmesi bekleniyor. 2019'da 400G optik modüller.
Ali bulut modülü evrim yolu
Büyük ölçekli veri merkezlerine olan eğilim, iletim mesafesi gereksinimlerinin artmasına neden oldu. Çok modlu fiberlerin iletim mesafesi, sinyal hızının artmasıyla sınırlı olup yerini yavaş yavaş tek modlu fiberlere bırakması beklenmektedir. Fiber bağlantının maliyeti iki parçadan oluşur: optik modül ve optik fiber. Farklı mesafeler için farklı uygulanabilir çözümler mevcuttur. Veri merkezi iletişimi için gereken orta ve uzun mesafeli ara bağlantı için MSA'dan doğan iki devrim niteliğinde çözüm bulunmaktadır:
· PSM4（Paralel Tek Modlu 4 şeritli）
· CWDM4（Kaba Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı 4 şeritli）
Bunlar arasında PSM4 fiber kullanımı CWDM4'ün dört katıdır. Bağlantı mesafesi uzun olduğunda CWDM4 çözümünün maliyeti nispeten düşüktür. Aşağıdaki tablodan veri merkezi 100G optik modül çözümlerinin karşılaştırmasını görebiliriz:
Bugün, 400G optik modüllerin uygulama teknolojisi sektörün odak noktası haline gelmiştir. 400G optik modülün ana işlevi, veri çıkışını iyileştirmek ve veri merkezinin bant genişliğini ve bağlantı noktası yoğunluğunu en üst düzeye çıkarmaktır. Gelecekteki eğilimi, geniş bir alana ulaşmaktır. Yeni nesil kablosuz ağların ve ultra büyük ölçekli veri merkezi iletişim uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için kazanç, düşük gürültü, minyatürleştirme ve entegrasyon.
İlk 400G optik modül, bir CFP8 paketinde 16 kanallı 25G NRZ (Sıfıra Dönüşsüz) sinyal modülasyon yöntemini kullanıyordu. Bunun avantajı, 100G optik modülde olgunlaştırılan 25G NRZ sinyal modülasyon teknolojisinin ödünç alınabilmesidir, ancak dezavantajı, 16 sinyalin paralel olarak iletilmesi gerektiği ve güç tüketimi ve hacminin nispeten büyük olduğu ve bu durumun veri merkezi uygulamaları için uygun olmadığı. Mevcut 400G optik modülde, 8 kanallı 53G NRZ veya 4 kanallı 106G PAM4 (4 Darbe) Genlik Modülasyonu) sinyal modülasyonu esas olarak 400G sinyal iletimini gerçekleştirmek için kullanılır.
Modül paketleme açısından OSFP veya QSFP-DD kullanılır ve her iki paket de 8 adet elektrik sinyali arayüzü sağlayabilir. Karşılaştırıldığında, QSFP-DD paketi boyut olarak daha küçüktür ve veri merkezi uygulamaları için daha uygundur; OSFP paketinin boyutu biraz daha büyüktür ve daha fazla güç tüketir, bu da onu telekom uygulamaları için daha uygun hale getirir.
100G/400G optik modüllerin "temel" gücünü analiz edin
100G ve 400G optik modüllerin uygulamasını kısaca tanıttık. 100G CWDM4 çözümü, 400G CWDM8 çözümü ve 400G CWDM4 çözümünün şematik diyagramlarında aşağıdakiler görülebilir:
100G CWDM4 şeması
400G CWDM8 şeması
400G CWDM4 şeması
Optik modülde fotoelektrik sinyal dönüşümünü gerçekleştirmenin anahtarı fotodetektördür. Bu planları nihayet karşılayabilmek için ne tür ihtiyaçların “temelden” karşılanması gerekiyor?
100G CWDM4 çözümü 4λx25GBe uygulaması gerektirir, 400G CWDM8 çözümü 8λx50GBe uygulamasını gerektirir ve 400G CWDM4 çözümü 4λx100GBe uygulamasını gerektirir. Modülasyon yöntemine karşılık, 100G CWDM4 ve 400G CWDM8 şemaları, modülasyonun, modülasyonuna karşılık gelmesini gerektirir, bu da benimsedi, bu modülasyon, modülasyon, modülasyonun benimsenmesi gerekir. 25 Gbd ve 53 Gbd cihazlar. 400G CWDM4 şeması, cihazın 53 Gbd veya daha fazla modülasyon hızına sahip olmasını da gerektiren PAM4 modülasyon şemasını benimser.
Cihaz modülasyon hızı cihazın bant genişliğine karşılık gelir. 1310nm bantlı 100G optik modül için bant genişliği 25GHz InGaAs dedektör veya dedektör dizisi yeterlidir.