"Network" hè diventatu una "necessità" per a maiò parte di e persone cuntempuranee.
U mutivu pirchì un tali era di reta cunvene pò vene, "tecnulugia di cumunicazione fibre-optic" pò esse dettu indispensabile.
In u 1966, u sorgo cinese britannicu prupone u cuncettu di fibra ottica, chì hà ignitu u climax di u sviluppu di a cumunicazione di fibra ottica in u mondu sanu. A prima generazione di sistemi d'onda di luce chì operanu à 0,8 μm in 1978 hè stata ufficialmente messa in usu cummerciale, è a seconda generazione di l'onda di luce. sistemi di cumunicazione chì utilizanu fibra multimode in i primi tempi hè statu introduttu rapidamente in l'iniziu di l'anni 1980. By 1990, u sistema d'onda otticu di terza generazione chì opera à 2.4 Gb / s è 1.55 μm hà sappiutu furnisce servizii di cumunicazione cummerciale.
U "babbu di a fibra" sorghum, chì hà fattu una cuntribuzione avanzata à "a trasmissione di luce in fibra per a cumunicazione ottica", hè stata premiata u Premiu Nobel 2009 in Fisica.
A cumunicazione in fibra ottica hè diventata unu di i pilastri principali di a cumunicazione muderna, ghjucanu un rolu pivotale in e rete di telecomunicazione muderne.Hè ancu vistu cum'è un simbulu impurtante di a nova rivoluzione tecnologica di u mondu è i mezi principali di trasmissione di l'infurmazioni in a futura sucetà di l'infurmazione.
Nta l'ultimi anni, u mercatu di l'applicazioni di big data, cloud computing, 5G, Internet of Things è intelligenza artificiale hà sviluppatu rapidamente.U mercatu di l'applicazioni senza equipaggiu chì vene porta una crescita splusiva à u trafficu di dati.L'interconnessione di u centru di dati hà sviluppatu gradualmente in a ricerca di cumunicazione ottica.puntu caldu.
Dentru u grande centru di dati di Google
U centru di dati attuale ùn hè più solu una sola o uni pochi di stanze di l'informatica, ma un inseme di clusters di centri di dati. Per ottene u travagliu normale di diversi servizii Internet è i mercati di l'applicazioni, i centri di dati anu bisognu di travaglià inseme. è l'interazzione massiva di l'infurmazioni trà i centri di dati hà creatu a dumanda di rete di interconnessione di u centru di dati, è a cumunicazione in fibra ottica hè diventata un mezzu necessariu per ottene l'interconnessione.
A cuntrariu di l'equipaggiu tradiziunale di trasmissione di rete d'accessu di telecomunicazione, l'interconnessione di u centru di dati deve ottene più infurmazione è una trasmissione più densa, chì richiede l'equipaggiu di cambiamentu per avè una velocità più alta, un cunsumu d'energia più bassu, è più miniaturizazione. ottenutu hè u modulu transceiver otticu.
Alcune cunniscenze basi nantu à i moduli di transceiver otticu
A reta di l'infurmazioni utilizeghja principarmenti a fibra ottica cum'è u mezzu di trasmissione, ma u calculu è l'analisi attuale deve ancu esse basatu annantu à i segnali elettrici, è u modulu di transceiver otticu hè u dispusitivu core per a realizazione di a cunversione fotoelettrica.
I cumpunenti core di u modulu otticu sò Transimitter (Light Emitting Submodule) / Receiver (Light Receiving Submodule) o Transceiver (Optical Transceiver Module), chip elettricu, è includenu ancu cumpunenti passivi cum'è lenti, splitters è combinatori.A cumpusizioni di u circuitu perifericu.
À l'estremità di trasmissione: u signale elettricu hè cunvertitu in un signalu otticu da u Transimitter, è dopu inseritu à a fibra ottica da l'adattatore otticu; À l'estremità di ricezione: u segnu otticu in a fibra ottica hè ricevutu da u Ricevitore attraversu l'adattatore otticu. è cunvertitu in un signalu elettricu è mandatu à l'unità di computing per u processu.
Schema di u modulu di transceiver otticu
Cù u sviluppu di a tecnulugia di integrazione optoelettronica, a forma di imballaggio di u modulu di transceiver otticu hà ancu subitu qualchi cambiamenti.Prima chì l'industria di u modulu otticu hè stata furmata, hè stata sviluppata da i principali pruduttori di l'equipaggiu di telecomunicazione in i primi tempi.L'interfacce eranu variate è ùn puderanu micca esse usate universalmente.Questu hà fattu chì i moduli di transceiver otticu ùn sò micca intercambiabili. Per u sviluppu di l'industria, u "Multi Source Agreement (MSA)" finali hè ghjuntu.Cù u standard MSA, l'imprese chì si focalizanu indipindente à u sviluppu di Transceiver cuminciaru à emerge, è l'industria s'arrizzò.
U modulu di transceiver otticu pò esse divisu in SFP, XFP, QSFP, CFP, etc. secondu a forma di pacchettu:
· SFP (Small Form-Factor Pluggable) hè un modulu transceiver compactu, pluggable standard per l'applicazioni di telecomunicazione è di dati chì supporta tassi di trasferimentu finu à 10 Gbps.
L'XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) hè un modulu di transceiver pluggable di 10G-rate small form factor chì sustene parechji protokolli di cumunicazione cum'è 10G Ethernet, 10G Fibre Channel, è i transceivers SONETOC-192.XFP ponu esse utilizati in a cumunicazione di dati è i mercati di telecomunicazioni è offrenu caratteristiche di cunsumu d'energia megliu cà altri transceivers 10Gbps.
QSFP (Quad Small Form-Factor Pluggable) hè un standard di transceiver compactu è pluggable per applicazioni di cumunicazione di dati à alta velocità.Sicondu a velocità, u QSFP pò esse divisu in 4 × 1G QSFP, 4 × 10GQSFP +, 4 × 25G QSFP28 moduli ottici.Attualmente QSFP28 hè statu largamente utilizatu in centri di dati globale.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) hè basatu annantu à un modulu di cumunicazione di divisione ottica d'onda densa standardizata cù una velocità di trasmissione di 100-400 Gbps.A dimensione di u modulu CFP hè più grande di quellu di u SFP / XFP / QSFP, è hè generalmente utilizatu per a trasmissione à longa distanza cum'è una rete metropolitana.
Modulu transceiver otticu per a cumunicazione di u centru di dati
A cumunicazione di u centru di dati pò esse divisa in trè categurie secondu u tipu di cunnessione:
(1) U centru di dati à l'utilizatore hè generatu da u cumpurtamentu di l'utilizatori finali, cum'è a navigazione in a pagina web, l'invià è riceve email è flussi video accedendu à u nuvulu;
(2) Interconnessione di u centru di dati, utilizata principalmente per a replicazione di dati, l'aghjurnamenti di u software è di u sistema;
(3) Dentru u centru di dati, hè principalmente utilizatu per u almacenamentu di l'infurmazioni, a generazione è a minera.Sicondu a previsione di Cisco, a cumunicazione interna di u centru di dati cuntene più di 70% di a cumunicazione di u centru di dati, è u sviluppu di a custruzzione di u centru di dati hà generatu u sviluppu di moduli ottichi d'alta veloce.
U trafficu di dati cuntinueghja à cresce, è a tendenza à grande scala è appiattimentu di u centru di dati guida u sviluppu di moduli ottici in dui aspetti:
· Esigenze di velocità di trasmissione aumentate
· Aumentu di a dumanda di quantità
Attualmente, i bisogni di i moduli ottichi di u centru di dati glubale anu cambiatu da moduli ottichi 10/40G à moduli ottichi 100G. A Promozione di Alibaba Cloud di China diventerà u primu annu di l'applicazione à grande scala di moduli ottichi 100G in 2018. Hè previstu di aghjurnà. Moduli ottici 400G in 2019.
Percorsu di evoluzione di u modulu Ali cloud
A tendenza di centri di dati à grande scala hà purtatu à un aumentu di i bisogni di distanza di trasmissione.A distanza di trasmissione di fibri multimode hè limitata da l'aumentu di a freccia di u signale è hè prevista per esse rimpiazzata gradualmente da fibri monomode. U costu di u ligame di fibra hè cumpostu di duie parte: u modulu otticu è a fibra otticu.Per diverse distanze, ci sò diverse suluzioni applicabili. Per l'interconnessione media à longa distanza necessaria per a cumunicazione di u centru di dati, ci sò duie soluzioni rivoluzionarie nascite da MSA:
· PSM4 (Modu unicu parallelu 4 corsie)
· CWDM4 (Multiplexer à divisione di lunghezza d'onda grossa 4 corsie)
Frà elli, l'usu di a fibra PSM4 hè quattru volte quellu di CWDM4.Quandu a distanza di ligame hè longa, u costu di a suluzione CWDM4 hè relativamente bassu.Da a tavula sottu, pudemu vede un paragone di e soluzioni di u modulu otticu di u centru di dati 100G:
Oghje, a tecnulugia di implementazione di i moduli ottici 400G hè diventatu u focu di l'industria. A funzione principale di u modulu otticu 400G hè di migliurà u flussu di dati è maximizà a larghezza di banda è a densità di portu di u centru di dati. guadagnà, pocu rumore, miniaturizazione è integrazione, per risponde à i bisogni di e rete wireless di a prossima generazione è l'applicazioni di cumunicazione di u centru di dati ultra-large-scala.
U primu modulu otticu 400G hà utilizatu un metudu di modulazione di signale 25G NRZ (Non-Returnto Zero) di 16 canali in un pacchettu CFP8. U vantaghju hè chì a tecnulugia di modulazione di signale 25G NRZ maturata nantu à u modulu otticu 100G pò esse prestitu, ma u svantaghju hè. chì i signali 16 deve esse trasmessi in parallelu, è u cunsumu di energia è u voluminu sò relativamente grande, chì ùn hè micca adattatu per l'applicazioni di u centru di dati. A modulazione di amplitude) a modulazione di u signale hè principalmente aduprata per realizà a trasmissione di signali 400G.
In termini di imballaggio di moduli, OSFP o QSFP-DD hè utilizatu, è i dui pacchetti ponu furnisce 8 interfacce di signali elettrici. In paragone, u pacchettu QSFP-DD hè più chjucu in grandezza è più adattatu per l'applicazioni di u centru di dati;u pacchettu OSFP hè un pocu più grande in dimensione è cunsuma più putere, facendu più adattatu per l'applicazioni di telecomunicazione.
Analizà a putenza "core" di i moduli ottici 100G / 400G
Avemu introduttu brevemente l'implementazione di moduli ottici 100G è 400G.I seguenti ponu esse vistu in i diagrammi schematici di a suluzione 100G CWDM4, a suluzione 400G CWDM8 è a suluzione 400G CWDM4:
Schema 100G CWDM4
Schema 400G CWDM8
Schema 400G CWDM4
In u modulu otticu, a chjave per realizà a cunversione di u signale fotoelettricu hè u fotodetettore.Per finisce à scuntrà questi piani, chì tipu di bisogni avete bisognu à scuntrà da u "core"?
A soluzione 100G CWDM4 richiede implementazione 4λx25GbE, a soluzione 400G CWDM8 richiede implementazione 8λx50GbE, è a soluzione 400G CWDM4 richiede implementazione 4λx100GbE. Dispositivi 25Gbd è 53Gbd. U schema 400G CWDM4 adopra u schema di modulazione PAM4, chì esige ancu chì u dispusitivu hà una tarifa di modulazione di 53Gbd o più.
A tarifa di modulazione di u dispusitivu currisponde à a larghezza di banda di u dispusitivu.Per un modulu otticu di banda 1310nm 100G, un detector InGaAs di larghezza di banda 25GHz o un array di detector hè abbastanza.