"Verkosta" on tullut "välttämättömyys" useimmille nykyajan ihmisille.
Syy, miksi tällainen kätevä verkkoaikakausi voi tulla, "kuituoptista viestintätekniikkaa" voidaan sanoa olevan välttämätön.
Vuonna 1966 brittiläinen kiinalainen durra ehdotti optisen kuidun käsitettä, joka sytytti valokuituviestinnän maailmanlaajuisen kehityksen huipentuman. Vuonna 1978 0,8 μm:n valoaaltojärjestelmien ensimmäinen sukupolvi otettiin virallisesti kaupalliseen käyttöön ja toinen valoaaltosukupolvi. monimuotokuitua käyttäneet viestintäjärjestelmät otettiin käyttöön nopeasti 1980-luvun alussa. Vuoteen 1990 mennessä kolmannen sukupolven optinen aaltojärjestelmä, joka toimi nopeudella 2,4 Gb/s ja 1,55 μm, pystyi tarjoamaan kaupallisia viestintäpalveluja.
"Kuitujen isä" durra, joka teki läpimurtopanoksen "valon siirtoon kuidussa optista viestintää varten", sai vuoden 2009 fysiikan Nobel-palkinnon.
Valokuituviestinnästä on nyt tullut yksi modernin viestinnän pääpilareista, ja sillä on keskeinen rooli nykyaikaisissa tietoliikenneverkoissa.Se nähdään myös tärkeänä symbolina maailman uudesta teknologisesta vallankumouksesta ja pääasiallisena tiedonvälityskeinona tulevaisuuden tietoyhteiskunnassa.
Big datan, pilvipalvelun, 5G:n, esineiden internetin ja tekoälyn sovellusmarkkinat ovat viime vuosina kehittyneet nopeasti.Tulevat miehittämättömät sovellusmarkkinat tuovat dataliikenteeseen räjähdysmäistä kasvua.Palvelinkeskusten yhteenliittäminen on vähitellen kehittynyt optisen viestinnän tutkimukseksi.kuuma paikka.
Googlen suuren datakeskuksen sisällä
Nykyinen konesali ei ole enää vain yksi tai muutama tietokonehuone, vaan joukko datakeskusklustereita.Erilaisten Internet-palveluiden ja sovellusmarkkinoiden normaalin toiminnan saavuttamiseksi palvelinkeskusten on toimittava yhdessä.Reaaliaikainen ja massiivinen tiedon vuorovaikutus palvelinkeskusten välillä on luonut kysyntää konesaliverkkojen yhteenliittämisverkoille, ja valokuituviestinnästä on tullut välttämätön keino yhteenliittämisen saavuttamiseksi.
Toisin kuin perinteisissä tietoliikenneverkon siirtolaitteissa, datakeskusten yhteenliittämisen on saatava aikaan enemmän tietoa ja tiheämpi tiedonsiirto, mikä edellyttää kytkentälaitteiden suurempaa nopeutta, pienempää virrankulutusta ja miniatyrisointia.Yksi keskeisistä tekijöistä, jotka määräävät, voidaanko näitä ominaisuuksia saavutetaan optinen lähetin-vastaanotinmoduuli.
Jotain perustietoa optisista lähetin-vastaanotinmoduuleista
Tietoverkossa käytetään siirtovälineenä pääosin valokuitua, mutta myös virtalaskelman ja -analyysin tulee perustua sähköisiin signaaleihin, ja optinen lähetin-vastaanotinmoduuli on ydinlaite valosähköisen muunnoksen toteuttamiseen.
Optisen moduulin ydinkomponentit ovat lähetin (valoa lähettävä osamoduuli)/vastaanotin (valoa vastaanottava osamoduuli) tai lähetin-vastaanotin (optinen lähetin-vastaanotinmoduuli), sähkösiru, ja ne sisältävät myös passiivisia komponentteja, kuten linssejä, jakajia ja yhdistäjiä.Oheispiirin koostumus.
Lähetyspäässä: Lähetin muuntaa sähköisen signaalin optiseksi signaaliksi ja syöttää sitten optiseen kuituun optisella sovittimella; Vastaanottavassa päässä: vastaanotin vastaanottaa optisen kuidun optisen signaalin optisen sovittimen kautta. ja muunnetaan sähköiseksi signaaliksi ja lähetetään laskentayksikköön käsittelyä varten.
Optisen lähetin-vastaanottimen moduulikaavio
Optoelektronisen integraatioteknologian kehittyessä myös optisen lähetin-vastaanotinmoduulin pakkausmuoto on muuttunut.Ennen optisten moduulien teollisuuden muodostumista suuret tietoliikennelaitteiden valmistajat kehittivät sen alkuaikoina.Liitännät olivat monipuolisia, eikä niitä voitu käyttää yleisesti.Tämä teki optisista lähetin-vastaanotinmoduuleista vaihtokelpoisia. Alan kehittämiseksi syntyi lopullinen "Multi Source Agreement (MSA)".MSA-standardin myötä yrityksiä, jotka keskittyivät itsenäisesti lähetin-vastaanottimien kehittämiseen, alkoi syntyä ja teollisuus nousi.
Optinen lähetin-vastaanotinmoduuli voidaan jakaa SFP-, XFP-, QSFP-, CFP- jne. pakettilomakkeen mukaan:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) on kompakti, kytkettävä lähetin-vastaanotinmoduulistandardi tietoliikenne- ja tietoliikennesovelluksiin, joka tukee jopa 10 Gbps:n siirtonopeuksia.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) on 10 Gt:n nopeudella kytkettävä pienimuotoinen lähetin-vastaanotinmoduuli, joka tukee useita tietoliikenneprotokollia, kuten 10G Ethernet, 10G Fibre Channel ja SONETOC-192.XFP-lähetin-vastaanottimia voidaan käyttää tiedonsiirrossa ja televiestintämarkkinoilla ja tarjoavat paremmat virrankulutusominaisuudet kuin muut 10 Gbps lähetin-vastaanottimet.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) on kompakti, kytkettävä lähetin-vastaanotinstandardi nopeisiin tietoliikennesovelluksiin.Nopeuden mukaan QSFP voidaan jakaa 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optisiin moduuleihin.Tällä hetkellä QSFP28:aa on käytetty laajalti maailmanlaajuisissa datakeskuksissa.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) perustuu standardoituun tiheän aallon optiseen jakamiseen viestintämoduuliin, jonka siirtonopeus on 100-400 Gbps.CFP-moduulin koko on suurempi kuin SFP/XFP/QSFP, ja sitä käytetään yleensä pitkän matkan lähetykseen, kuten suurkaupunkiverkkoon.
Optinen lähetin-vastaanotinmoduuli datakeskuksen viestintään
Tietokeskusviestintä voidaan jakaa kolmeen luokkaan yhteystyypin mukaan:
(1) Tietokeskuksen käyttäjälle luo loppukäyttäjän käyttäytyminen, kuten verkkosivun selaaminen, sähköpostien ja videostriimien lähettäminen ja vastaanottaminen pilveen pääsyn kautta;
(2) Datakeskusten yhteenliittäminen, jota käytetään pääasiassa tietojen replikointiin, ohjelmistojen ja järjestelmän päivityksiin;
(3) Datakeskuksen sisällä sitä käytetään pääasiassa tiedon tallentamiseen, tuotantoon ja kaivostoimintaan.Ciscon ennusteen mukaan konesalien sisäisen viestinnän osuus on yli 70 % konesaliviestinnästä, ja konesalirakentamisen kehitys on synnyttänyt nopeiden optisten moduulien kehittämisen.
Tietoliikenne jatkaa kasvuaan, ja palvelinkeskuksen laajamittainen ja tasoittuva trendi ohjaa optisten moduulien kehitystä kahdella tavalla:
· Lisääntyneet siirtonopeusvaatimukset
· Määrällisen kysynnän kasvu
Tällä hetkellä globaalien datakeskusten optisten moduulien vaatimukset ovat muuttuneet 10/40G-optisista moduuleista 100G-optisiin moduuleihin.Kiinan Alibaba Cloud Promotionista tulee ensimmäinen vuosi 100G-optisten moduulien laajamittaisessa soveltamisessa vuonna 2018. Sen odotetaan päivittyvän. 400G optiset moduulit vuonna 2019.
Ali pilvimoduulin kehityspolku
Laajamittainen datakeskusten trendi on johtanut lähetysetäisyysvaatimusten lisääntymiseen.Monimuotokuitujen lähetysetäisyyttä rajoittaa signaalinopeuden kasvu ja sen odotetaan vähitellen korvautuvan yksimuotokuiduilla. Kuitulinkin hinta koostuu kahdesta osasta: optisesta moduulista ja valokuidusta.Eri etäisyyksille on olemassa erilaisia soveltuvia ratkaisuja. MSA:sta on syntynyt kaksi vallankumouksellista ratkaisua datakeskusten viestinnän edellyttämään keskipitkän ja pitkän matkan yhteenliittämiseen:
· PSM4 (Parallel Single Mode 4 kaistaa)
· CWDM4 (karkea aallonpituusjakomultiplekseri 4 kaistaa)
Niistä PSM4-kuidun käyttö on neljä kertaa enemmän kuin CWDM4.Kun linkkietäisyys on pitkä, CWDM4-ratkaisun kustannukset ovat suhteellisen alhaiset.Alla olevasta taulukosta näemme datakeskuksen 100G optisten moduuliratkaisujen vertailun:
Tänä päivänä 400G optisten moduulien toteutusteknologiasta on tullut alan painopiste. 400G optisen moduulin päätehtävä on parantaa datakeskuksen tiedonsiirtoa ja maksimoida kaistanleveys ja porttitiheys. Sen tulevaisuuden trendi on saavuttaa laaja vahvistus, alhainen kohina, miniatyrisointi ja integrointi vastaamaan seuraavan sukupolven langattomien verkkojen ja erittäin suurien tietokeskusten tietoliikennesovellusten tarpeita.
Varhaisessa 400G:n optisessa moduulissa käytettiin 16-kanavaista 25G NRZ (Non-Returnto Zero) -signaalimodulaatiomenetelmää CFP8-paketissa.Etuna on, että 100G:n optiseen moduuliin kypsytettyä 25G NRZ-signaalimodulaatioteknologiaa voi lainata, mutta haittana on että 16 signaalia on lähetettävä rinnakkain ja virrankulutus ja volyymi ovat suhteellisen suuria, mikä ei sovellu konesaleihin.Nykyisessä 400G optisessa moduulissa 8-kanavainen 53G NRZ tai 4-kanavainen 106G PAM4 (4 pulssia Amplitudimodulaatio) signaalimodulaatiota käytetään pääasiassa 400G signaalin lähetyksen toteuttamiseen.
Moduulipakkauksissa käytetään OSFP:tä tai QSFP-DD:tä, ja molemmat paketit voivat tarjota 8 sähköistä signaaliliitäntää. Vertailun vuoksi QSFP-DD-paketti on kooltaan pienempi ja sopii paremmin konesaleihin;OSFP-paketti on kooltaan hieman suurempi ja kuluttaa enemmän virtaa, joten se sopii paremmin tietoliikennesovelluksiin.
Analysoi 100G/400G optisten moduulien "ydinteho".
Olemme esitelleet lyhyesti 100G ja 400G optisten moduulien toteutuksen.Seuraavat näkyvät 100G CWDM4-, 400G CWDM8- ja 400G CWDM4-ratkaisun kaaviokuvissa:
100G CWDM4 kaavio
400G CWDM8 kaavio
400G CWDM4 kaavio
Optisessa moduulissa valosähköisen signaalin muuntamisen avain on valoilmaisin.Millaisia tarpeita sinun on täytettävä, jotta nämä suunnitelmat vihdoin toteutuvat?
100G CWDM4-ratkaisu vaatii 4λx25GbE-toteutuksen, 400G CWDM8-ratkaisu vaatii 8λx50GbE-toteutuksen ja 400G CWDM4-ratkaisu vaatii 4λx100GbE-toteutuksen. 25 Gbd ja 53 Gbd laitteet. 400 G CWDM4 -järjestelmä ottaa käyttöön PAM4-modulaatiomenetelmän, joka edellyttää myös laitteen modulaatiotaajuutta 53 Gbd tai enemmän.
Laitteen modulaationopeus vastaa laitteen kaistanleveyttä.1310nm kaistan 100G optiseen moduuliin riittää kaistanleveys 25GHz InGaAs-ilmaisin tai ilmaisinryhmä.