अधिकांश समकालीन लोगों के लिए "नेटवर्क" एक "आवश्यकता" बन गया है।
इतना सुविधाजनक नेटवर्क युग क्यों आ सकता है, "फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रौद्योगिकी" को अपरिहार्य कहा जा सकता है।
1966 में, ब्रिटिश चीनी ज्वार ने ऑप्टिकल फाइबर की अवधारणा का प्रस्ताव रखा, जिसने दुनिया भर में ऑप्टिकल फाइबर संचार के विकास के चरमोत्कर्ष को प्रज्वलित किया। 1978 में 0.8 माइक्रोन पर संचालित होने वाली लाइटवेव सिस्टम की पहली पीढ़ी को आधिकारिक तौर पर व्यावसायिक उपयोग में लाया गया था, और दूसरी पीढ़ी की लाइटवेव शुरुआती दिनों में मल्टीमोड फाइबर का उपयोग करने वाली संचार प्रणालियों को 1980 के दशक की शुरुआत में जल्दी से पेश किया गया था। 1990 तक, 2.4 Gb/s और 1.55 μm पर संचालित तीसरी पीढ़ी की ऑप्टिकल तरंग प्रणाली वाणिज्यिक संचार सेवाएं प्रदान करने में सक्षम थी।
"फाइबर के पिता" ज्वार, जिन्होंने "ऑप्टिकल संचार के लिए फाइबर में प्रकाश के संचरण" में एक महत्वपूर्ण योगदान दिया, को भौतिकी में 2009 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।
ऑप्टिकल फाइबर संचार अब आधुनिक संचार के मुख्य स्तंभों में से एक बन गया है, जो आधुनिक दूरसंचार नेटवर्क में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।इसे दुनिया की नई तकनीकी क्रांति का एक महत्वपूर्ण प्रतीक और भविष्य के सूचना समाज में सूचना के प्रसारण के मुख्य साधन के रूप में भी देखा जाता है।
हाल के वर्षों में, बिग डेटा, क्लाउड कंप्यूटिंग, 5G, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस का एप्लिकेशन मार्केट तेजी से विकसित हुआ है।मानव रहित अनुप्रयोग बाजार जो आ रहा है वह डेटा यातायात में विस्फोटक वृद्धि ला रहा है।डाटा सेंटर इंटरकनेक्शन धीरे-धीरे ऑप्टिकल संचार अनुसंधान में विकसित हुआ है।गर्म स्थान।
Google के बड़े डेटा केंद्र के अंदर
वर्तमान डेटा सेंटर अब केवल एक या कुछ कंप्यूटर रूम नहीं है, बल्कि डेटा सेंटर क्लस्टर का एक सेट है। विभिन्न इंटरनेट सेवाओं और एप्लिकेशन बाजारों के सामान्य कार्य को प्राप्त करने के लिए, डेटा केंद्रों को एक साथ काम करने की आवश्यकता है। वास्तविक समय और डेटा केंद्रों के बीच सूचनाओं के बड़े पैमाने पर संपर्क ने डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन नेटवर्क की मांग पैदा कर दी है, और ऑप्टिकल फाइबर संचार इंटरकनेक्शन प्राप्त करने का एक आवश्यक साधन बन गया है।
पारंपरिक टेलीकॉम एक्सेस नेटवर्क ट्रांसमिशन उपकरण के विपरीत, डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन को अधिक जानकारी और अधिक सघन ट्रांसमिशन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए उच्च गति, कम बिजली की खपत और अधिक लघुकरण के लिए स्विचिंग उपकरण की आवश्यकता होती है। मुख्य कारकों में से एक यह निर्धारित करता है कि क्या ये क्षमताएं हो सकती हैं प्राप्त ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल है।
ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल के बारे में कुछ बुनियादी ज्ञान
सूचना नेटवर्क मुख्य रूप से ऑप्टिकल फाइबर को ट्रांसमिशन माध्यम के रूप में उपयोग करता है, लेकिन वर्तमान गणना और विश्लेषण भी विद्युत संकेतों पर आधारित होना चाहिए, और ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण को साकार करने के लिए मुख्य उपकरण है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल के मुख्य घटक ट्रांसमीटर (लाइट एमिटिंग सबमॉड्यूल) / रिसीवर (लाइट रिसीविंग सबमॉड्यूल) या ट्रांसीवर (ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल), इलेक्ट्रिकल चिप हैं, और इसमें लेंस, स्प्लिटर्स और कॉम्बिनर्स जैसे निष्क्रिय घटक भी शामिल हैं।परिधीय सर्किट संरचना।
संचारण अंत में: विद्युत संकेत को ट्रांसमीटर द्वारा ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, और फिर ऑप्टिकल एडेप्टर द्वारा ऑप्टिकल फाइबर में इनपुट किया जाता है; प्राप्त करने वाले छोर पर: ऑप्टिकल फाइबर में ऑप्टिकल सिग्नल रिसीवर द्वारा ऑप्टिकल एडेप्टर के माध्यम से प्राप्त किया जाता है और एक विद्युत संकेत में परिवर्तित किया गया और प्रसंस्करण के लिए कंप्यूटिंग इकाई को भेजा गया।
ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल योजनाबद्ध
ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक इंटीग्रेशन टेक्नोलॉजी के विकास के साथ, ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल के पैकेजिंग फॉर्म में भी कुछ बदलाव हुए हैं।ऑप्टिकल मॉड्यूल उद्योग के गठन से पहले, इसे प्रमुख दूरसंचार उपकरण निर्माताओं द्वारा शुरुआती दिनों में विकसित किया गया था।इंटरफेस विविध थे और सार्वभौमिक रूप से उपयोग नहीं किए जा सकते थे।इसने ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल को विनिमेय नहीं बनाया। उद्योग के विकास के लिए, अंतिम "मल्टी सोर्स एग्रीमेंट (एमएसए)" अस्तित्व में आया।MSA मानक के साथ, स्वतंत्र रूप से ट्रान्सीवर विकसित करने पर ध्यान केंद्रित करने वाली कंपनियां उभरने लगीं और उद्योग में वृद्धि हुई।
ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल को पैकेज फॉर्म के अनुसार SFP, XFP, QSFP, CFP, आदि में विभाजित किया जा सकता है:
· एसएफपी (स्मॉल फॉर्म-फैक्टर प्लगेबल) दूरसंचार और डेटाकॉम अनुप्रयोगों के लिए एक कॉम्पैक्ट, प्लग करने योग्य ट्रांसीवर मॉड्यूल मानक है जो 10 जीबीपीएस ट्रांसफर दरों का समर्थन करता है।
XFP (10 गीगाबिट स्मॉल फॉर्म फैक्टर प्लगेबल) एक 10G-दर छोटा फॉर्म फैक्टर प्लग करने योग्य ट्रांसीवर मॉड्यूल है जो 10G ईथरनेट, 10G फाइबर चैनल और SONETOC-192 जैसे कई संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। डेटा संचार में XFP ट्रांसीवर का उपयोग किया जा सकता है और दूरसंचार बाजार और अन्य 10Gbps ट्रांसीवर की तुलना में बेहतर बिजली खपत विशेषताओं की पेशकश करते हैं।
QSFP (क्वाड स्मॉल फॉर्म-फैक्टर प्लगेबल) हाई-स्पीड डेटा संचार अनुप्रयोगों के लिए एक कॉम्पैक्ट, प्लग करने योग्य ट्रांसीवर मानक है।गति के अनुसार, QSFP को 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 ऑप्टिकल मॉड्यूल में विभाजित किया जा सकता है।वर्तमान में QSFP28 का वैश्विक डेटा केंद्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।
· सीएफपी (सेंटम गीगाबिट्स फॉर्म प्लगेबल) एक मानकीकृत घने तरंग ऑप्टिकल स्प्लिटिंग संचार मॉड्यूल पर आधारित है जिसकी संचरण दर 100-400 जीबीपीएस है।सीएफ़पी मॉड्यूल का आकार एसएफपी/एक्सएफपी/क्यूएसएफपी की तुलना में बड़ा है, और आमतौर पर इसका उपयोग लंबी दूरी के ट्रांसमिशन जैसे कि मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क के लिए किया जाता है।
डाटा सेंटर संचार के लिए ऑप्टिकल ट्रांसीवर मॉड्यूल
डेटा सेंटर संचार को कनेक्शन के प्रकार के अनुसार तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
(1) उपयोगकर्ता के लिए डेटा केंद्र अंतिम उपयोगकर्ता के व्यवहार से उत्पन्न होता है जैसे कि वेबपेज ब्राउज़ करना, ईमेल भेजना और प्राप्त करना और क्लाउड तक पहुंचना;
(2) डाटा सेंटर इंटरकनेक्शन, मुख्य रूप से डेटा प्रतिकृति, सॉफ्टवेयर और सिस्टम अपग्रेड के लिए उपयोग किया जाता है;
(3) डेटा सेंटर के अंदर, यह मुख्य रूप से सूचना भंडारण, उत्पादन और खनन के लिए उपयोग किया जाता है।सिस्को के पूर्वानुमान के अनुसार, डेटा सेंटर आंतरिक संचार में 70% से अधिक डेटा सेंटर संचार होता है, और डेटा सेंटर निर्माण के विकास ने उच्च गति वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल के विकास को जन्म दिया है।
डेटा ट्रैफ़िक बढ़ता जा रहा है, और डेटा सेंटर के बड़े पैमाने पर और चपटे होने की प्रवृत्ति ऑप्टिकल मॉड्यूल के विकास को दो पहलुओं में चला रही है:
· बढ़ी हुई संचरण दर की आवश्यकताएं
· मात्रा की मांग में वृद्धि
वर्तमान में, वैश्विक डेटा सेंटर ऑप्टिकल मॉड्यूल की आवश्यकताएं 10/40G ऑप्टिकल मॉड्यूल से 100G ऑप्टिकल मॉड्यूल में बदल गई हैं। चीन का अलीबाबा क्लाउड प्रमोशन 2018 में 100G ऑप्टिकल मॉड्यूल के बड़े पैमाने पर आवेदन का पहला वर्ष बन जाएगा। इसके अपग्रेड होने की उम्मीद है। 2019 में 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल।
अली क्लाउड मॉड्यूल विकास पथ
बड़े पैमाने पर डेटा केंद्रों की प्रवृत्ति ने संचरण दूरी की आवश्यकताओं में वृद्धि की है।मल्टीमोड फाइबर की संचरण दूरी सिग्नल दर में वृद्धि से सीमित है और धीरे-धीरे सिंगल-मोड फाइबर द्वारा प्रतिस्थापित होने की उम्मीद है। फाइबर लिंक की लागत दो भागों से बना है: ऑप्टिकल मॉड्यूल और ऑप्टिकल फाइबर।अलग-अलग दूरियों के लिए, अलग-अलग लागू समाधान हैं। डेटा सेंटर संचार के लिए आवश्यक मध्यम से लंबी दूरी के इंटरकनेक्शन के लिए, एमएसए से पैदा हुए दो क्रांतिकारी समाधान हैं:
· PSM4（समानांतर सिंगल मोड 4 लेन）
· CWDM4（मोटे तरंगदैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सर 4 लेन）
उनमें से, PSM4 फाइबर का उपयोग CWDM4 से चार गुना अधिक है।जब लिंक दूरी लंबी होती है, तो CWDM4 समाधान लागत अपेक्षाकृत कम होती है।नीचे दी गई तालिका से, हम डेटा सेंटर 100G ऑप्टिकल मॉड्यूल समाधानों की तुलना देख सकते हैं:
आज, 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल की कार्यान्वयन तकनीक उद्योग का फोकस बन गई है। 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल का मुख्य कार्य डेटा थ्रूपुट में सुधार करना और डेटा सेंटर की बैंडविड्थ और पोर्ट घनत्व को अधिकतम करना है। इसकी भविष्य की प्रवृत्ति व्यापक हासिल करना है अगली पीढ़ी के वायरलेस नेटवर्क और अल्ट्रा-लार्ज-स्केल डेटा सेंटर संचार अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए लाभ, कम शोर, लघुकरण और एकीकरण।
प्रारंभिक 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल ने एक CF8 पैकेज में 16-चैनल 25G NRZ (नॉन-रिटर्न्टो ज़ीरो) सिग्नल मॉड्यूलेशन विधि का उपयोग किया। लाभ यह है कि 100G ऑप्टिकल मॉड्यूल पर परिपक्व 25G NRZ सिग्नल मॉड्यूलेशन तकनीक उधार ली जा सकती है, लेकिन नुकसान है कि 16 संकेतों को समानांतर में प्रसारित करने की आवश्यकता है, और बिजली की खपत और मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी है, जो डेटा सेंटर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है। वर्तमान 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल में, 8-चैनल 53G NRZ या 4-चैनल 106G PAM4 (4 पल्स) एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन) सिग्नल मॉड्यूलेशन का उपयोग मुख्य रूप से 400G सिग्नल ट्रांसमिशन को महसूस करने के लिए किया जाता है।
मॉड्यूल पैकेजिंग के संदर्भ में, ओएसएफपी या क्यूएसएफपी-डीडी का उपयोग किया जाता है, और दोनों पैकेज 8 विद्युत सिग्नल इंटरफेस प्रदान कर सकते हैं। इसकी तुलना में, क्यूएसएफपी-डीडी पैकेज आकार में छोटा है और डेटा सेंटर अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त है;OSFP पैकेज आकार में थोड़ा बड़ा है और अधिक बिजली की खपत करता है, जिससे यह दूरसंचार अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो जाता है।
100G/400G ऑप्टिकल मॉड्यूल की "कोर" शक्ति का विश्लेषण करें
हमने संक्षेप में 100G और 400G ऑप्टिकल मॉड्यूल के कार्यान्वयन की शुरुआत की है।निम्नलिखित को 100G CWDM4 समाधान, 400G CWDM8 समाधान और 400G CWDM4 समाधान के योजनाबद्ध आरेखों में देखा जा सकता है:
100G CWDM4 योजनाबद्ध
400G CWDM8 योजनाबद्ध
400G CWDM4 योजनाबद्ध
ऑप्टिकल मॉड्यूल में, फोटोइलेक्ट्रिक सिग्नल रूपांतरण को महसूस करने की कुंजी फोटोडेटेक्टर है।इन योजनाओं को अंतत: पूरा करने के लिए, आपको "मूल" से किस प्रकार की जरूरतों को पूरा करने की आवश्यकता है?
100G CWDM4 समाधान के लिए 4λx25GbE कार्यान्वयन की आवश्यकता होती है, 400G CWDM8 समाधान के लिए 8λx50GbE कार्यान्वयन की आवश्यकता होती है, और 400G CWDM4 समाधान के लिए 4λx100GbE कार्यान्वयन की आवश्यकता होती है। मॉड्यूलेशन विधि के अनुरूप, 100G CWDM4 और 400G CWDM8 योजनाएं NRZ मॉड्यूलेशन को अपनाती हैं, जो क्रमशः मॉड्यूलेशन दर के अनुरूप होती हैं। 25Gbd और 53Gbd डिवाइस। 400G CWDM4 योजना PAM4 मॉड्यूलेशन स्कीम को अपनाती है, जिसके लिए डिवाइस की 53Gbd या उससे अधिक की मॉड्यूलेशन दर की भी आवश्यकता होती है।
डिवाइस मॉडुलन दर डिवाइस बैंडविड्थ से मेल खाती है।एक 1310nm बैंड 100G ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए, एक बैंडविड्थ 25GHz InGaAs डिटेक्टर या डिटेक्टर सरणी पर्याप्त है।