“Jaringan” telah menjadi “kebutuhan” bagi sebagian besar orang kontemporer.
Alasan mengapa era jaringan yang nyaman dapat datang, "teknologi komunikasi serat optik" dapat dikatakan sangat diperlukan.
Pada tahun 1966, sorgum Cina Inggris mengusulkan konsep serat optik, yang memicu klimaks pengembangan komunikasi serat optik di seluruh dunia. Generasi pertama sistem gelombang cahaya yang beroperasi pada 0,8 m pada tahun 1978 secara resmi digunakan secara komersial, dan generasi kedua gelombang cahaya sistem komunikasi menggunakan serat multimode pada hari-hari awal dengan cepat diperkenalkan pada awal 1980-an. Pada tahun 1990, sistem gelombang optik generasi ketiga yang beroperasi pada 2,4 Gb/s dan 1,55 m mampu menyediakan layanan komunikasi komersial.
Sorgum "bapak serat", yang memberikan kontribusi terobosan untuk "transmisi cahaya dalam serat untuk komunikasi optik," dianugerahi Hadiah Nobel Fisika 2009.
Komunikasi serat optik kini telah menjadi salah satu pilar utama komunikasi modern, memainkan peran penting dalam jaringan telekomunikasi modern.Hal ini juga dilihat sebagai simbol penting dari revolusi teknologi baru dunia dan sarana utama transmisi informasi dalam masyarakat informasi masa depan.
Dalam beberapa tahun terakhir, pasar aplikasi data besar, komputasi awan, 5G, Internet of Things, dan kecerdasan buatan telah berkembang pesat.Pasar aplikasi tak berawak yang akan datang membawa pertumbuhan eksplosif pada lalu lintas data.Interkoneksi pusat data secara bertahap berkembang menjadi penelitian komunikasi optik.titik panas.
Di dalam pusat data besar Google
Pusat data saat ini tidak lagi hanya satu atau beberapa ruang komputer, tetapi satu set klaster pusat data. Untuk mencapai pekerjaan normal berbagai layanan Internet dan pasar aplikasi, pusat data perlu bekerja sama. Real-time dan interaksi informasi yang masif antar pusat data telah menciptakan permintaan akan jaringan interkoneksi pusat data, dan komunikasi serat optik telah menjadi sarana yang diperlukan untuk mencapai interkoneksi.
Tidak seperti peralatan transmisi jaringan akses telekomunikasi tradisional, interkoneksi pusat data perlu mencapai lebih banyak informasi dan transmisi yang lebih padat, yang membutuhkan peralatan switching untuk memiliki kecepatan yang lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih rendah, dan lebih banyak miniaturisasi. Salah satu faktor inti yang menentukan apakah kemampuan ini dapat dicapai adalah modul transceiver optik.
Beberapa pengetahuan dasar tentang modul transceiver optik
Jaringan informasi terutama menggunakan serat optik sebagai media transmisi, tetapi perhitungan dan analisis saat ini juga harus didasarkan pada sinyal listrik, dan modul transceiver optik adalah perangkat inti untuk mewujudkan konversi fotolistrik.
Komponen inti dari modul optik adalah Transimitter (Light Emitting Submodule)/Receiver (Light Receiving Submodule) atau Transceiver (Optical Transceiver Module), chip listrik, dan juga termasuk komponen pasif seperti lensa, splitter, dan combiner.Komposisi sirkuit periferal.
Di ujung transmisi: sinyal listrik diubah menjadi sinyal optik oleh Transimitter, dan kemudian dimasukkan ke serat optik oleh adaptor optik; Di ujung penerima: sinyal optik dalam serat optik diterima oleh Penerima melalui adaptor optik dan diubah menjadi sinyal listrik dan dikirim ke unit komputasi untuk diproses.
Skema modul transceiver optik
Dengan berkembangnya teknologi integrasi optoelektronik, bentuk kemasan modul transceiver optik juga mengalami beberapa perubahan.Sebelum industri modul optik terbentuk, ia dikembangkan oleh produsen peralatan telekomunikasi besar di masa-masa awal.Antarmuka bervariasi dan tidak dapat digunakan secara universal.Ini membuat modul transceiver optik tidak dapat dipertukarkan. Untuk pengembangan industri, "Perjanjian Multi Sumber (MSA)" final dibuat.Dengan standar MSA, perusahaan-perusahaan yang secara mandiri fokus mengembangkan Transceiver mulai bermunculan, dan industrinya bangkit.
Modul transceiver optik dapat dibagi menjadi SFP, XFP, QSFP, CFP, dll sesuai dengan bentuk paket:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) adalah standar modul transceiver yang ringkas dan dapat dipasang untuk aplikasi telekomunikasi dan datacom yang mendukung kecepatan transfer hingga 10Gbps.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) adalah modul transceiver pluggable faktor bentuk kecil 10G yang mendukung beberapa protokol komunikasi seperti 10G Ethernet, 10G Fibre Channel, dan SONETOC-192. Transceiver XFP dapat digunakan dalam komunikasi data dan pasar telekomunikasi dan menawarkan karakteristik konsumsi daya yang lebih baik daripada transceiver 10Gbps lainnya.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) adalah standar transceiver yang ringkas dan dapat dipasang untuk aplikasi komunikasi data berkecepatan tinggi.Menurut kecepatannya, QSFP dapat dibagi menjadi 4x1G QSFP, 4x10GQSFP+, 4x25G QSFP28 modul optik.Saat ini QSFP28 telah banyak digunakan di pusat data global.
· CFP (Centum gigabit Form Pluggable) didasarkan pada modul komunikasi pembelahan optik gelombang padat standar dengan tingkat transmisi 100-400 Gbps.Ukuran modul CFP lebih besar dari SFP/XFP/QSFP, dan umumnya digunakan untuk transmisi jarak jauh seperti jaringan area metropolitan.
Modul transceiver optik untuk komunikasi pusat data
Komunikasi pusat data dapat dibagi menjadi tiga kategori sesuai dengan jenis koneksi:
(1) Pusat data ke pengguna dihasilkan oleh perilaku pengguna akhir seperti menjelajahi halaman web, mengirim dan menerima email dan streaming video dengan mengakses cloud;
(2) Interkoneksi pusat data, terutama digunakan untuk replikasi data, peningkatan perangkat lunak dan sistem;
(3) Di dalam pusat data, ini terutama digunakan untuk penyimpanan, pembangkitan, dan penambangan informasi.Menurut perkiraan Cisco, komunikasi internal pusat data mencakup lebih dari 70% komunikasi pusat data, dan pengembangan konstruksi pusat data telah melahirkan pengembangan modul optik berkecepatan tinggi.
Lalu lintas data terus tumbuh, dan tren skala besar dan perataan pusat data mendorong pengembangan modul optik dalam dua aspek:
· Peningkatan persyaratan tingkat transmisi
· Peningkatan permintaan kuantitas
Saat ini, persyaratan modul optik pusat data global telah berubah dari modul optik 10/40G menjadi modul optik 100G. Promosi Awan Alibaba China akan menjadi tahun pertama penerapan modul optik 100G skala besar pada tahun 2018. Diharapkan dapat ditingkatkan Modul optik 400G pada tahun 2019.
Jalur evolusi modul cloud Ali
Tren pusat data skala besar telah menyebabkan peningkatan persyaratan jarak transmisi.Jarak transmisi serat multimode dibatasi oleh peningkatan laju sinyal dan diharapkan secara bertahap digantikan oleh serat mode tunggal. Biaya sambungan serat terdiri dari dua bagian: modul optik dan serat optik.Untuk jarak yang berbeda, ada solusi berbeda yang dapat diterapkan. Untuk interkoneksi jarak menengah hingga jarak jauh yang diperlukan untuk komunikasi pusat data, ada dua solusi revolusioner yang lahir dari MSA:
· PSM4 Paralel Single Mode 4 jalur）
· CWDM4 Jalur Multiplexer Divisi Panjang Gelombang Kasar 4 jalur）
Di antaranya, penggunaan serat PSM4 empat kali lipat dari CWDM4.Ketika jarak tautan panjang, biaya solusi CWDM4 relatif rendah.Dari tabel di bawah ini, kita dapat melihat perbandingan solusi modul optik 100G data center:
Saat ini, teknologi implementasi modul optik 400G telah menjadi fokus industri. Fungsi utama modul optik 400G adalah untuk meningkatkan throughput data dan memaksimalkan bandwidth dan kepadatan port pusat data. Tren masa depan adalah untuk mencapai lebar gain, noise rendah, miniaturisasi dan integrasi, untuk memenuhi kebutuhan jaringan nirkabel generasi mendatang dan aplikasi komunikasi pusat data berskala sangat besar.
Modul optik 400G awal menggunakan metode modulasi sinyal 25G NRZ (Non-Returnto Zero) 16-channel dalam paket CFP8. Keuntungannya adalah teknologi modulasi sinyal 25G NRZ yang dimatangkan pada modul optik 100G dapat dipinjam, tetapi kelemahannya adalah bahwa 16 sinyal perlu ditransmisikan secara paralel, dan konsumsi daya dan volume relatif besar, yang tidak cocok untuk aplikasi pusat data. Dalam modul optik 400G saat ini, 8-channel 53G NRZ atau 4-channel 106G PAM4 (4 Pulse Modulasi Amplitudo) modulasi sinyal terutama digunakan untuk mewujudkan transmisi sinyal 400G.
Dalam hal pengemasan modul, OSFP atau QSFP-DD digunakan, dan kedua paket dapat menyediakan 8 antarmuka sinyal listrik. Sebagai perbandingan, paket QSFP-DD berukuran lebih kecil dan lebih cocok untuk aplikasi pusat data;paket OSFP berukuran sedikit lebih besar dan mengkonsumsi lebih banyak daya, sehingga lebih cocok untuk aplikasi telekomunikasi.
Analisis kekuatan "inti" modul optik 100G/400G
Kami telah memperkenalkan secara singkat implementasi modul optik 100G dan 400G.Berikut ini dapat dilihat pada diagram skema dari solusi 100G CWDM4, solusi 400G CWDM8 dan solusi 400G CWDM4:
Skema 100G CWDM4
Skema 400G CWDM8
Skema 400G CWDM4
Dalam modul optik, kunci untuk mewujudkan konversi sinyal fotolistrik adalah fotodetektor.Untuk akhirnya memenuhi rencana ini, kebutuhan seperti apa yang perlu Anda penuhi dari "inti"?
Solusi 100G CWDM4 memerlukan implementasi 4λx25GbE, solusi 400G CWDM8 membutuhkan implementasi 8λx50GbE, dan solusi 400G CWDM4 memerlukan implementasi 4λx100GbE. Sesuai dengan metode modulasi, skema 100G CWDM4 dan 400G CWDM8 mengadopsi modulasi NRZ, yang masing-masing sesuai dengan tingkat modulasi dari Perangkat 25Gbd dan 53Gbd. Skema 400G CWDM4 mengadopsi skema modulasi PAM4, yang juga mengharuskan perangkat memiliki tingkat modulasi 53Gbd atau lebih.
Tingkat modulasi perangkat sesuai dengan bandwidth perangkat.Untuk modul optik 100G pita 1310nm, detektor InGaAs bandwidth 25GHz atau larik detektor sudah cukup.