„Мрежата“ стана „нужност“ за повеќето современи луѓе.
Причината поради која може да дојде таква погодна мрежна ера, „технологијата за комуникација со оптички влакна“ може да се каже дека е неопходна.
Во 1966 година, британскиот кинески сорго го предложи концептот на оптичко влакно, што ја запали кулминацијата на развојот на комуникација со оптички влакна низ целиот свет. Првата генерација на системи со светлосни бранови кои работеа на 0,8 μm во 1978 година беше официјално ставена во комерцијална употреба, а втората генерација на светлосни бранови комуникациските системи кои користат мултимодни влакна во раните денови беа брзо воведени во раните 1980-ти. До 1990 година, третата генерација на оптички бранови систем кој работеше на 2,4 Gb/s и 1,55 μm беше во можност да обезбедува комерцијални комуникациски услуги.
На „таткото на влакната“ сорго, кој направи пробив придонес во „преносот на светлината во влакна за оптичка комуникација“, беше награден со Нобеловата награда за физика во 2009 година.
Комуникацијата со оптички влакна сега стана еден од главните столбови на модерната комуникација, играјќи клучна улога во современите телекомуникациски мрежи.На него се гледа и како важен симбол на новата светска технолошка револуција и главно средство за пренос на информации во идното информатичко општество.
Во последниве години, пазарот на апликации за големи податоци, облак компјутери, 5G, Интернет на нештата и вештачката интелигенција брзо се развиваше.Пазарот на апликации без екипаж што доаѓа носи експлозивен раст на сообраќајот на податоци.Интерконекција на центарот за податоци постепено се разви во оптичко комуникациско истражување.жариште.
Внатре во големиот центар за податоци на Google
Тековниот центар за податоци повеќе не е само една или неколку компјутерски соби, туку збир на кластери на центри за податоци. За да се постигне нормална работа на различни интернет услуги и пазари на апликации, центрите за податоци треба да работат заедно. Во реално време и масовната интеракција на информации помеѓу центрите за податоци создаде побарувачка за мрежи за интерконекција на центрите за податоци, а комуникацијата со оптички влакна стана неопходно средство за постигнување интерконекција.
За разлика од традиционалната опрема за пренос на телекомуникациска пристапна мрежа, интерконекцијата на центарот за податоци треба да постигне повеќе информации и погуст пренос, што бара преклопната опрема да има поголема брзина, помала потрошувачка на енергија и поголема минијатуризација. Еден од основните фактори што одредува дали овие способности можат да бидат постигнат е модулот за оптички трансивер.
Некои основни знаења за модулите за оптички трансивер
Информативната мрежа главно користи оптичко влакно како медиум за пренос, но тековната пресметка и анализа мора да се засноваат и на електрични сигнали, а модулот на оптичкиот примопредавател е јадрото на уредот за реализација на фотоелектричната конверзија.
Основните компоненти на оптичкиот модул се трансмитер (подмодул што емитува светлина)/приемник (подмодул за примање светлина) или трансивер (модул за оптички трансивер), електричен чип, а исто така вклучува и пасивни компоненти како што се леќи, разделувачи и комбинирачи.Состав на периферно коло.
На предавателниот крај: електричниот сигнал се претвора во оптички сигнал со трансмитер, а потоа се внесува во оптичкото влакно со оптичкиот адаптер; На приемниот крај: оптичкиот сигнал во оптичкото влакно го прима приемникот преку оптичкиот адаптер и се претвора во електричен сигнал и се испраќа до компјутерската единица за обработка.
Шема на модулот за оптички трансивер
Со развојот на технологијата за оптоелектронска интеграција, формата на пакување на модулот за оптички трансивер исто така претрпе одредени промени.Пред да се формира индустријата за оптички модули, таа беше развиена од големите производители на телекомуникациска опрема во раните денови.Интерфејсите беа различни и не можеа да се користат универзално.Ова ги направи модулите на оптичките примопредаватели да не се заменливи. За развој на индустријата, настана конечниот „Договор за повеќе извори (MSA)“.Со стандардот MSA, почнаа да се појавуваат компании кои независно се фокусираа на развој на трансивер, а индустријата се зголеми.
Модулот за оптички примопредавател може да се подели на SFP, XFP, QSFP, CFP итн. според формата на пакетот:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) е компактен, приклучлив модул за трансиверски стандард за апликации за телеком и датаком кој поддржува стапки на пренос до 10 Gbps.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) е модул за приклучок на приклучок со мал формат со 10G кој поддржува повеќе протоколи за комуникација како што се 10G Ethernet, 10G Fiber Channel и SONETOC-192. Примопредаватели XFP може да се користат во комуникацијата со податоци и телекомуникациски пазари и нудат подобри карактеристики на потрошувачка на енергија од другите примопредаватели со брзина од 10 Gbps.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) е компактен, приклучлив стандард за трансивер за апликации за комуникација со податоци со голема брзина.Според брзината, QSFP може да се подели на оптички модули 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28.Во моментов QSFP28 е широко користен во глобалните центри за податоци.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) се базира на стандардизиран комуникациски модул за оптичко разделување со густ бран со брзина на пренос од 100-400 Gbps.Големината на CFP модулот е поголема од онаа на SFP/XFP/QSFP и генерално се користи за пренос на долги растојанија, како што е мрежата на метрополите.
Модул за оптички трансивер за комуникација со центарот за податоци
Комуникацијата во центарот за податоци може да се подели во три категории според типот на врската:
(1) Центарот за податоци за корисникот е генериран од однесувањето на крајниот корисник како што е прелистување на веб-страницата, испраќање и примање е-пошта и видео преноси со пристап до облакот;
(2) Интерконекција на центарот за податоци, главно се користи за репликација на податоци, софтвер и надградба на системот;
(3) Внатре во центарот за податоци, главно се користи за складирање на информации, генерирање и рударство.Според прогнозата на Cisco, внатрешната комуникација на центарот за податоци сочинува повеќе од 70% од комуникацијата во центарот за податоци, а развојот на изградбата на центрите за податоци предизвика развој на оптички модули со голема брзина.
Сообраќајот на податоци продолжува да расте, а големиот и изедначен тренд на центарот за податоци го поттикнува развојот на оптичките модули во два аспекта:
· Зголемени барања за брзина на пренос
· Зголемување на побарувачката на количина
Во моментов, барањата на оптичките модули на глобалните центри за податоци се сменија од оптички модули 10/40G на оптички модули 100G. Кинеската промоција на облакот Alibaba ќе стане првата година на голема примена на оптичките модули 100G во 2018 година. Се очекува да се надгради 400G оптички модули во 2019 година.
Патека на еволуцијата на модулот Али облак
Трендот на големи центри за податоци доведе до зголемување на барањата за растојание за пренос.Растојанието на пренос на мултимодни влакна е ограничено со зголемувањето на брзината на сигналот и се очекува постепено да биде заменето со едномодни влакна. Цената на фибер-врската е составена од два дела: оптичкиот модул и оптичкото влакно.За различни растојанија, постојат различни применливи решенија. За интерконекција на средно до долго растојание, потребна за комуникација со центарот за податоци, постојат две револуционерни решенија родени од MSA:
· PSM4 (Паралелен единечен режим 4 ленти)
· CWDM4 (Мултиплексер со поделба на груба бранова должина 4 ленти)
Меѓу нив, употребата на PSM4 влакна е четири пати поголема од онаа на CWDM4.Кога растојанието на врската е долго, цената на решението CWDM4 е релативно ниска.Од табелата подолу, можеме да видиме споредба на решенијата на оптичкиот модул на центарот за податоци 100G:
Денес, технологијата за имплементација на оптичките модули 400G стана фокус на индустријата.Главната функција на оптичкиот модул 400G е да го подобри протокот на податоци и да го максимизира пропусниот опсег и густината на пристаништето на центарот за податоци. Неговиот иден тренд е да постигне широк добивка, низок шум, минијатуризација и интеграција, за да се задоволат потребите на безжични мрежи од следната генерација и апликации за комуникациски центри за податоци од ултра големи размери.
Раниот оптички модул 400G користеше 16-канален метод на модулација на сигналот 25G NRZ (Non-Returnto Zero) во пакетот CFP8. Предноста е што технологијата за модулација на сигналот 25G NRZ созреана на оптичкиот модул 100G може да се позајми, но недостатокот е дека 16 сигнали треба да се пренесуваат паралелно, а потрошувачката на енергија и волуменот се релативно големи, што не е погодно за апликации во центарот за податоци. Во сегашниот оптички модул 400G, 8-канален 53G NRZ или 4-канален 106G PAM4 (4 пулс Модулација на амплитуда) сигналната модулација главно се користи за реализација на пренос на сигнал од 400G.
Во однос на пакувањето на модулите, се користи OSFP или QSFP-DD, и двата пакети можат да обезбедат 8 интерфејси за електрични сигнали. За споредба, пакетот QSFP-DD е помал по големина и посоодветен за апликации во центарот за податоци;OSFP пакетот е малку поголем по големина и троши повеќе енергија, што го прави посоодветен за телекомуникациски апликации.
Анализирајте ја моќноста на „јадрото“ на оптичките модули 100G/400G
Накратко ја претставивме имплементацијата на оптичките модули 100G и 400G.Следното може да се види на шематски дијаграми на решението 100G CWDM4, решението 400G CWDM8 и решението 400G CWDM4:
Шематски 100G CWDM4
Шематски 400G CWDM8
Шематски 400G CWDM4
Во оптичкиот модул, клучот за реализација на конверзија на фотоелектричен сигнал е фотодетекторот.За конечно да ги исполните овие планови, какви потреби треба да исполните од „јадрото“?
Решението 100G CWDM4 бара имплементација од 4λx25GbE, решението 400G CWDM8 бара имплементација од 8λx50GbE, а решението 400G CWDM4 бара имплементација 4λx100GbE. Уреди од 25 Gbd и 53 Gbd. Шемата 400G CWDM4 ја прифаќа шемата за модулација PAM4, која исто така бара уредот да има брзина на модулација од 53 Gbd или повеќе.
Стапката на модулација на уредот одговара на пропусниот опсег на уредот.За оптички модул 100G со опсег од 1310 nm, доволно е детектор или низа на детектори InGaAs со ширина на опсег од 25 GHz.