"Netwerk" is een "noodzaak" geworden voor de meeste hedendaagse mensen.
De reden waarom zo'n handig netwerktijdperk kan komen, kan worden gezegd dat "glasvezelcommunicatietechnologie" onmisbaar is.
In 1966 stelde de Brits-Chinese sorghum het concept van optische vezel voor, wat het hoogtepunt van de wereldwijde ontwikkeling van optische vezelcommunicatie inluidde. De eerste generatie lichtgolfsystemen die in 1978 op 0,8 m werkten, werd officieel in commercieel gebruik genomen en de tweede generatie communicatiesystemen die in de begintijd multimode-vezel gebruikten, werden begin jaren tachtig snel geïntroduceerd. Tegen 1990 was het optische golfsysteem van de derde generatie dat werkte met 2,4 Gb/s en 1,55 μm in staat commerciële communicatiediensten te leveren.
De 'vader van de vezels' sorghum, die een baanbrekende bijdrage leverde aan 'de transmissie van licht in vezels voor optische communicatie', kreeg in 2009 de Nobelprijs voor de natuurkunde.
Glasvezelcommunicatie is nu een van de belangrijkste pijlers van moderne communicatie geworden en speelt een centrale rol in moderne telecommunicatienetwerken.Het wordt ook gezien als een belangrijk symbool van de nieuwe technologische wereldrevolutie en het belangrijkste middel voor de overdracht van informatie in de toekomstige informatiemaatschappij.
De afgelopen jaren heeft de applicatiemarkt van big data, cloud computing, 5G, Internet of Things en kunstmatige intelligentie zich snel ontwikkeld.De onbemande applicatiemarkt die eraan komt, zorgt voor een explosieve groei van het dataverkeer.Interconnectie van datacenters heeft zich geleidelijk ontwikkeld tot onderzoek naar optische communicatie.hotspot.
In het grote datacenter van Google
Het huidige datacenter is niet langer een enkele of enkele computerruimtes, maar een set van datacenterclusters. Om het normale werk van verschillende internetdiensten en applicatiemarkten te realiseren, moeten datacenters samenwerken. De realtime en massale interactie van informatie tussen datacenters heeft geleid tot de vraag naar datacenter-interconnectienetwerken, en glasvezelcommunicatie is een noodzakelijk middel geworden om interconnectie te realiseren.
In tegenstelling tot traditionele transmissieapparatuur voor telecomtoegangsnetwerken, moet de interconnectie van datacenters meer informatie en een dichtere transmissie bereiken, waarvoor schakelapparatuur een hogere snelheid, een lager stroomverbruik en meer miniaturisatie moet hebben. Een van de kernfactoren die bepalen of deze mogelijkheden kunnen worden bereikt is de optische zendontvangermodule.
Enige basiskennis over optische zendontvangermodules
Het informatienetwerk gebruikt voornamelijk glasvezel als transmissiemedium, maar de huidige berekening en analyse moeten ook gebaseerd zijn op elektrische signalen, en de optische transceivermodule is het kernapparaat voor het realiseren van foto-elektrische conversie.
De kerncomponenten van de optische module zijn Transimitter (Light Emitting Submodule)/Receiver (Light Receiving Submodule) of Transceiver (Optical Transceiver Module), elektrische chip, en bevatten ook passieve componenten zoals lenzen, splitters en combiners.Perifere circuit samenstelling.
Aan het verzendende uiteinde: het elektrische signaal wordt door de zender omgezet in een optisch signaal en vervolgens door de optische adapter in de optische vezel ingevoerd; Aan de ontvangende kant: het optische signaal in de optische vezel wordt door de ontvanger ontvangen via de optische adapter en omgezet in een elektrisch signaal en naar de rekeneenheid gestuurd voor verwerking.
Schema optische zendontvangermodule
Met de ontwikkeling van opto-elektronische integratietechnologie heeft ook de verpakkingsvorm van de optische transceivermodule enkele veranderingen ondergaan.Voordat de optische module-industrie werd gevormd, werd deze in de begindagen ontwikkeld door de grote fabrikanten van telecomapparatuur.De interfaces waren gevarieerd en konden niet universeel worden gebruikt.Hierdoor waren de optische transceivermodules niet uitwisselbaar. Voor de ontwikkeling van de industrie kwam de definitieve “Multi Source Agreement (MSA)” tot stand.Met de MSA-standaard begonnen bedrijven op te komen die zich onafhankelijk van elkaar richtten op het ontwikkelen van Transceiver, en de industrie groeide.
De optische transceivermodule kan worden onderverdeeld in SFP, XFP, QSFP, CFP, enz. volgens de pakketvorm:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) is een compacte, insteekbare zendontvangermodulestandaard voor telecom- en datacomtoepassingen die overdrachtssnelheden tot 10 Gbps ondersteunt.
De XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) is een 10G-rate small form factor pluggable transceiver module die meerdere communicatieprotocollen ondersteunt, zoals 10G Ethernet, 10G Fibre Channel en SONETOC-192.XFP transceivers die kunnen worden gebruikt in de datacommunicatie en telecommunicatiemarkten en bieden betere stroomverbruikskenmerken dan andere 10Gbps-transceivers.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) is een compacte, inplugbare transceiverstandaard voor snelle datacommunicatietoepassingen.Volgens de snelheid kan de QSFP worden onderverdeeld in 4 × 1G QSFP, 4 × 10GQSFP +, 4 × 25G QSFP28 optische modules.Momenteel wordt QSFP28 veel gebruikt in wereldwijde datacenters.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) is gebaseerd op een gestandaardiseerde optische splitsende communicatiemodule met dichte golf met een transmissiesnelheid van 100-400 Gbps.De grootte van de CFP-module is groter dan die van de SFP/XFP/QSFP en wordt over het algemeen gebruikt voor langeafstandstransmissie, zoals een grootstedelijk netwerk.
Optische transceivermodule voor datacentercommunicatie
Datacentercommunicatie kan worden onderverdeeld in drie categorieën, afhankelijk van het type verbinding:
(1) Het datacenter voor de gebruiker wordt gegenereerd door het gedrag van de eindgebruiker, zoals browsen op de webpagina, verzenden en ontvangen van e-mails en videostreams door toegang te krijgen tot de cloud;
(2) Interconnectie van datacenters, voornamelijk gebruikt voor datareplicatie, software en systeemupgrades;
(3) Binnen het datacenter wordt het voornamelijk gebruikt voor informatieopslag, generatie en mijnbouw.Volgens de voorspelling van Cisco is de interne communicatie van datacenters goed voor meer dan 70% van de datacentercommunicatie, en de ontwikkeling van de constructie van datacenters heeft geleid tot de ontwikkeling van optische modules met hoge snelheid.
Het dataverkeer blijft groeien en de grootschalige en afvlakkende trend van het datacenter stimuleert de ontwikkeling van optische modules in twee opzichten:
· Verhoogde vereisten voor transmissiesnelheid
· Toename van de vraag naar hoeveelheden
Op dit moment zijn de vereisten van optische modules voor wereldwijde datacenters veranderd van 10/40G optische modules naar 100G optische modules. China's Alibaba Cloud Promotion wordt het eerste jaar van grootschalige toepassing van 100G optische modules in 2018. 400G optische modules in 2019.
Ali cloud module evolutie pad
De trend van grootschalige datacenters heeft geleid tot een toename van de vereisten voor transmissieafstanden.De transmissieafstand van multimode-vezels wordt beperkt door de toename van de signaalsnelheid en zal naar verwachting geleidelijk worden vervangen door single-mode-vezels. De kosten van de glasvezelverbinding bestaan uit twee delen: de optische module en de optische vezel.Voor verschillende afstanden zijn er verschillende toepasbare oplossingen. Voor de interconnectiviteit op middellange tot lange afstand die nodig is voor datacentercommunicatie, zijn er twee revolutionaire oplossingen geboren uit MSA:
· PSM4 (Parallelle enkele modus 4 rijstroken)
· CWDM4 (Coarse Wavelength Division Multiplexer 4 lanes)
Onder hen is het PSM4-glasvezelgebruik vier keer zo hoog als dat van CWDM4.Wanneer de linkafstand lang is, zijn de kosten van de CWDM4-oplossing relatief laag.In de onderstaande tabel kunnen we een vergelijking zien van de 100G optische module-oplossingen van het datacenter:
Tegenwoordig is de implementatietechnologie van 400G optische modules de focus van de industrie geworden. De belangrijkste functie van de 400G optische module is het verbeteren van de gegevensdoorvoer en het maximaliseren van de bandbreedte en poortdichtheid van het datacenter. De toekomstige trend is om brede versterking, lage ruis, miniaturisatie en integratie, om te voldoen aan de behoeften van draadloze netwerken van de volgende generatie en ultragrootschalige datacentercommunicatietoepassingen.
De vroege 400G optische module gebruikte een 16-kanaals 25G NRZ (Non-Returnto Zero) signaalmodulatiemethode in een CFP8-pakket. Het voordeel is dat de 25G NRZ-signaalmodulatietechnologie die op de 100G optische module is ontwikkeld, kan worden geleend, maar het nadeel is dat 16 signalen parallel moeten worden verzonden, en het stroomverbruik en het volume zijn relatief groot, wat niet geschikt is voor datacentertoepassingen. In de huidige 400G optische module, 8-kanaals 53G NRZ of 4-kanaals 106G PAM4 (4 Pulse Amplitudemodulatie) signaalmodulatie wordt voornamelijk gebruikt om 400G-signaaloverdracht te realiseren.
In termen van moduleverpakking wordt OSFP of QSFP-DD gebruikt en beide pakketten kunnen 8 elektrische signaalinterfaces bieden. Ter vergelijking: het QSFP-DD-pakket is kleiner van formaat en meer geschikt voor datacentertoepassingen;het OSFP-pakket is iets groter van formaat en verbruikt meer stroom, waardoor het meer geschikt is voor telecomtoepassingen.
Analyseer de "kern" -kracht van 100G/400G optische modules
We hebben kort de implementatie van 100G en 400G optische modules geïntroduceerd.Het volgende is te zien in de schematische diagrammen van de 100G CWDM4-oplossing, de 400G CWDM8-oplossing en de 400G CWDM4-oplossing:
100G CWDM4-schema
400G CWDM8-schema
400G CWDM4-schema
In de optische module is de fotodetector de sleutel om foto-elektrische signaalconversie te realiseren.Om uiteindelijk aan deze plannen te voldoen, aan wat voor soort behoeften moet je vanuit de "kern" voldoen?
De 100G CWDM4-oplossing vereist 4λx25GbE-implementatie, de 400G CWDM8-oplossing vereist 8-x50GbE-implementatie en de 400G CWDM4-oplossing vereist 4λx100GbE-implementatie. Overeenkomstig de modulatiemethode gebruiken de 100G CWDM4- en 400G CWDM8-schema's NRZ-modulatie, die respectievelijk overeenkomen met de modulatiesnelheid van Apparaten van 25 Gbd en 53 Gbd. Het 400G CWDM4-schema gebruikt het PAM4-modulatieschema, dat ook vereist dat het apparaat een modulatiesnelheid van 53 Gbd of meer heeft.
De modulatiesnelheid van het apparaat komt overeen met de bandbreedte van het apparaat.Voor een 1310nm band 100G optische module is een 25GHz InGaAs-detector of detectorarray met bandbreedte voldoende.