"Nettverk" har blitt en "nødvendighet" for de fleste moderne mennesker.
Grunnen til at en så praktisk nettverkstid kan komme, "fiberoptisk kommunikasjonsteknologi" kan sies å være uunnværlig.
I 1966 foreslo den britiske kinesiske sorghum konseptet optisk fiber, som antente klimakset med å utvikle optisk fiberkommunikasjon over hele verden. Den første generasjonen lysbølgesystemer som opererer på 0,8 μm i 1978 ble offisielt tatt i kommersiell bruk, og andre generasjon lysbølgesystemer kommunikasjonssystemer som brukte multimodusfiber i de første dagene ble raskt introdusert på begynnelsen av 1980-tallet. I 1990 var tredjegenerasjons optiske bølgesystem som opererer med 2,4 Gb/s og 1,55 μm i stand til å tilby kommersielle kommunikasjonstjenester.
«Fiberens far» sorghum, som ga et banebrytende bidrag til «overføring av lys i fiber for optisk kommunikasjon», ble tildelt 2009 Nobelprisen i fysikk.
Optisk fiberkommunikasjon har nå blitt en av hovedpilarene i moderne kommunikasjon, og spiller en sentral rolle i moderne telekommunikasjonsnettverk.Det blir også sett på som et viktig symbol på verdens nye teknologiske revolusjon og det viktigste middelet for overføring av informasjon i fremtidens informasjonssamfunn.
De siste årene har applikasjonsmarkedet for big data, cloud computing, 5G, Internet of Things og kunstig intelligens utviklet seg raskt.Det ubemannede applikasjonsmarkedet som kommer, bringer eksplosiv vekst til datatrafikken.Sammenkobling av datasenter har gradvis utviklet seg til forskning på optisk kommunikasjon.hot spot.
Inne i Googles store datasenter
Det nåværende datasenteret er ikke lenger bare et enkelt eller noen få datarom, men et sett med datasenterklynger. For å oppnå det normale arbeidet til ulike Internett-tjenester og applikasjonsmarkeder, må datasentre samarbeide. Sanntid og massiv interaksjon av informasjon mellom datasentre har skapt etterspørselen etter datasentersammenkoblingsnettverk, og optisk fiberkommunikasjon har blitt et nødvendig middel for å oppnå sammenkobling.
I motsetning til tradisjonelt overføringsutstyr for telekommunikasjonsnettverk, må datasentersammenkobling oppnå mer informasjon og tettere overføring, noe som krever at bytteutstyr har høyere hastighet, lavere strømforbruk og mer miniatyrisering. En av kjernefaktorene som avgjør om disse egenskapene kan oppnådd er den optiske sender/mottakermodulen.
Noen grunnleggende kunnskaper om optiske sender/mottakermoduler
Informasjonsnettverket bruker hovedsakelig optisk fiber som overføringsmedium, men gjeldende beregning og analyse må også være basert på elektriske signaler, og den optiske sender/mottakermodulen er kjerneenheten for å realisere fotoelektrisk konvertering.
Kjernekomponentene til den optiske modulen er Transimitter (Light Emitting Submodule)/Receiver (Light Receiving Submodule) eller Transceiver (Optical Transceiver Module), elektrisk brikke, og inkluderer også passive komponenter som linser, splittere og kombinatorer.Periferkretssammensetning.
Ved overføringsenden: det elektriske signalet konverteres til et optisk signal av transmitteren, og sendes deretter til den optiske fiberen av den optiske adapteren; Ved mottaksenden: det optiske signalet i den optiske fiberen mottas av mottakeren gjennom den optiske adapteren og konvertert til et elektrisk signal og sendt til dataenheten for behandling.
Skjematisk optisk sender/mottakermodul
Med utviklingen av optoelektronisk integrasjonsteknologi har emballasjeformen til den optiske transceivermodulen også gjennomgått noen endringer.Før den optiske modulindustrien ble dannet, ble den utviklet av de store produsentene av telekomutstyr i de første dagene.Grensesnittene var varierte og kunne ikke brukes universelt.Dette gjorde at de optiske transceivermodulene ikke kunne byttes ut. For utviklingen av industrien ble den endelige "Multi Source Agreement (MSA)" i stand.Med MSA-standarden begynte selskaper som uavhengig fokuserte på å utvikle Transceiver å dukke opp, og industrien steg.
Den optiske transceivermodulen kan deles inn i SFP, XFP, QSFP, CFP, etc. i henhold til pakkeskjemaet:
· SFP (Small Form-factor Pluggable) er en kompakt, pluggbar transceivermodulstandard for telekom- og datakomapplikasjoner som støtter opptil 10 Gbps overføringshastigheter.
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) er en 10G-rate liten formfaktor pluggbar transceivermodul som støtter flere kommunikasjonsprotokoller som 10G Ethernet, 10G Fibre Channel og SONETOC-192.XFP transceivere kan brukes i datakommunikasjon og telekommunikasjonsmarkeder og tilbyr bedre strømforbruksegenskaper enn andre 10Gbps-transceivere.
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) er en kompakt, pluggbar transceiver-standard for høyhastighets datakommunikasjonsapplikasjoner.I henhold til hastigheten kan QSFP deles inn i 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optiske moduler.For tiden har QSFP28 blitt mye brukt i globale datasentre.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable) er basert på en standardisert tettbølge optisk splittende kommunikasjonsmodul med en overføringshastighet på 100-400 Gbps.Størrelsen på CFP-modulen er større enn SFP/XFP/QSFP, og brukes vanligvis til langdistanseoverføring som et storbynettverk.
Optisk sender/mottakermodul for datasenterkommunikasjon
Datasenterkommunikasjon kan deles inn i tre kategorier i henhold til type tilkobling:
(1) Datasenteret til brukeren genereres av sluttbrukerens atferd som å surfe på nettsiden, sende og motta e-post og videostrømmer ved å få tilgang til skyen;
(2) Sammenkobling av datasenter, hovedsakelig brukt til datareplikering, programvare og systemoppgraderinger;
(3) Inne i datasenteret brukes det hovedsakelig til informasjonslagring, generering og gruvedrift.I følge Ciscos prognose står internkommunikasjon for datasenter for mer enn 70 % av datasenterkommunikasjonen, og utviklingen av datasenterkonstruksjon har skapt utviklingen av høyhastighets optiske moduler.
Datatrafikken fortsetter å vokse, og datasenterets storskala og utflatende trend driver utviklingen av optiske moduler i to aspekter:
· Økte krav til overføringshastighet
· Økning i etterspørsel etter kvantitet
For tiden har kravene til globale datasenter optiske moduler endret seg fra 10/40G optiske moduler til 100G optiske moduler.Kinas Alibaba Cloud Promotion vil bli det første året med storskala bruk av 100G optiske moduler i 2018. Det forventes å oppgradere 400G optiske moduler i 2019.
Ali skymodulens utviklingsbane
Trenden med store datasentre har ført til økte krav til overføringsavstand.Overføringsavstanden til multimodusfibre er begrenset av økningen i signalhastighet og forventes gradvis å bli erstattet av enkeltmodusfibre. Kostnaden for fiberforbindelsen består av to deler: den optiske modulen og den optiske fiberen.For ulike avstander finnes det ulike anvendelige løsninger. For mellomlang til lang avstands sammenkobling som kreves for datasenterkommunikasjon, er det to revolusjonerende løsninger født fra MSA:
· PSM4（Parallell Single Mode 4 baner）
· CWDM4（Coarse Wavelength Division Multiplexer 4 baner）
Blant dem er PSM4-fiberbruken fire ganger så stor som CWDM4.Når koblingsavstanden er lang, er kostnaden for CWDM4-løsningen relativt lav.Fra tabellen nedenfor kan vi se en sammenligning av datasenterets 100G optiske modulløsninger:
I dag har implementeringsteknologien til 400G optiske moduler blitt fokus for industrien. Hovedfunksjonen til den optiske 400G-modulen er å forbedre datagjennomstrømningen og maksimere båndbredden og porttettheten til datasenteret. Dens fremtidige trend er å oppnå bred gain, lav støy, miniatyrisering og integrasjon, for å møte behovene til neste generasjons trådløse nettverk og ultra-storskala datasenterkommunikasjonsapplikasjoner.
Den tidlige 400G optiske modulen brukte en 16-kanals 25G NRZ (Non-Returnto Zero) signalmodulasjonsmetode i en CFP8-pakke. Fordelen er at 25G NRZ signalmodulasjonsteknologien modnet på den 100G optiske modulen kan lånes, men ulempen er at 16 signaler må sendes parallelt, og strømforbruket og volumet er relativt stort, noe som ikke egner seg for datasenterapplikasjoner. I dagens 400G optiske modul, 8-kanals 53G NRZ eller 4-kanals 106G PAM4 (4 Pulse) Amplitude Modulation) signalmodulasjon brukes hovedsakelig til å realisere 400G signaloverføring.
Når det gjelder modulpakning, brukes OSFP eller QSFP-DD, og begge pakkene kan gi 8 elektriske signalgrensesnitt. Til sammenligning er QSFP-DD-pakken mindre i størrelse og mer egnet for datasenterapplikasjoner;OSFP-pakken er litt større i størrelse og bruker mer strøm, noe som gjør den mer egnet for telekomapplikasjoner.
Analyser "kjernekraften" til 100G/400G optiske moduler
Vi har kort introdusert implementeringen av 100G og 400G optiske moduler.Følgende kan sees i de skjematiske diagrammene for 100G CWDM4-løsningen, 400G CWDM8-løsningen og 400G CWDM4-løsningen:
100G CWDM4 skjematisk
400G CWDM8 skjematisk
400G CWDM4 skjematisk
I den optiske modulen er nøkkelen til å realisere fotoelektrisk signalkonvertering fotodetektoren.For å endelig oppfylle disse planene, hva slags behov må du møte fra "kjernen"?
100G CWDM4-løsningen krever 4λx25GbE-implementering, 400G CWDM8-løsningen krever 8λx50GbE-implementering, og 400G CWDM4-løsningen krever 4λx100GbE-implementering. Tilsvarende modulasjonsmetoden, 100G DM CWDM0-modulasjonen tilsvarer 100G CWDM0-modulasjonsskjemaet og NRG4-modulen. 25Gbd- og 53Gbd-enheter. 400G CWDM4-skjemaet tar i bruk PAM4-modulasjonsskjemaet, som også krever at enheten har en modulasjonshastighet på 53Gbd eller mer.
Enhetsmodulasjonshastigheten tilsvarer enhetens båndbredde.For en 1310nm bånd 100G optisk modul, er en båndbredde 25GHz InGaAs-detektor eller detektorarray tilstrekkelig.