“Ağ” çoğu çağdaş insan için bir “zorunluluk” haline geldi.
Böylesine uygun bir ağ çağının gelebilmesinin nedeni olarak “fiber-optik iletişim teknolojisi”nin vazgeçilmez olduğu söylenebilir.
1966'da İngiliz Çin sorgumu, dünya çapında fiber optik iletişimin zirvesini ateşleyen optik fiber kavramını önerdi. 1978'de 0,8 μm'de çalışan ilk nesil ışık dalgası sistemleri resmi olarak ticari kullanıma sunuldu ve ikinci nesil ışık dalgası İlk günlerde çok modlu fiber kullanan iletişim sistemleri 1980'lerin başında hızla tanıtıldı. 1990'a gelindiğinde, 2,4 Gb/s ve 1,55 μm'de çalışan üçüncü nesil optik dalga sistemi ticari iletişim hizmetleri sunabiliyordu.
"Optik iletişim için fiberde ışığın iletilmesine" çığır açan bir katkı yapan "fiberin babası" sorgum, 2009 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Fiber optik iletişim, modern telekomünikasyon ağlarında çok önemli bir rol oynayan modern iletişimin temel direklerinden biri haline geldi.Aynı zamanda dünyanın yeni teknolojik devriminin önemli bir sembolü ve geleceğin bilgi toplumunda bilgi aktarımının ana aracı olarak görülmektedir.
Son yıllarda büyük veri, bulut bilişim, 5G, Nesnelerin İnterneti ve yapay zekanın uygulama pazarı hızla gelişti.Yaklaşmakta olan insansız uygulama pazarı, veri trafiğine patlamalı bir büyüme getiriyor.Veri merkezi ara bağlantısı yavaş yavaş optik iletişim araştırmalarına dönüşmüştür.sıcak nokta.
Google'ın büyük veri merkezinin içinde
Mevcut veri merkezi artık sadece bir veya birkaç bilgisayar odası değil, bir dizi veri merkezi kümesidir. Çeşitli İnternet servislerinin ve uygulama pazarlarının normal çalışmasını sağlamak için veri merkezlerinin birlikte çalışması gerekir. Gerçek zamanlı ve veri merkezleri arasındaki yoğun bilgi etkileşimi, veri merkezi ara bağlantı ağlarına olan talebi yarattı ve fiber optik iletişim, ara bağlantı elde etmek için gerekli bir araç haline geldi.
Geleneksel telekom erişim ağı iletim ekipmanından farklı olarak, veri merkezi ara bağlantısının daha fazla bilgi ve daha yoğun iletim elde etmesi gerekir, bu da anahtarlama ekipmanının daha yüksek hıza, daha düşük güç tüketimine ve daha fazla minyatürleştirmeye sahip olmasını gerektirir. elde edilen optik alıcı-verici modülüdür.
Optik alıcı-verici modülleri hakkında bazı temel bilgiler
Bilgi ağı, iletim ortamı olarak esas olarak fiber optik kullanır, ancak mevcut hesaplama ve analiz de elektrik sinyallerine dayanmalıdır ve optik alıcı-verici modülü, fotoelektrik dönüşümü gerçekleştirmek için temel cihazdır.
Optik modülün temel bileşenleri Verici (Işık Yayan Alt Modül)/Alıcı (Işık Alma Alt Modülü) veya Alıcı-Verici (Optik Alıcı-Verici Modülü), elektrik yongasıdır ve ayrıca lensler, ayırıcılar ve birleştiriciler gibi pasif bileşenleri içerir.Çevresel devre bileşimi.
İletim ucunda: elektrik sinyali Verici tarafından bir optik sinyale dönüştürülür ve daha sonra optik adaptör tarafından optik fibere girilir; Alıcı uçta: optik fiberdeki optik sinyal, alıcı tarafından optik adaptör aracılığıyla alınır. ve bir elektrik sinyaline dönüştürülür ve işlenmek üzere bilgi işlem birimine gönderilir.
Optik alıcı-verici modülü şeması
Optoelektronik entegrasyon teknolojisinin gelişmesiyle birlikte optik alıcı-verici modülünün paketleme şekli de bazı değişikliklere uğradı.Optik modül endüstrisi oluşmadan önce, ilk günlerde büyük telekom ekipmanı üreticileri tarafından geliştirildi.Arayüzler çeşitliydi ve evrensel olarak kullanılamadı.Bu, optik alıcı-verici modüllerini birbirinin yerine geçemez hale getirdi. Endüstrinin gelişimi için nihai “Çoklu Kaynak Anlaşması (MSA)” ortaya çıktı.MSA standardı ile bağımsız olarak Transceiver'ı geliştirmeye odaklanan şirketler ortaya çıkmaya başladı ve sektör yükseldi.
Optik alıcı-verici modülü, paket formuna göre SFP, XFP, QSFP, CFP, vb. olarak ayrılabilir:
· SFP (Small Form-factor Pluggable), telekom ve datacom uygulamaları için 10 Gbps'ye kadar aktarım hızlarını destekleyen kompakt, takılabilir bir alıcı-verici modülü standardıdır.
XFP (10 Gigabit Küçük Form Faktörü Takılabilir), 10G Ethernet, 10G Fiber Kanal ve SONETOC-192.XFP alıcı-vericileri gibi çoklu iletişim protokollerini destekleyen 10G hızında küçük form faktörlü takılabilir bir alıcı-verici modülüdür. telekomünikasyon pazarları ve diğer 10Gbps alıcı-vericilerden daha iyi güç tüketimi özellikleri sunar.
QSFP (Dörtlü Küçük Form Faktörü Takılabilir), yüksek hızlı veri iletişim uygulamaları için kompakt, takılabilir bir alıcı-verici standardıdır.Hıza göre QSFP, 4×1G QSFP, 4×10GQSFP+, 4×25G QSFP28 optik modüllere ayrılabilir.Şu anda QSFP28, küresel veri merkezlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
· CFP (Centum gigabits Form Pluggable), 100-400 Gbps iletim hızına sahip standartlaştırılmış yoğun dalga optik bölmeli iletişim modülüne dayanmaktadır.CFP modülünün boyutu, SFP/XFP/QSFP'nin boyutundan daha büyüktür ve genellikle bir metropolitan alan ağı gibi uzun mesafeli iletim için kullanılır.
Veri merkezi iletişimi için optik alıcı-verici modülü
Veri merkezi iletişimi, bağlantı türüne göre üç kategoriye ayrılabilir:
(1) Kullanıcıya yönelik veri merkezi, web sayfasında gezinme, e-posta gönderme ve alma ve buluta erişerek video akışları alma gibi son kullanıcı davranışlarıyla oluşturulur;
(2) Esas olarak veri kopyalama, yazılım ve sistem yükseltmeleri için kullanılan veri merkezi ara bağlantısı;
(3) Veri merkezinin içinde, esas olarak bilgi depolama, üretim ve madencilik için kullanılır.Cisco'nun tahminine göre, veri merkezi iç iletişimi, veri merkezi iletişiminin %70'inden fazlasını oluşturuyor ve veri merkezi yapısının geliştirilmesi, yüksek hızlı optik modüllerin geliştirilmesini doğurdu.
Veri trafiği büyümeye devam ediyor ve veri merkezinin büyük ölçekli ve düzleşme eğilimi, optik modüllerin gelişimini iki açıdan yönlendiriyor:
· Artan iletim hızı gereksinimleri
· Miktar talebinde artış
Şu anda, küresel veri merkezi optik modüllerinin gereksinimleri 10/40G optik modüllerden 100G optik modüllere değişti. Çin'in Alibaba Bulut Promosyonu, 2018'de 100G optik modüllerin büyük ölçekli uygulamasının ilk yılı olacak. Yükseltilmesi bekleniyor. 2019'da 400G optik modüller.
Ali bulut modülü evrim yolu
Büyük ölçekli veri merkezlerinin eğilimi, iletim mesafesi gereksinimlerinde bir artışa yol açmıştır.Çok modlu fiberlerin iletim mesafesi, sinyal hızındaki artışla sınırlıdır ve kademeli olarak tek modlu fiberlerle değiştirilmesi beklenmektedir. Fiber bağlantının maliyeti iki kısımdan oluşur: optik modül ve optik fiber.Farklı mesafeler için farklı uygulanabilir çözümler vardır. Veri merkezi iletişimi için gereken orta ve uzun mesafeli ara bağlantı için MSA'dan doğan iki devrim niteliğinde çözüm vardır:
· PSM4（Paralel Tekli Mod 4 şerit）
· CWDM4（Kaba Dalga Boyu Bölmeli Çoklayıcı 4 şerit）
Bunların arasında, PSM4 fiber kullanımı, CWDM4'ün dört katıdır.Bağlantı mesafesi uzun olduğunda, CWDM4 çözüm maliyeti nispeten düşüktür.Aşağıdaki tablodan veri merkezi 100G optik modül çözümlerinin bir karşılaştırmasını görebiliriz:
Bugün, 400G optik modüllerin uygulama teknolojisi, endüstrinin odak noktası haline geldi. 400G optik modülün ana işlevi, veri çıkışını iyileştirmek ve veri merkezinin bant genişliğini ve bağlantı noktası yoğunluğunu en üst düzeye çıkarmaktır. yeni nesil kablosuz ağların ve ultra büyük ölçekli veri merkezi iletişim uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için kazanç, düşük gürültü, minyatürleştirme ve entegrasyon.
Erken 400G optik modül, bir CFP8 paketinde 16 kanallı 25G NRZ (Sıfıra Dönüşsüz) sinyal modülasyon yöntemini kullandı. Avantajı, 100G optik modülde olgunlaştırılan 25G NRZ sinyal modülasyon teknolojisinin ödünç alınabilmesi, ancak dezavantajı 16 sinyalin paralel olarak iletilmesi gerekiyor ve güç tüketimi ve hacim nispeten büyük, bu da veri merkezi uygulamaları için uygun değil. Mevcut 400G optik modülde, 8 kanallı 53G NRZ veya 4 kanallı 106G PAM4 (4 Darbeli) Genlik Modülasyonu) sinyal modülasyonu esas olarak 400G sinyal iletimini gerçekleştirmek için kullanılır.
Modül paketleme açısından OSFP veya QSFP-DD kullanılır ve her iki paket de 8 elektrik sinyali arabirimi sağlayabilir.Karşılaştırıldığında, QSFP-DD paketi boyut olarak daha küçüktür ve veri merkezi uygulamaları için daha uygundur;OSFP paketinin boyutu biraz daha büyüktür ve daha fazla güç tüketir, bu da onu telekom uygulamaları için daha uygun hale getirir.
100G/400G optik modüllerin "çekirdek" gücünü analiz edin
100G ve 400G optik modüllerin uygulamasını kısaca tanıttık.100G CWDM4 çözümü, 400G CWDM8 çözümü ve 400G CWDM4 çözümünün şematik diyagramlarında aşağıdakiler görülebilir:
100G CWDM4 şeması
400G CWDM8 şeması
400G CWDM4 şeması
Optik modülde, fotoelektrik sinyal dönüşümünü gerçekleştirmenin anahtarı fotodedektördür.Bu planları nihayet karşılayabilmek için ne tür ihtiyaçlarınızı “çekirdekten” karşılamanız gerekiyor?
100G CWDM4 çözümü 4λx25GbE uygulamasını gerektirir, 400G CWDM8 çözümü 8λx50GbE uygulamasını gerektirir ve 400G CWDM4 çözümü 4λx100GbE uygulamasını gerektirir. Modülasyon yöntemine karşılık gelen 100G CWDM4 ve 400G CWDM8 şemaları, sırasıyla modülasyon hızına karşılık gelen NRZ modülasyonunu benimser 25Gbd ve 53Gbd cihazlar.400G CWDM4 şeması, aynı zamanda cihazın 53Gbd veya daha fazla modülasyon hızına sahip olmasını gerektiren PAM4 modülasyon şemasını benimser.
Cihaz modülasyon oranı, cihaz bant genişliğine karşılık gelir.1310nm bant 100G optik modül için 25GHz InGaAs dedektör veya dedektör dizisi bant genişliği yeterlidir.