EN
Transmisore optikoen funtzio nagusia abiadura handiko saretan
Bihurketa elektrikotik optikora eta seinalearen integritatea mantentzea
Transmisore-ontzilariek erabiltzen dituzten sare elektrikoek eta horiek deitzen ditugun zuntz optikoak (beirazko harizpi meheak) arteko elkarrizketa-eragile gisa jarduten dute. Lan-txikien hauek seinale elektrikoak hartzen dituzte eta laser-diodo bidez argi-pultsuak bihurtzen dituzte; ondoren, prozesua alderantzizkoa da amaierako muturrean, non argia detektatzen duten fotodetektoreek berriro ere elektrizitatera bihurtzen dute. Bidirectionalitate honen ondorioz, datu-kopuru erraldoiak igor ditzakegu abiadura izugarriarekin sare optikoetan zehar. Seinaleak garbi eta osorik mantentzea oso garrantzitsua da. Horregatik, fabrikatzaileek PAM4 modulazio aurreratuak eta Prozesadore Digitalek (DSP) bezalako teknika sofistikatuak erabiltzen dituzte. Teknologia hauek seinaleen hedapena (dispertsioa), seinale-galera (attenuazioa) eta transmisioak nahastu ditzaketen ez-linealitate-efektu guztiak konpontzen saiatzen dira. 400 Gb/s-ko abiadura izugarri handietan eta horren gainetik ere, sistemek bit-akatsak ia existitu ez direla lortzen dute. Iruditu zaitezke zein itxura izango luketen gure datu-zentroak eta AI-eragiketak ingeniaritza elektro-optiko hain zehatzik gabe: datu-transferentzia handiak amaitzeko behin betiko itxaron beharko genuke.
Nola elkarrekintzen duten Uhin-luzera, Datu-tasa eta Distantzia Errendimendua zehazteko
Transzeptoreak ezartzearen errendimendua eta egiteko ahalmena hiru faktore gakoetan oinarritzen dira: uhin-luzera, datu-tasa eta distantzia. Uhin-luzerak hautatzean, zuntz-mota desberdinen bateragarritasuna oso garrantzitsua da. Distantzia laburretan, 850 nm-ko uhin-luzera erabiliko da ohikoan zuntz anizkoitzarekin, adibidez, 100G-ko seinaleak 100 metro inguru arte transmititzeko. Baina distantzia luzeagoetan, ingeniariek 1550 nm-ko uhin-luzera eta zuntz monomodukoak erabiltzen dituzte, eta horiekin 400G-ko seinaleak 2 kilometro inguru arte bidali daitezke. Datu-tasak 400G-tik 800G-ra igo ahala, ezinbestekoa da koherenteak diren optikak edo PAM4 izeneko seinale-teknika aurreratuak erabiltzea. Hala ere, horrek kostu bat ekarriko du: energia-kontsumo handiagoa eta transmisio-bidean sortutako arazoekiko sentikortasun handiagoa. Distantziak ere muga zorrotzak ezartzen ditu. Gehienetan, 80 km-ko konexioak 200G-ko mugara iristen dira, dispersio kromatikoaren eta zarata-mailaren beherakada dela eta. Bestalde, 10 km-ko konexio laburrek 800G-ko abiadurak jasateko gai izan daitezke, aurrez errore-zuzenketa (FEC) egokiak eta prozesamendu digitalaren (DSP) konpentsazioa aplikatzen badira. Errealitateko sare-diseinatzaileek asko lan egin behar dute faktore lehiakor horien arteko oreka lortzeko, denbora igaro ahala merkatuak eskaintzen dituen eskakizunen arabera eskalagarriak eta moldagarriak izan behar duten sistemak eraikitzeko.
Garrantzitsuenak diren osagaiak: gaur egungo transmisore-optikoak ahalbidetzen dituztenak
Laser-diodoak, argi-detektoreak eta DSPak: abiadura eta zehaztasuna ahalbidetzen dituztenak
Gaur egungo transzeptore optikoek hiru osagai nagusiren arteko lankidetzan oinarritzen dira: laser-diodoak, argi-detektoreak eta Digital Signal Processors (DSP) izeneko prozesadore digital konplexuak. Laser-diodoek seinale optiko egonkor eta azkar hauek sortzen dituzte, normalean banaketa-erreakzioaren teknologia edo silizio-fotonikaren sistemak erabiliz, eta horrek laguntzen du seinale-galera gutxitzeko datuak fibra-kableetan bidaltzean. Argi-detektoreei dagokionez, sistema gehienek PIN edo izurri-mota (avalanche) motako detektoreak erabiltzen dituzte iritsi den argia berriz korronte elektriko garbi bihurtzeko. Detektore hauek erantzun bizkorra eman behar dute, aldi berean noise-maila behera mantenduz, datuak integroak mantentzeko. Gero, DSPek atzeko planoan zeregin konplexu guztiak burutzen dituzte, adibidez, seinaleak erreala-denboraan orekatzea, erloju-denbora-berritzea eta FEC zuzenketa-dekodeatzea, transmisioan gertatzen diren arazoak konpontzeko. Osagai guzti hauek elkarrekin lan egiten dute bit-errore-tasa sub-1E-15 bikainak lortzeko, 100 kilometro baino gehiagoko distantziak gaindituz ere. Ez dezagun ahaztu latentzia-deterministikoaren beharrezkoak direla sistemak, eta horrek datu-zentro hipergarrantzitsu modernoak martxan jartzeko eta 5G sare-infragailuaren hazkundea babesteko ezinbestekoak direla.
400G+eko Errendimenduaren Zailtasuna: Potentzia, Beroa eta Zabalera-Bandaren Oreka
400Gko muga gainditzeak beroarekiko eta energia-kontsumoarekiko arazo larriak sortzen ditu. Datuen abiadura bikoiztean, energia-eskakizunak %60–%70 inguru igo egiten dira, eta horrek bero gehiago sartzen du atxiki dauden gailu-barrutietan. Kontrolpean ez badago, bero gehigarri horrek seinaleak distortsionatzen ditu, osagaiak azkarrago desgaitzen ditu eta, azkenik, sistemaren fidagarritasuna murrizten du. Industriak arazo hauek konpontzeko hainbat hurbilketa garatu ditu. Ekoizle batzuk mikrokanalen berogailuak integratzen ari dira, beste batzuk trafiko gutxi denean energia-kontsumoa %30 inguru murrizten duten potentzia-kudeaketa-sistema adaptatiboak ezartzen ari dira. Gainera, osagaien arteko elektrikoak diren konexio luzeak laburtzen dituen silizio-fotonika teknologia ere zabaltzen ari da, seiñal-galera eta bero-produkzioa biak murriztuz. Materialen alorrean ere hobekuntzak ikusten dira. Indio-fosfuroz egindako laserrek horma-eraginkortasun handiagoa dute aukera tradizionalen aldean. Aurrerapauso guzti hauek esan nahi dute transmisore modernoek unitate bakoitzeko 400 watteko karga eraman dezaketela, barne-tenperatura 50 ºC-tik behera mantenduz, IEEE eta OIF erakundeek abiadura altuko eragiketak jarraian burutzeko ezarritako estandar termikoak betez.
Forma-faktoreak eta estandarrak: Optika-transmisoreak infraegituraren beharrei egokitzeko
Forma-faktore egokia hautatzeak portu-dentsitate optimoa, bero-kudeaketa eta interoperabilitatea bermatzen du garapen-eguneraketekin batera. SFP-tik QSFP-DD-ra arteko interfaze mekaniko eta elektriko estandarizatuak konpatibilitate plug-and-play-a ahalbidetzen dute, eta sistemaren berrikungo lan osoa egin gabe zabalerako eguneraketak onartzen dituzte.
SFP, QSFP, OSFP eta QSFP-DD — 1G-tik 800G-ra arteko dentsitatea eta abiadura eskalatzea
SFP moduluak abiadura handiko konexioak eskaintzeko egokiak dira, 1Gtik 10Gra bitarteko abiadurak lortuz, eta forma-faktore txikietan diseinatuta daude, beraz, erabilgarriak dira espazioa garrantzitsua den inguruneetan, hala nola sareen ertzean eta sarbide-puntuetan. Geroago, QSFP bertsioak agertzen dira, lau ibilbide elkartzen dituztenak, eta horregatik egokiak dira abiadura handiko konexioak (100Gra arte) sostengatzeko, gaur egungo hainbat data-zentro modernoetan erabiltzen diren sarkorako switch-ak bezalako gailu dentsuetan. Hurrengo urratsa aurreikusten badugu, OSFP eta QSFP-DD formatu berriek, haien zortzi-ibilbideko arkitekturari eta bero-kudeaketa hobetutako soluzioei esker, 400Gtik 800Gra arteko banda-zabalera masiboa kudeatu dezakete. Diseinu berri hauek, QSFP28 estandar zaharragoekin alderatuta, erabilgarri dauden portu kopurua unitate bakoitzeko erreka batean bi aldiz handitzen dute. OFC 2023ko azken aurkikuntzen arabera, garapen honen ondorioz, gigabit bakoitzeko energia-kontsumoa %30 inguru gutxiagotu da, eta horrek enpresek 100Gko infraegitura existentea 800Gko sistemara eguneratzea errazten du, sistema hauek adimen artifizialaren eta ikasketa automatikoaren kargak optimizatzeko diseinatuta daudelarik.
SR, LR, ER, ZR, DR, FR: Erabilera errealeko deployamenduetarako errekorik handienak dekodetzen
Hurbilketaren sailkapenek laguntzen dute zehazten zer espero dezakegun distantzia desberdinetan zehar fiber mota desberdinen arteko errendimendua. Hurbilko hurbilketa edo SR (Short Reach) 300 metrotik beherako distantzietarako erabilgarria da multimodo-fibra bidez, eta maiz erabiltzen da arakoen barruan edo kanpusean zehar gailuak konektatzeko. Luzera handiko hurbilketa (LR, Long Reach) urrunago doa, 10 kilometroko konexioak kudeatzen ditu modu bakarreko fibra bidez, eta horregatik egokia da hiri osoan zeharreko sare-instalazioetarako. Hedatutako hurbilketa (ER, Extended Reach) distantzia handiagoetara iristen da, inguruko 40 km-koak, eta luzera luzea (ZR, Long Haul) 80 km-koak arte iristen da. Distantzia hauek lortzeko laser indartsuagoak eta akats-zuzenketa teknika hobetuak behar dira, sareen oinarriko konexioetan eta azpimarteko kablen sistematan egoki funtzionatzeko. Azken urteotan, Datuen Zentroko Hurbilketa (DR, Data Center Reach) eta Fibra-Hurbilketa (FR, Fiber Reach) datuen zentro modernoetarako kategoria berezi gisa agertu dira. DR-k normalean 500 metroko esteka-konexioak hartzen ditu espina-orka arkitekturan zerbitzarien artean, eta FR-k IEEE 802.3 arauetan oinarritutako zehaztapen estandarrak ematen ditu, eta horrek baimentzen du fabrikatzaile desberdinetako gailuen arteko bateragarritasuna, fibra-mota desberdinetan oinarrituta ere.
