EN
Fungsi Inti Transceiver Optik dalam Jaringan Berkecepatan Tinggi
Konversi dari Sinyal Listrik ke Optik serta Pelestarian Integritas Sinyal
Transceiver optik berperan sebagai perantara antara perangkat jaringan elektris dan serat kaca tipis yang kita sebut serat optik. Perangkat kecil ini menerima sinyal elektris dan mengubahnya menjadi pulsa cahaya nyata melalui dioda laser, lalu membalik proses tersebut di ujung lainnya, di mana fotodetektor menangkap cahaya dan mengubahnya kembali menjadi sinyal listrik. Jalur dua arah ini memungkinkan kita mengirimkan volume data sangat besar melalui jaringan serat optik dengan kecepatan luar biasa. Menjaga kebersihan dan integritas sinyal tersebut sangat penting. Oleh karena itu, produsen mengandalkan teknik canggih seperti modulasi PAM4 yang dipadukan dengan Prosesor Sinyal Digital (DSP). Teknologi-teknologi ini berupaya mengatasi berbagai gangguan seperti penyebaran sinyal (dispersi), pelemahan sinyal (atenuasi), serta berbagai efek nonlinier aneh yang dapat mengacaukan transmisi. Bahkan pada kecepatan tinggi luar biasa seperti 400G dan di atasnya, sistem-sistem ini mampu menjaga jumlah kesalahan bit hampir tidak ada sama sekali. Bayangkan seperti apa pusat data dan operasi kecerdasan buatan (AI) kita tanpa rekayasa elektro-optik yang begitu presisi. Kita akan terus-menerus menunggu selamanya hingga transfer data besar tersebut selesai.
Cara Panjang Gelombang, Laju Data, dan Jarak Berinteraksi untuk Menentukan Kinerja
Kinerja dan kelayakan penerapan transceiver benar-benar bergantung pada tiga faktor utama yang bekerja bersamaan: panjang gelombang, laju data, dan jarak. Saat memilih panjang gelombang, kompatibilitas dengan jenis serat optik sangat penting. Untuk jarak pendek, panjang gelombang 850 nm umumnya digunakan bersama serat multimode, mampu menangani transmisi seperti 100G hingga sekitar 100 meter. Namun, untuk jarak lebih jauh, para insinyur beralih ke panjang gelombang 1550 nm dengan serat single-mode, yang mampu mengirimkan sinyal 400G hingga jarak sekitar 2 kilometer. Seiring peningkatan laju data dari 400G hingga mencapai 800G, penggunaan teknologi optik koheren atau teknik pensinyalan PAM4 canggih menjadi tak terelakkan. Namun, hal ini berdampak pada biaya tambahan: konsumsi daya meningkat dan kerentanan terhadap gangguan di jalur transmisi pun bertambah. Faktor jarak juga menetapkan batasan yang cukup ketat. Sebagian besar koneksi sejauh 80 km memiliki batas maksimum 200G karena permasalahan dispersi kromatik dan penurunan tingkat kebisingan. Di sisi lain, koneksi jarak pendek sejauh 10 km justru mampu menangani kecepatan 800G, asalkan metode koreksi kesalahan maju (Forward Error Correction/FEC) yang tepat serta kompensasi pemrosesan sinyal digital (Digital Signal Processing/DSP) diterapkan. Para desainer jaringan di dunia nyata menghabiskan banyak waktu menyeimbangkan tuntutan-tuntutan yang saling bersaing ini saat membangun sistem yang harus mampu diskalakan dan beradaptasi terhadap dinamika pasar dari waktu ke waktu.
Komponen-Komponen Kritis yang Menggerakkan Transceiver Optik Modern
Dioda Laser, Fotodetektor, dan DSP: Memungkinkan Kecepatan dan Akurasi
Transceiver optik saat ini bergantung pada tiga komponen utama yang bekerja secara bersamaan: dioda laser, fotodetektor, dan prosesor sinyal digital canggih—yang biasa kita sebut DSP. Dioda laser menghasilkan sinyal optik yang stabil dan cepat, umumnya melalui teknologi umpan balik terdistribusi (distributed feedback) atau susunan fotonika silikon (silicon photonics) generasi terbaru, yang membantu meminimalkan kehilangan sinyal saat mengirim data melalui kabel serat optik. Mengenai fotodetektor, sebagian besar sistem menggunakan jenis PIN atau avalanche untuk mengubah cahaya masuk kembali menjadi sinyal listrik yang jernih. Detektor-detektor ini harus sangat responsif sekaligus menjaga tingkat kebisingan (noise) tetap rendah agar integritas data tetap terjaga. Selanjutnya, DSP melakukan berbagai tugas kompleks di latar belakang, seperti menyeimbangkan sinyal secara real-time, memulihkan sinkronisasi waktu jam (clock timing), serta mendekode koreksi FEC guna memperbaiki segala masalah yang terjadi selama transmisi. Semua komponen ini bekerja secara sinergis untuk mencapai tingkat kesalahan bit (bit error rate) luar biasa rendah—di bawah 1E-15—bahkan pada jarak lebih dari 100 kilometer. Dan jangan lupa pula persyaratan latensi deterministik yang membuat sistem-sistem ini menjadi esensial dalam pengoperasian pusat data hyperscale modern serta mendukung infrastruktur jaringan 5G yang terus berkembang.
Tantangan Efisiensi 400G+: Menyeimbangkan Daya, Panas, dan Lebar Pita
Melampaui ambang batas 400G menimbulkan masalah serius terkait panas dan konsumsi daya. Setiap kali laju data meningkat dua kali lipat, kebutuhan daya melonjak sekitar 60 hingga 70 persen, sehingga menghasilkan lebih banyak panas di port-switch yang padat. Jika dibiarkan tanpa pengendalian, kelebihan panas ini menyebabkan distorsi sinyal, mempercepat keausan komponen, dan pada akhirnya menurunkan keandalan sistem. Industri telah mengembangkan beberapa pendekatan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Sebagian produsen mengintegrasikan heatsink berkanal mikro, sementara yang lain menerapkan sistem manajemen daya adaptif yang mampu mengurangi konsumsi energi hingga sekitar 30 persen saat lalu lintas rendah. Selain itu, penerapan teknologi fotonika silikon juga semakin luas, yang mempersingkat koneksi listrik panjang antarkomponen sehingga mengurangi baik kehilangan sinyal maupun produksi panas. Di bidang material, peningkatan pun terus dilakukan: laser berbahan indium fosfida memiliki efisiensi wall plug yang lebih baik dibandingkan pilihan konvensional. Semua kemajuan ini memungkinkan transceiver modern menangani daya hingga 400 watt per unit rak, sambil menjaga suhu internal di bawah 50 derajat Celsius—suatu pencapaian yang memenuhi standar termal yang ditetapkan oleh IEEE dan OIF untuk operasi berkecepatan tinggi secara kontinu.
Faktor Bentuk dan Standar: Menyesuaikan Transceiver Optik dengan Kebutuhan Infrastruktur
Memilih faktor bentuk yang tepat memastikan kepadatan port yang optimal, manajemen termal, serta interoperabilitas di seluruh infrastruktur yang terus berkembang. Antarmuka mekanis dan elektris terstandarisasi—mulai dari SFP hingga QSFP-DD—memungkinkan kompatibilitas plug-and-play sekaligus mendukung peningkatan bandwidth secara bertahap tanpa perlu mengganti seluruh sistem.
SFP, QSFP, OSFP, dan QSFP-DD — Meningkatkan Kepadatan dan Kecepatan dari 1G hingga 800G
Modul SFP sangat cocok untuk memberikan kecepatan mulai dari 1G hingga 10G dalam faktor bentuk yang kompak, sehingga sangat efektif digunakan pada jaringan tepi (edge networking) dan titik akses (access points), di mana ketersediaan ruang menjadi pertimbangan penting. Selanjutnya, terdapat versi QSFP yang menggabungkan empat jalur (lanes) secara bersamaan, menjadikannya cocok untuk mendukung kecepatan hingga 100G pada switch berkepadatan tinggi yang umum ditemukan di pusat data awan modern. Menyongsong generasi berikutnya, baik format OSFP maupun QSFP-DD mampu memenuhi kebutuhan bandwidth masif mulai dari 400G hingga bahkan 800G berkat arsitektur delapan jalur (eight-lane) serta solusi manajemen panas yang lebih baik. Desain terbaru ini sebenarnya menggandakan jumlah port per unit rak (rack unit) dibandingkan standar QSFP28 yang lebih lama. Menurut temuan terkini di OFC 2023, kemajuan ini berhasil mengurangi konsumsi daya per gigabit sekitar 30%, sehingga memudahkan perusahaan dalam melakukan peningkatan (upgrade) dari infrastruktur 100G yang sudah ada menuju sistem mutakhir 800G yang secara khusus dioptimalkan untuk beban kerja kecerdasan buatan (artificial intelligence) dan pembelajaran mesin (machine learning).
SR, LR, ER, ZR, DR, FR: Mendecode Standar Jangkauan untuk Penyebaran di Dunia Nyata
Klasifikasi jangkauan membantu menentukan apa yang dapat kita harapkan dari berbagai jenis serat optik pada jarak tertentu. Short Reach (SR) berfungsi untuk jarak di bawah 300 meter menggunakan serat multimode, yang umumnya digunakan untuk menghubungkan peralatan dalam satu rak atau antar kampus. Long Reach (LR) menjangkau lebih jauh, mampu menangani koneksi hingga 10 kilometer melalui serat single mode, sehingga sangat ideal untuk infrastruktur jaringan skala kota. Extended Reach (ER) memperluas jangkauan hingga sekitar 40 km, sedangkan Long Haul (ZR) mencapai jarak maksimal hingga 80 km. Jangkauan yang lebih panjang ini memerlukan laser yang lebih kuat dan teknik koreksi kesalahan yang lebih baik agar beroperasi secara optimal dalam jaringan tulang punggung (backbone) maupun kabel bawah laut. Belakangan ini, Data Center Reach (DR) dan Fiber Reach (FR) muncul sebagai kategori khusus untuk pusat data modern. DR biasanya mencakup tautan sejauh 500 meter antar server dalam arsitektur spine-leaf, sedangkan FR menyediakan spesifikasi standar yang kompatibel dengan berbagai jenis serat optik sesuai pedoman IEEE 802.3, sehingga menjamin kompatibilitas antar peralatan dari produsen berbeda.
