EN
Основна функција оптичких преносача у брзим мрежама
Електричка-оптичка конверзија и очување интегритета сигнала
Оптички преносиоци делују као посредник између електричне мреже и тих танких стенова стакла које називамо оптичким влакнама. Ови мали радни коњи узимају електричне сигнале и претварају их у импулсе светлости кроз ласерске диоде, а затим све окрећу на другом крају где фотодетектори покупе светлост и претворе је у електричну енергију. Ова двосмерна улица нам омогућава да шаљемо огромне количине података преко влаконних мрежа са невероватном брзином. Очување тих сигнала чистим и нетакним је веома важно. Зато се произвођачи ослањају на фантастичне технике као што је PAM4 модулација у параду са дигиталним процесорима сигнала. Ове технологије се боре против ствари као што су ширење сигнала (дисперирање), губитак сигнала (слабање) и све врсте чудних нелинеарних ефеката који могу збунити преносе. Чак и на невероватним брзинама 400Г и даље, ови системи успевају да држе бит грешке скоро несустојним. Замислите како би наши центри за податке и операције вештачке интелигенције изгледали без таквог прецизног електрооптичког инжењерства. Били бисмо заувек у чекању да се тај велики пренос података заврши.
Како таласна дужина, брзина подака и удаљеност међусобно делују како би дефинисали перформансе
Перформансе и изводљивост распоређивања преносача заиста се свезују на три кључна фактора који раде заједно - таласна дужина, брзина преноса података и удаљеност. Када се бира таласна дужина, много је важно да је компатибилан са врстама влакана. За краће удаљености, 850nm се обично користи са мултимодном влаконцом, која управља стварима као што је 100G на око 100 метара. Али за дуже пролазе, инжењери се окренују за 1550nm са једномодомским влаконцем, који може да протера 400G сигнале на удаљености до око 2 километра. Како се брзине података повећавају од 400G до 800G, нема пута који би захтевао кохерентну оптику или те фантастичне технике сигнализације PAM4. Међутим, ово долази са трошковима повећаног потрошње енергије и веће рањивости на проблеме на путу преноса. Оддалеченост такође поставља прилично строге границе. Већина 80 км веза се максимално испоручује на 200G због проблема са хроматском дисперзијом и смањењем нивоа буке. С друге стране, краће линкове од 10 км могу да се справљају са брзинама од 800 Г ако се примењују одговарајуће методе исправке грешке (ФЕЦ) и компензација за дигиталну обраду сигнала (ДСП). Дизајнери мрежних мрежа у стварном свету проводе много времена уравнотежујући ове конкурентне захтеве док граде системе које морају да се скалирају и прилагоде ономе што им тржиште временом даје.
Критичне компоненте које покрећу модерне оптичке преносаче
Ласерске диоде, фотодетектори и ДСП: Унапређују брзину и тачност
Данашњи оптички пријемници и примаоци зависе од три главна дела која раде заједно: ласерске диоде, фотодетектори и оне модерне дигиталне процесоре сигнала које називамо ДСП. Ласерске диоде стварају ове стабилне, брзе оптичке сигнале, обично преко технологије дистрибуиране повратне информације или новијих силицијумских фотоника, што помаже да се губитак сигнала сведе на минимум приликом слања података кроз влакна. Када је реч о фотодетекторима, већина система користи ПИН или лавински тип да би претворила светлост у јасне електричне сигнале. Ови детектори морају бити веома отзивни, док истовремено задржавају ниске нивое буке, тако да подаци остану нетакнути. Затим постоје ДСП-ови који обављају све врсте сложених задатака иза кулиса као што су изједначавање сигнала у реалном времену, повраћање часописа и декодирање корекција ФЕЦ-а како би исправили било какве проблеме који се дешавају током преноса. Све ове компоненте раде заједно како би постигле невероватне стопе грешке испод 1Е-15 бита чак и на удаљеностима већим од 100 километара. И не заборавите на детерминиране захтеве за латентношћу који чине ове системе неопходним за покретање модерних хиперскала дата центара и подршку растућој 5G мрежној инфраструктури.
400Г+ изазов ефикасности: Балансирање снаге, топлоте и пропусног опсега
Прелазак прага од 400 Г ствара озбиљне проблеме са потрошњом топлоте и енергије. Сваки пут када се брзине података удвоструче, захтјеви за енергијом скоче око 60 до 70 одсто, што упакује више топлоте у те густо упаковане прекидачке порте. Ако се не контролише, све то додатно топлоте доводи до искривљавања сигнала, чини да се компоненте брже износе и на крају смањује поузданост система. Индустрија је предложила неколико приступа за решавање ових проблема. Неки произвођачи интегришу микротхеатсинк, други имплементирају системе за управљање енергијом који могу смањити потрошњу енергије за око 30 одсто када је саобраћај слаб. Такође, постоји растућа примена силицијске фотоничке технологије која скраћује те дуге електричне везе између компоненти, смањујући губитак сигнала и производњу топлоте. На материјалном фронту, такође видимо побољшања. Ласери направљени од индијум фосфида имају бољу ефикасност од традиционих опција. Сви ови напредоци означавају да модерни преносни и пријемници могу да обрађују до 400 ватова по рекеј јединици док држе своју унутрашњу температуру испод 50 степени Целзијуса, што задовољава термичке стандарде које су поставили IEEE и OIF за континуиране операције високе брзине.
Форма фактори и стандарди: Усаглашавање оптичких пријемника и пријемника са потребама инфраструктуре
Избор правог фактора облика обезбеђује оптималну густину порта, топлотну управљање и интероперабилност у развоју инфраструктуре. Стандардизовани механички и електрични интерфејси од SFP до QSFP-DD омогућавају компатибилност plug-and-play док подржавају прогресивне надоградње ширине траке без потпуног ревизије система.
СФП, КСФП, ОСФП и КСФП-ДД Скалирање густине и брзине од 1Г до 800Г
СФП модули су одлични за испоруку брзине од 1Г до 10Г у компактним форм факторима који добро раде у мрежним исковима и приступним тачкама где је простор важан. Затим имамо КСФП верзије које спајају четири путања заједно, што их чини погодним за подршку брзинама до 100 Г у тим густо упакованим прекидачима који се налазе у већини модерних облачних дата центара. Гледајући напред на оно што долази следеће, и ОСФП и КУСФП-ДД формати могу да се носе са великим захтевима за опсежни опсег од 400Г чак и 800Г захваљујући њиховој архитектури од осам лента плус бољим решењима за управљање топлотом. Ови новији дизајне заправо удвостручују број портова по раковој јединици у поређењу са старијим стандардима QSFP28. Према недавним налазима на OFC 2023, овај напредак је успео да смањи потрошњу енергије по гигабиту за око 30%, што компанијима олакшава надоградњу од постојеће 100G инфраструктуре ка овим најсавременијим 800G системима оптимизованим посебно за вештачку интелигенцију и радна оптерећења машинског уче
SR, LR, ER, ZR, DR, FR: Декодирање стандарда за реално распоређивање
Класификације домета помажу да се утврди шта можемо очекивати од различитих врста влакана на различитим удаљеностима. Шорт Реатх или СР ради на удаљеностима мањим од 300 метара користећи мултимодно влакно, које се често налази у повезивању опреме унутар реков или преко кампуса. Long Reach (LR) иде даље, управљајући везама до 10 километара кроз једномодно влакно, што га чини идеалним за градске мрежне поставке. Проширен домет (ЕР) води ствари још даље до око 40 км, док се дугачак домет (ЗР) протеже до 80 км. За ове дуже досеге потребни су јачи ласери и боље технике корекције грешака да би правилно радили у кичменим мрежама и подморским кабловима. Недавно су се појавили Дата Центер Рецх (ДР) и Фибер Рецх (ФР) као специјализоване категорије за модерне дата центре. DR обично покрива 500 метара веза између сервера у архитектури спине лифта, док FR пружа стандардизоване спецификације које раде преко различитих типова влакана према смерницама ИЕЕЕ 802.3, обезбеђујући компатибилност између опреме различитих произвођача.
