EN
Pangunahing Tungkulin ng mga Optical Transceiver sa mga Mataas-na-Bilis na Network
Pagbabago mula sa Elektrikal patungo sa Optikal at Pagpapanatili ng Integridad ng Signal
Ang mga optical transceiver ay gumagana bilang tagapamagitan sa mga kagamitang elektrikal ng network at sa mga manipis na hiwang ng salamin na tinatawag nating optical fiber. Ang mga maliit na trabahador na ito ay kumu-konberte ng mga signal na elektrikal sa tunay na mga pulso ng liwanag gamit ang mga laser diode, at pagkatapos ay binabalik ang buong proseso sa kabilang dulo kung saan hinuhuli ng mga photodetector ang liwanag at kinokonberte ito muli sa kuryente. Ang dalawang direksyon na daloy na ito ang nagpapahintulot sa amin na ipadala ang napakalaking dami ng data sa loob ng mga fiber network nang napakabilis. Napakahalaga na panatilihin ang kalinisan at integridad ng mga signal na ito. Kaya naman ang mga tagagawa ay umaasa sa mga advanced na teknik tulad ng PAM4 modulation na pinagsasama sa mga Digital Signal Processor. Ang mga teknolohiyang ito ay lumalaban laban sa mga problema tulad ng pagkalat ng signal (dispersion), pagkawala ng signal (attenuation), at iba’t ibang uri ng hindi linear na epekto na maaaring sirain ang transmisyon. Kahit sa napakabilis na bilis na 400G at higit pa, ang mga sistemang ito ay nakakapagpanatili ng halos walang bit error. Isipin mo kung ano ang itsura ng ating mga data center at operasyon sa AI kung wala ang ganitong tiyak at eksaktong electro-optical engineering. Nanatili tayong maghihintay nang matagal para makumpleto ang mga malalaking paglipat ng data.
Paano Nakikipag-ugnayan ang Habang Daluyan, Bilis ng Data, at Distansya upang Tukuyin ang Pagganap
Ang pagganap at kahihinatnan ng pag-deploy ng mga transceiver ay talagang umaasa sa tatlong pangunahing salik na gumagana nang sabay-sabay: haba ng alon, bilis ng datos, at distansya. Kapag pinipili ang haba ng alon, mahalaga ang pagkakasintabi nito sa mga uri ng fiber. Para sa mas maikling distansya, karaniwang ginagamit ang 850 nm kasama ang multimode fiber, na kaya ang mga gawain tulad ng 100G sa loob ng humigit-kumulang 100 metro. Ngunit para sa mas mahabang distansya, ang mga inhinyero ay kumukuha ng 1550 nm kasama ang single-mode fiber, na kaya naman magpadala ng mga signal na 400G sa distansya hanggang humigit-kumulang 2 kilometro. Habang tumataas ang bilis ng datos mula sa 400G hanggang sa 800G, hindi maiiwasan ang paggamit ng coherent optics o ng mga advanced na PAM4 signaling technique. Gayunpaman, may gastos ito: mas mataas na konsumo ng kuryente at mas malaking kahinaan sa mga isyu sa daanan ng transmisyon. Ang salik ng distansya ay nagtatakda rin ng napakatiyak na limitasyon. Karamihan sa mga koneksyon na 80 km ay umaabot lamang sa maximum na 200G dahil sa mga problema tulad ng chromatic dispersion at pagbaba ng antas ng noise. Sa kabilang banda, ang mas maikling 10 km na koneksyon ay maaaring tunay na kumilos sa bilis na 800G kung ilalapat ang tamang mga paraan ng forward error correction (FEC) at digital signal processing (DSP) compensation. Sa tunay na mundo, ang mga disenyo ng network ay gumugol ng maraming oras sa pagbabalanse ng mga sumasalungat na pangangailangan na ito habang binubuo ang mga sistema na kailangang lumawak at umangkop sa mga hinihiling ng merkado sa paglipas ng panahon.
Mga Mahahalagang Komponente na Nagpapatakbo ng mga Modernong Optical Transceiver
Mga Laser Diode, Photodetector, at DSP: Nagpapahintulot sa Bilis at Katiyakan
Ang mga optical transceiver ngayon ay umaasa sa tatlong pangunahing bahagi na gumagana nang sabay-sabay: ang laser diodes, ang photodetectors, at ang mga sopistikadong Digital Signal Processors o DSP na ito. Ang mga laser diode ay lumilikha ng mga matatag at mabilis na optical signal, karaniwang gamit ang distributed feedback technology o ang mas bagong silicon photonics setups, na tumutulong na mapanatili ang mababang signal loss kapag ipinapadala ang data sa pamamagitan ng fiber cables. Sa aspeto ng photodetectors, karamihan sa mga sistema ay gumagamit ng PIN o avalanche type upang i-convert muli ang papasok na liwanag sa malinaw na electrical signals. Kinakailangan ng mga detector na ito na maging lubos na sensitibo habang pinapanatili ang mababang antas ng noise upang manatiling buo ang data. At mayroon pa ring mga DSP na nagpapagawa ng iba’t ibang kumplikadong gawain sa likuran—tulad ng real-time signal equalization, clock timing recovery, at FEC correction decoding upang ayusin ang anumang isyu na lumilitaw habang nagpapadaloy ng data. Lahat ng mga komponenteng ito ay gumagana nang magkasama upang makamit ang napakagaling na bit error rate na mas mababa sa 1E-15 kahit sa mga distansya na lampas sa 100 kilometro. Huwag din nating kalimutan ang mga deterministikong latency requirements na ginagawang mahalaga ang mga sistemang ito sa pagpapatakbo ng modernong hyperscale data centers at sa suporta sa patuloy na paglalawak ng aming 5G network infrastructure.
Ang Hamon sa Kaliwanagan ng 400G+: Pagbabalanse ng Kapangyarihan, Init, at Bandwidth
Ang pagdaan sa threshold na 400G ay nagdudulot ng malubhang mga problema kaugnay ng init at pagkonsumo ng kuryente. Bawat beses na dumoble ang bilis ng data, tumataas ang pangangailangan sa kuryente nang humigit-kumulang sa 60 hanggang 70 porsyento, na nagpapakapasok ng higit na init sa mga siksik na switch port. Kung hindi ito mapipigilan, ang sobrang init na ito ay magdudulot ng pagkabali ng mga signal, mas mabilis na pagkasira ng mga komponente, at sa huli ay babawasan ang katiyakan ng sistema. Ang industriya ay nakaimbento ng ilang paraan upang harapin ang mga isyung ito. Ilan sa mga tagagawa ay nagsasama ng micro-channel heatsink, habang ang iba ay nagpapatupad ng mga adaptive power management system na nakakabawas ng paggamit ng enerhiya nang humigit-kumulang sa 30 porsyento kapag mababa ang trapiko. Mayroon ding patuloy na pagtaas ng pag-aadopt ng teknolohiyang silicon photonics na pinipikas ang mahahabang elektrikal na koneksyon sa pagitan ng mga komponente, na binabawasan ang parehong signal loss at produksyon ng init. Sa aspeto ng mga materyales, mayroon din tayong mga pag-unlad. Ang mga laser na gawa sa indium phosphide ay may mas mataas na wall plug efficiency kumpara sa mga tradisyonal na opsyon. Ang lahat ng mga pag-unlad na ito ay nangangahulugan na ang mga modernong transceiver ay kayang humawak ng hanggang 400 watts bawat rack unit habang panatilihin ang kanilang panloob na temperatura sa ilalim ng 50 degree Celsius—na isang katatagan na sumusunod sa mga pamantayan sa thermal performance na itinakda ng IEEE at OIF para sa tuluy-tuloy na operasyon sa mataas na bilis.
Mga Anyo ng Porma at Pamantayan: Pagkakatugma ng mga Optical Transceiver sa mga Pangangailangan ng Imprastraktura
Ang pagpili ng tamang anyo ng porma ay nagsisiguro ng optimal na densidad ng port, pangangasiwa sa init, at interoperability sa buong umuunlad na imprastraktura. Ang mga pamantayang mekanikal at elektrikal na interface—mula sa SFP hanggang sa QSFP-DD—ay nagbibigay-daan sa kakayahang mag-plug-and-play habang sumusuporta sa progresibong pag-upgrade ng bandwidth nang hindi kailangang buong i-overhaul ang sistema.
SFP, QSFP, OSFP, at QSFP-DD — Pagpapalawak ng Densidad at Bilis mula 1G hanggang 800G
Ang mga module ng SFP ay mahusay para sa pagpapadala ng mga bilis mula 1G hanggang 10G sa kompakto nitong anyo, na gumagana nang maayos sa edge networking at mga access point kung saan ang espasyo ay mahalaga. Pagkatapos ay mayroon tayong mga bersyon ng QSFP na nagkakasama ang apat na lane, na ginagawang angkop ito para suportahan ang mga bilis hanggang 100G sa mga sobrang siksik na switch na matatagpuan sa karamihan ng modernong cloud data center. Tinitingnan ang susunod na hakbang, parehong ang mga format ng OSFP at QSFP-DD ay kayang humawak ng napakalaking pangangailangan sa bandwidth—mula 400G hanggang kahit 800G—dahil sa kanilang arkitekturang may walong lane kasama ang mas mahusay na mga solusyon sa pamamahala ng init. Ang mga bagong disenyo na ito ay talagang dobleng-doble ang bilang ng mga port bawat rack unit kung ihahambing sa mas lumang standard na QSFP28. Ayon sa kamakailang natuklasan sa OFC 2023, ang pag-unlad na ito ay nakapagbawas ng paggamit ng kuryente bawat gigabit ng humigit-kumulang 30%, na ginagawang mas madali para sa mga kumpanya na i-upgrade ang kanilang umiiral na imprastraktura ng 100G patungo sa mga cutting-edge na sistema ng 800G na partikular na in-optimize para sa mga gawain sa artificial intelligence at machine learning.
SR, LR, ER, ZR, DR, FR: Pag-decode ng mga Pamantayan sa Saklaw para sa mga Tunay-na-Buhay na Deployments
Ang mga klasipikasyon ng saklaw ay tumutulong na itakda ang inaasahan natin mula sa iba't ibang uri ng fiber sa iba't ibang distansya. Ang Short Reach o SR ay gumagana para sa mga distansya na kulang sa 300 metro gamit ang multimode fiber, na karaniwang ginagamit sa pag-uugnay ng mga kagamitan sa loob ng mga rack o sa buong campus. Ang Long Reach (LR) ay umaabot nang mas malayo, na nakakapagproseso ng mga koneksyon hanggang 10 kilometro gamit ang single-mode fiber, kaya ito ay perpekto para sa mga network setup na sakop ang buong lungsod. Ang Extended Reach (ER) ay umaabot pa nang mas malayo—hanggang humigit-kumulang sa 40 km—samantalang ang Long Haul (ZR) ay umaabot hanggang 80 km. Ang mga mas mahabang saklaw na ito ay nangangailangan ng mas malalakas na laser at mas epektibong mga teknik sa pagkumpuni ng error upang gumana nang maayos sa mga backbone network at sa ilalim ng dagat na mga kable. Sa mga kamakailan lamang, ang Data Center Reach (DR) at Fiber Reach (FR) ay lumitaw bilang mga espesyalisadong kategorya para sa mga modernong data center. Ang DR ay karaniwang sumasaklaw sa mga koneksyon na 500 metro sa pagitan ng mga server sa spine-leaf na arkitektura, samantalang ang FR ay nagbibigay ng mga standardisadong espesipikasyon na gumagana sa iba't ibang uri ng fiber ayon sa mga gabay ng IEEE 802.3, na nagsisigurong compatible ang mga kagamitan mula sa iba't ibang tagagawa.
