Abstrakts
Data center optical modules (also known as data communication optical modules) are critical components in data centers and communication networks, enabling high-speed, high-capacity photoelectric signal conversion. This article provides a detailed introduction to the basic concepts, working principles, main types, and applications of data center optical modules in data centers, cloud computing, and 5G networks, while also exploring future development Tendences . Analizējot šo moduļu tehniskās īpašības, raksts palīdz lasītājiem izprast to nozīmi mūsdienu komunikācijas tīklos .
Ievads
With the rapid development of cloud computing, big data, artificial intelligence (AI), and 5G technology, the demand for data center traffic has grown exponentially. Traditional electrical signal transmission methods struggle to meet modern communication requirements in terms of bandwidth, distance, and power consumption. In contrast, optical communication, with its advantages of high speed, low latency, and large bandwidth, has become the Vēlamais risinājums datu centra starpsavienojumiem (DCI) un mugurkaula tīkliem .
Kā optisko sakaru sistēmu pamatkomponents, datu centra optiskajiem moduļiem ir izšķiroša loma fotoelektriskā signāla konvertācijā . Šis raksts sniedz visaptverošu datu centra optisko moduļu analīzi, aptverot to definīciju, darba principus, klasifikācijas, lietojumprogrammu scenārijus un nākamās attīstības tendences, palīdzot lasītājiem iegūt padziļinātu izpratni par šo galveno tehnoloģiju.}}}}} is is is is is} is is is}} is is is is is is is is is}} is is is is is is is is is is is is is}}} is is is is is is is is is is is}}} is is is is is is is is is is is}}.
1. Datu centra optisko moduļa definīcija un pamatstruktūra
1.1 Definīcija
Datu centra optiskais modulis (Datu centra optiskais raiduztvērējs) ir fotoelektriska konvertēšanas ierīce, ko izmanto datu centros un sakaru tīklos, galvenokārt ātrgaitas datu pārraidei starp serveriem, slēdžiem, maršrutētājiem un citām iekārtām . Tas pārveido elektriskos signālus optiskos signālos (pārraidē) vai optiskos signālus-elektriskos signālus (uztvērēja pusē) uz efektīvu datu pārnešanu {2 {2 {2 {2 {2 {2 f
1.2 Pamata struktūra
Datu centra optiskais modulis parasti sastāv no šādiem galvenajiem komponentiem:
-Lāzers (TOSA, raidītāja optiskais apakšgrupa): pārveido elektriskos signālus optiskos signālos . Parastie tipi ietver VCSEL (vertikāli-cavity virsmas izstarojošs lāzers) un DFB (sadalīts atgriezeniskā saite) .}
- Fotodetektors (ROSA, uztvērēja optiskais sub-montāža): saņem optiskos signālus un pārveido tos elektriskos signālos, parasti izmantojot PIN fotodiodes vai APD (lavīnu fotodiode) .
- draivera ķēde: kontrolē lāzera modulāciju un signāla pastiprināšanu .
- Optiskā saskarne: piemēram, LC vai MPO, ko izmanto, lai savienotu optiskās šķiedras .
- korpusa un siltuma izkliedes struktūra: nodrošina stabilu darbību ar lielām slodzēm .
2. Datu centra optisko moduļu darba princips
Datu centra optiskā moduļa darbplūsmu var iedalīt pārraides un uzņemšanas procesos:
2.1. Pārraides process:
- Modulī tiek ievadīts elektriskais signāls, un draivera ķēde modulē signālu .
- Lāzers (TOSA) elektrisko signālu pārveido par noteikta viļņa garuma optisko signālu .
- Optiskais signāls tiek pārsūtīts, izmantojot optisko šķiedru uz mērķa ierīci .
2.2. Uzņemšanas process:
- Optiskais signāls nonāk fotodetektorā (ROSA) caur optisko šķiedru .
- Detektors pārveido optisko signālu elektriskajā signālā, kas pēc tam tiek pastiprināts un pārveidots .
- Elektriskais signāls tiek izvadīts uz slēdzi vai serveri, lai apstrādātu .
3. Galvenie datu centra veidi optiskie moduļi
Balstoties uz pārraides ātrumu, iesaiņojuma formu un pārraides attālumu, datu centra optiskos moduļus var klasificēt vairākos veidos:
3.1 Klasifikācija pēc likmes
- 1 G/10G moduļi: Izmanto agrīnajos datu centros īslaicīgu pārraidei .
- 25 G/40G moduļi: galvenokārt tiek izmantots servera piekļuves slāņos .
- 100 G/400G moduļi: pašreizējais mainstream, piemērots pamatdatu centriem un 5G transporta tīkliem .
- 800 g/1 . 6t moduļi: nākotnes virziens, atbilst AI skaitļošanas un hiperskalas datu centru prasībām.
3.2 Klasifikācija pēc iepakojuma veida
- SFP/SFP+: Maza formas faktora spraudņu moduļi, kas atbalsta 1g -25 G Rates .
-QSFP+/QSFP28: četrkannu moduļi, kas atbalsta 40G/100G ātrgaitas transmisiju .
-OSFP/QSFP-DD: nākamās paaudzes iepakojums, kas atbalsta 400G/800G ultra-augsti ātrumu .
3.3 Klasifikācija pēc pārraides attāluma
- īsa sasniedzamība (sr,<300m): Uses multimode fiber, suitable for intra-data center connections.
- Long Reach (lr, 10km -40 km): izmanto viena režīma šķiedru Metropolitēna apgabala tīkliem .
- Extended Reach (ER/ZR, >80km): izmanto mugurkaula tīklos un starpdatu centra savienojumos .
4. Datu centra optisko moduļu lietojumprogrammu scenāriji
4.1 Datu centra starpsavienojums:
-Savienojumi starp serveriem un augšdaļas (TOR) slēdžiem (25G/100G) .
- ātrgaitas savstarpēji savienojumi starp serdes slēdžiem (400 g/800g) .
4.2 Mākoņu skaitļošanas un superdatoru centri:
-ātrgaitas datu pārraide liela mēroga izplatītām uzglabāšanas un skaitļošanas kopām .
4.3 5 G Fronthaul/Midhaul/Backhaul:
- Optiskās sakaru saites starp 5G bāzes stacijām (AAU) un galveno tīklu .
4.4
- Komunikācija starp OLT un ONU PON (pasīvā optiskā tīkla) sistēmās .
5. Datu centra optisko moduļu turpmākās attīstības tendences
5 . 1 Lielāks ātrums (800 g/1,6t): palielinās AI un Metaverse, palielinās pieprasījums pēc īpaši augsta joslas platuma.
5 . 2 silīcija fotonika: samazina enerģijas patēriņu un uzlabo integrāciju.
5 . 3 kopā iesaiņotā optika (CPO): integrē optiskos moduļus tieši ar slēdža mikroshēmām, lai samazinātu signāla zudumu.
5 . 4 Zemāks izmaksu un enerģijas patēriņš: efektīvāki moduļa dizaini, ko vada Zaļo datu centra prasības.
6. secinājums
Datu centra optiskie moduļi ir mūsdienu datu centru un komunikāciju tīklu galvenie komponenti, to veiktspēja tieši ietekmē pārraides efektivitāti un tīkla stabilitāti ., attīstoties tehnoloģijai, optiskie moduļi attīstās augstāka ātruma virzienā, zemāka enerģijas patēriņš un lielāka integrācija . turpmākos virzienos, piemēram, Silicon Photonics un CPO, turpinās pārveidot, izmantojot optisko sakaru, kas nodrošina Silicon Photonics un CPO, turpmāka konvertācija, kas nodrošina Silicon Photonics un CPO, turpmāk tiks pārveidota, lai panāktu potenciālu, provizorisku, un CPO, kas nodrošinās Silicon Photonics un CPO, turpmāk, lai sasniegtu potenciālo komunikāciju. Atbalsts 5G, AI un mākoņdatošanai .