Optik qabul qiluvchining maqsadi nima?

 

Ko'p odamlar "optik qabul qiluvchi" atamasi bilan tanish bo'lmasligi mumkin. Ammo har safar TikTok-ni ko'rganingizda, video qo'ng'iroqlarni amalga oshirganingizda yoki fayllarni bulutli xotirada saqlaganingizda, bu kichik qurilma sahna ortida jimgina ishlaydi.

 

 

Birinchidan, optik qabul qiluvchi nima ekanligini tushunib olaylik

 

Sanoatda odatda "optik modul" deb ataladigan optik qabul qiluvchi, asosan signalni o'zgartiruvchi hisoblanadi.

 

Sizning uy routeringiz, kompaniya kaliti va ma'lumotlar markazi serverlari hammasi elektr signallari bilan ishlaydi. Lekin elektr signallarining katta muammosi bor-ular juda uzoqqa ketmaydi. Mis kabellar bilan 10G signali uzilishdan oldin faqat 30-50 metr masofani bosib o'tishi mumkin va u shovqinlarga juda sezgir; hatto yaqin atrofdagi motor ham muammolarga olib kelishi mumkin.

Optik signallar har xil. Nazariy jihatdan, bitta rejimli tolali optik signallar-bema'ni darajada katta tarmoqli kengligi bilan yuzlab kilometr masofani bosib o'tishi mumkin; inson sochidek yupqa bitta tola bir vaqtning o'zida o'nlab terabaytlik ma'lumotlarni uzatishi mumkin.

Ammo bu erda muammo bor: qurilmalar optik signallarni qayta ishlay olmaydi.

 

 

Shuning uchun bizga "tarjimonlar" sifatida optik modullar kerak:

Yuborayotganda:elektr signallarini optik signallarga aylantirish va ularni tolaga yuborish.

Qabul qilishda:toladagi optik signallarni qurilmalar qayta ishlashi uchun elektr signallariga aylantirish-bu juda oddiy.

 

Ma'lumotlar markazlari - Optik modullarning eng katta iste'molchilari

 

Ba'zi aniq raqamlar bilan boshlaylik. O'tgan yili men Chjanbeydagi yetakchi bulutli provayderning ma'lumotlar markaziga tashrif buyurish imkoniga ega bo'ldim. Operatsion va texnik xizmat ko'rsatish xodimlari menga ularning yagona kampusida 500 000 dan ortiq optik modul borligini va ular har oy turli sabablarga ko'ra bir necha yuztasini almashtirib turishini aytishdi; ehtiyot qismlar omborda kichik tog'lardek to'planib qolgan edi.

Va bu faqat bitta kampus edi. Bir nechta yirik mahalliy ishlab chiqaruvchilarning umumiy soni o'n million optik moduldan osongina oshadi.

 

Nima uchun juda ko'p foydalanish kerak?

Serverga kirish
Bugungi kunda asosiy ma'lumotlar markazlarida har bir server kamida ikkita 25G yoki 100G tarmoq portlari bilan jihozlangan, ularning barchasi optik modullarni talab qiladi. 40 ta serverga ega bo'lgan tokchaga faqat shu server qatlami uchun 80 ta optik modul kerak bo'ladi.

 

Ba'zi odamlar: "Nega faqat qisqa masofalar uchun mis kabellardan foydalanmaslik kerak?"

Darhaqiqat, DAC (Direct Connect Copper Cable) deb nomlangan bunday yechim mavjud, bu haqiqatan ham 3 metr ichida arzon va samarali. Biroq, signalning keskin susayishi tufayli u 3 metrdan uzoqda ishlamaydi. Ma'lumot markazi kabellari kamdan-kam hollarda toza va tartibli bo'ladi; u ko'pincha burilish va burilishlarni o'z ichiga oladi, 5 yoki 10 metr juda keng tarqalgan. Bunday hollarda optik modullar muhim ahamiyatga ega.

 

Orqa miya-Yaproqlar oʻzaro bogʻlanish arxitekturasi

Ko‘pgina yaxshi ma’lumotlar markazlari endi Spine-Leaf arxitekturasidan foydalanadi. Bargli kalitlar serverga kirishni boshqaradi, Spine kalitlari esa sharq-g‘arbiy yo‘nalishdagi trafikni boshqaradi.

Barg va orqa miya orasidagi masofa o'nlab metrdan bir necha yuz metrgacha o'zgarib turadi va odatda 100G yoki undan yuqori, yirik ishlab chiqaruvchilar allaqachon 400G ga o'tishadi.

2024-yil boshidagi LightCounting maʼlumotlariga koʻra, 100G optik modullari maʼlumotlar markazlarini yetkazib berishda hamon eng katta toifa boʻlib qolmoqda, biroq 400G yiliga-yilga- qariyb 80% ga oshib, hayratlanarli darajada oʻsishni boshdan kechirmoqda.

Menimcha, 2025 yilga kelib 400G yangi qurilgan maʼlumotlar markazlari uchun standartga aylanadi.

 

 

Data Center Interconnect (DCI)

 

Yirik kompaniyalarda odatda shaharda bir nechta maʼlumotlar markazlari mavjud boʻlib, ular maʼlumotlarni sinxronlashtirish va falokatlarni tiklash uchun yuqori-tezlikda ulanishni talab qiladi.

Xuddi shu shahar ichidagi DCI masofalari odatda 10-80 kilometrni tashkil qiladi. Ilgari ushbu stsenariy uchun 100G LR4 va ER4 ishlatilgan, ammo hozir 400G ZR tobora ko'proq qabul qilinmoqda. ZR kogerent optik modul bo'lib, 80 kilometr yoki undan ham uzoqroq masofalarda ishlashga qodir, bir to'lqin uzunligi 400G bo'lib, u juda kuchli.

 

O'tgan yili mijoz bir-biridan 60 kilometr masofada joylashgan ikkita ma'lumot markazlari o'rtasida 400G to'g'ridan-to'g'ri ulanishni o'rnatmoqchi edi. Dastlab, reja bir necha million yuanga tushadigan an'anaviy DWDM uskunasidan foydalanish edi. Keyinchalik ular 400G ZR optik modullari bilan to'g'ridan-to'g'ri ulanishga o'tdilar, bu esa xarajatlarni yarmidan ko'proq qisqartirdi va texnik xizmat ko'rsatishni sezilarli darajada soddalashtirdi. Bu texnologik taraqqiyotning afzalliklaridan dalolat beradi.

 

AI klasterlari - so'nggi paytlarda eng qizg'in tendentsiya

 

Katta{0}}oʻlchovli modellar soʻnggi ikki yil ichida mashhur boʻlib ketdi va oʻquv klasterlari uchun tarmoq oʻtkazish qobiliyatiga qoʻyiladigan talablar shunchaki aqldan ozgan.

NVIDIA-ning DGX H100 serveri, har bir mashinada 8 ta GPU va har bir GPU 400G Ethernet porti bilan jihozlangan, har bir mashina uchun sakkizta 400G optik modul talab qilinadi. O'n minglab GPUlar klasterini o'rnatish optik modullar uchun astronomik xarajatlarga olib keladi.

Mish-mishlarga ko'ra, yirik ishlab chiqaruvchi 800G optik modul ishlab chiqarish quvvatini ta'minlash uchun o'z yetkazib beruvchilariga yuzlab millionlarni oldindan to'lagan.

Shaxsan men sun'iy intellektga bo'lgan talab juda tez paydo bo'lganini va optik modul ta'minot zanjiri doimiy ravishda qattiq ekanligini his qilaman. Eng to'g'ridan-to'g'ri dalil shundaki, bu yil bir nechta etakchi optik modul ishlab chiqaruvchilarning aktsiyalari narxi keskin ko'tarildi.

Telekommunikatsiya operatori tarmoqlari optik modullar uchun an'anaviy bozor hisoblanadi. Ma'lumotlar markazlari kabi "sexy" bo'lmasa-da, ularning ko'lami barqaror.

 

5G transport tarmog'i

 

5G tayanch stantsiyalari uchta darajaga bo'lingan: AAU, DU va CU. Ularning orasidagi bog'lanishlar fronthaul, midhaul va backhaul deb ataladi.

Fronthaul (AAU dan DU gacha) ko'pincha 25G optik modullardan foydalanadi, masofalar odatda 20 kilometrdan oshmaydi. Ushbu segment eCPRI protokolidan foydalangan holda kechikish va sinxronizatsiya uchun juda yuqori talablarga ega va optik modullar ham ba'zi maxsus talablarga ega. O'tgan yili viloyat uyali aloqa operatori bilan 5G fronthaul loyihasida ular optik modullarning kechikish sinoviga juda qattiq rioya qilishdi; haddan tashqari kechikish tufayli bir nechta partiyalar qaytarildi. Telekom loyihalarida sifat nazorati juda muhim.

Midhaul va backhaul yuqori tezlikka ega optik modullardan foydalanadi, jumladan 50G va 100G va ancha uzoq masofalarda, potentsial o'nlab kilometrlarda.

5G tarmog‘ini joriy etishning eng yuqori cho‘qqisi o‘tib ketdi, lekin 6G-oldindan izlanishda, shuning uchun keyinroq ham imkoniyatlar mavjud.

 

Metropolitan hududi tarmoqlari (MAN) va magistral tarmoqlar

 

Metropoliten tarmoqlari (MAN) asosan shahar ichidagi tashuvchilar tomonidan boshqariladigan, turli kirish trafigini jamlagan va magistral tarmoqqa jo'natadigan tarmoqlardir.

Magistral tarmoq deyarli barcha internet trafigini olib oʻtuvchi shaharlar va viloyatlarni qamrab olgan uzoq{0}}masofaviy uzatish tarmogʻidir. Magistral tarmoqlar DWDM tizimlaridan foydalanishi kerak, ular har bir to'lqin uzunligi 100G yoki 400G da ishlaydigan o'nlab yoki hatto yuzlab to'lqin uzunliklarini bitta optik tolaga to'playdi.

Ushbu sohada ishlatiladigan optik modullar texnologik jihatdan eng ilg'or, birinchi navbatda kogerent optik modullardir va qimmat; bitta modul osongina o'n minglab yuanga tushishi mumkin. Ochig'ini aytganda, magistral tarmoq biznesi yuqori foyda marjasiga ega, ammo hajmi kichik va mijozlar bazasi bir nechta tashuvchilar bilan cheklangan, bu munosabatlarni hal qiluvchi ahamiyatga ega.

 

Korxona tarmoq optik moduliga talablar

 

Kampus tarmog'i

Biroz kattaroq kompaniyalar, albatta, ofis binolari o'rtasida optik tolali kabellarni o'tkazishlari kerak bo'ladi. Men ko'rgan eng ekstremal misol - bu avtomobil zavodi kampusi tarmog'i. Zavod maydoni shunchalik kattaki, ba'zi binolar bir-biridan uch yoki to'rt kilometr masofada joylashgan bo'lib, 10G LR yoki hatto ER optik modullarini talab qiladi.

Korxona mijozlari odatda narxga- sezgir. Asl uskuna ishlab chiqaruvchisi (OEM) optik modullari juda qimmat, shuning uchun ko'pchilik uchinchi tomon{2}}mos keladigan modullarni tanlaydi. Ishonchli yetkazib beruvchini topsangiz, mos modullar odatda muammosiz ishlaydi. Biroq, istisnolar mavjud. Ayrim yirik davlat korxonalari va moliya institutlari xarid qilish jarayonlarida OEM modullaridan ikki yoki uch baravar qimmatroq bo'lsa ham foydalanishni talab qiladi. Muvofiqlik talablari mavjud; uni aylanib o'tishning iloji yo'q.

 

Saqlash tarmoqlari

Korporativ ma'lumotlar markazlarida serverlar va saqlash qurilmalarini o'zaro ulash uchun optik modullar ham kerak.

Saqlash tarmoqlari uchun ikkita asosiy tizim mavjud: Fiber Channel (FC) va Ethernet. FC eski protokoldir, ammo barqarorligi va ishonchliligi tufayli u hali ham moliya va sog'liqni saqlash kabi sohalarda keng qo'llaniladi.

FC optik modullarining o'ziga xos xususiyatlari bor: 8G, 16G va 32G FC va ularni Ethernet optik modullari bilan almashtirib bo'lmaydi. So'nggi yillarda NVMe{4}}oF protokoli xotira trafigini tashish uchun Ethernetdan foydalangan holda mashhurlikka erishdi va FCning bozor ulushi asta-sekin pasayib bormoqda. Biroq, bu jarayon juda sekin bo'ladi, chunki mavjud bozor juda katta.

 

Optik modullarning boshqa ilovalari

 

Sanoat stsenariylari

Zavod muhiti qattiq, elektromagnit parazitlarning yuqori darajasi va haroratning keskin o'zgarishi, oddiy optik modullar bunga bardosh bera olmaydi. Sanoat{1}}sinfdagi optik modullar -40 darajadan +85 darajagacha bo'lgan ish harorati oralig'ini, shuningdek, tebranish va zarba qarshiligini talab qiladi. Narxlari oddiy optik modullarga qaraganda ancha yuqori, ammo sanoat mijozlari qo'shimcha xarajatlar haqida tashvishlanmaydi; barqarorlikni birinchi o'ringa qo'yadilar.

Po'lat zavodi loyihasida ishlaydigan bir do'stim menga oddiy kalitlarni portlash pechlari yaqinidagi tarmoq uskunalari uchun ishlatish mumkin emasligini aytdi; ular sanoat darajasidagi optik modullarga ega-sanoat darajasidagi uskunalardan foydalanishlari kerak, aks holda tarmoq qizib ketadi va ishdan chiqadi.

 

Radioeshittirish va televideniye

Televizion stantsiyalar, shuningdek, ichki video signallarini uzatish uchun optik modullardan foydalanadilar, ammo protokol biroz boshqacha; Bu Fiber orqali SDI.

4K va 8K ultra{2}}yuqori{3}}tarifli signallar juda katta tarmoqli kengligiga ega va siqish kechikishni keltirib chiqaradi, bu esa jonli efir uchun qabul qilinishi mumkin emas. Shu sababli, radioeshittirish sanoati optik modullarning o'tkazish qobiliyatiga juda yuqori talablarni qo'yadigan siqilmagan uzatishdan foydalanadi.

 

Harbiy va maxsus ilovalar

Harbiy optik modullar butunlay boshqacha dunyo bo‘lib, turli qattiqlashuv va sertifikatlarni talab qiladi, narxi ham mutlaqo boshqa ligada-baxtsiz qimmat. Aniq tafsilotlarni oshkor qilish qulay emas, biroq qisqasi, texnik to‘siqlar juda yuqori va bu sohaga kirishi mumkin bo‘lgan o‘yinchilar ko‘p emas.

 

Optik modulni qanday tanlash mumkin?

 

Ko'p foydalanishni muhokama qilganingizdan so'ng, haqiqiy ishda optik modulni qanday tanlash mumkin?

 

Birinchidan, masofani tushuning

Optik modullarni tanlashda bir oz chegara qoldiring. Misol uchun, agar o'lchangan masofa 800 metr bo'lsa, tanlash

DR (500 metrli spetsifikatsiya) albatta etarli emas; FR dan foydalanishingiz kerak.

 

Ikkinchidan, tola turini tasdiqlang

Ko‘p rejimli optik modullar faqat ko‘p rejimli tola bilan, bir{0}}rejimli optik modullar esa faqat bitta rejimli tolali- bilan ishlatilishi mumkin. Agar siz noto'g'ri turni tanlasangiz, modul yonmaydi.

Multimode tolasi bir nechta navlarga ega: OM1, OM2, OM3, OM4 va OM5. Baho qanchalik baland bo'lsa, qo'llab-quvvatlanadigan masofa shunchalik uzoq bo'ladi. Hozirgi vaqtda OM3 va OM4 asosiy oqim hisoblanadi. Yagona{9}}rejimli tola asosan G.652 hisoblanadi, shuning uchun model haqida tashvishlanishingiz shart emas.

 

Uchinchidan, qurilma mosligini tekshiring

Optik modullar MSA standartiga ega bo'lsa-da, turli xil uskunalar ishlab chiqaruvchilari hali ham turli usullarni qo'llaydilar, shuning uchun hammasi ham mos kelmasligi kerak. Cisco va Huawei uskunalarida uchinchi tomon optik modullari-koʻproq cheklovlar mavjud va baʼzilari tanib olish uchun-buyruqlar qatorini kiritishni talab qiladi. Arista va Mellanoks nisbatan ochiqroq. Xavfsiz tomonda bo'lish uchun etkazib beruvchidan uni maqsadli qurilmada sinab ko'rganligini so'rang. Asosiy mos keladigan optik modul ishlab chiqaruvchilari odatda moslik ro'yxatiga ega.

 

To'rtinchidan, quvvat sarfiga e'tibor bering

Yuqori{0}}tezlikdagi optik modullar tobora ko‘proq quvvat sarflamoqda. 400G DR4 moduli 8-10 Vt quvvat sarflaydi, 400 G ZR moduli esa 15-20 Vtga yetishi mumkin.

Agar barcha optik modullar kalitga o'rnatilgan bo'lsa, umumiy quvvat iste'moli bir necha yuz vatt bo'lishi mumkin, bu esa issiqlik tarqalishiga qiyinchilik tug'diradi. Ma'lumotlar markazining sovutish tizimini ortiqcha yuklamaslik uchun buni dizayningizga kiritishni unutmang.

 

800G modullari hozirda yuqori talabga ega, ba'zi modellarda yetkazib berish muddati uch oydan to'rt oygacha. Agar loyiha qattiq jadvalga ega bo'lsa, etkazib berishni oldindan ta'minlash juda muhimdir.

 

Optik modullarda nosozliklarni bartaraf etish

 

Bog'lanish

Eng oddiyidan boshlang: optik modul xavfsiz tarzda ulanganmi? Optik tolali kabel to'g'ri ulanganmi? Kulmang, ba'zi odamlar, aslida, optik tolali kabelni ulashda "chertish" ovozini eshitmaydilar va u bo'lmasa, u to'g'ri ulangan deb o'ylashadi. Keyin tolaning polaritesini tekshiring. Ikkita{2}}tolali ulanishlar uchun transmitter (Tx) qabul qilgichga (Rx) ulangan bo'lishi kerak; ularni teskari ulash uning yonib ketishini oldini oladi. Agar u hali ham ishlamasa, optik modullardan biri noto'g'ri yoki yo'qligini bilish uchun uzatish va qabul qilish quvvatini o'lchash uchun optik quvvat o'lchagichdan foydalaning.

 

Xatolar yoki paket yo'qolishi:

 

Tolaning qaysi segmenti noto'g'ri ekanligini ko'rish uchun havolani kuzatib boring. Muammoni hali ham topa olmasangiz, bartaraf etish jarayonidan foydalanib, optik modul, tola yoki portni-o‘zgartirib ko‘ring.

 

Keling, ba'zi texnologiya tendentsiyalari haqida gapiraylik

 

 

800G va 1.6T:

 

Silikon fotonik texnologiyasi

Silikon fotonikasi ko'p yillar davomida hayratlanarli.

Ochig'ini aytsam, shaxsan o'ylaymanki, u bozorda-o'tib ketgan. Nazariy jihatdan, silikon fotonikasi xarajatlarni kamaytirishi va integratsiyani oshirishi mumkin, ammo haqiqiy ommaviy ishlab chiqarishda rentabellik masalalari to'liq hal qilinmagan. Bundan tashqari, kremniy{3}}asosli materiallardan lazer ishlab chiqarishda foydalanish mumkin emas; ular hali ham III-V guruh materiallari bilan aralashtirilishi va birlashtirilishi kerak.

Albatta, bu faqat mening fikrim; sanoatda ko'pchilik rozi emas. Intel va Cisco kremniy fotonikasini jiddiy targ'ib qilmoqda va ularning sabablari bo'lishi kerak.

 

CPO (Ko-paketli optika)

Ushbu kontseptsiya yanada radikaldir: u to'g'ridan-to'g'ri optik dvigatel va kommutatsiya chipini birlashtiradi. Afzallik - quvvat sarfini sezilarli darajada kamaytirish va tarmoqli kengligi zichligini oshirish. Kamchilik shundaki, optik modulni alohida-alohida almashtirish mumkin emas; agar biri muvaffaqiyatsiz bo'lsa, butun taxtani almashtirish kerak bo'lishi mumkin.

Google va Meta kabi yirik kompaniyalar CPO-ni jiddiy targ'ib qilmoqdalar va 2025 yoki 2026-yillarda amalda joylashtirilishi kutilmoqda. Biroq, uning asosiy oqimga aylanishi hali ham noma'lum. Texnik xizmat ko'rsatish bo'yicha hamkasblar CPO dan qo'rqishadi: agar u muvaffaqiyatsiz bo'lsa, uni qanday almashtirish kerak? Butun tizimni ishdan chiqarish kerakmi?

 

Nihoyat

 

Asosiy g'oya oddiy: optik qabul qiluvchilar zamonaviy aloqa tarmoqlarining asosi bo'lib, juda keng ilovalarga ega.

Uyingizdagi keng polosali ONU-dan telekommunikatsiya operatorlarining magistral tarmog'iga; korporativ ofis tarmoqlaridan gipermiqyosdagi ma'lumotlar markazlarigacha; 5G tayanch stansiyalaridan tortib AI oʻquv klasterlarigacha-optik modullar hamma joyda mavjud.

Bu sanoat jozibali emas va texnik to'siqlar chip sanoatidagi kabi qo'rqinchli emas, lekin uning kuchi barqaror va uzluksiz o'sishidadir. AI to'lqini sanoatga sezilarli turtki berdi. Agar siz tarmoq muhandisi, ma'lumotlar markazi operatsiyalari bo'yicha muhandis bo'lsangiz yoki oddiygina aloqa sohasiga qiziqsangiz, optik modullarni o'rganishga biroz vaqt sarflash, albatta, arziydi. Bu sohada qancha uzoq ishlasangiz, buni shunchalik qadrlaysiz.