چشم انداز: بهترین تکنولوژی اپتیک در سال 2019

400G برای رشد پهنای باند منحصر به فرد در هر شبکه مورد نیاز است

به نظر میرسد ماژولهای Plug-in 100G فقط در دیروز معرفی شدند اما در حال حاضر از برنامههای پیشرو برای بخار استفاده میشوند. 2019 سال زودگذر 400G در سراسر شبکه خواهد بود، برای لینک های کوتاه از قبیل سوئیچ سرور به بالا از رک ها در مراکز داده، اتصالات برگ و ستون در داخل مراکز داده، برای ارتباطات Data Center Interconnection (DCI) و شبکه های مترو DWDM.

اما هیچ راه حل برای یک اندازه مناسب نیست

اگرچه 400G تقریبا به طور همزمان در سراسر شبکه ظاهر می شود، هیچ راه حل برای اندازه یک متن مناسب وجود ندارد. هزینه، قدرت و رد پای هر بیت نیاز به دقت برای هر یک از برنامه ها طراحی شده و نیاز به مجموعه ای متنوع از تکنولوژی ها برای بهینه سازی فاصله و ظرفیت های مختلف را ارائه می دهد. بین مصرف برق، ردیابی و هزینه گیرنده های فرستنده در مقایسه با عملکرد آنها در ظرفیت دسترسی و فیبر، که به هزینه پیوند مربوط می شود، قوی است. به عنوان مثال، یک لینک الکتریکی مس بر پایه کابل های مستقیم اتصال کاپ (DAC) به ترتیب 1 وات بر 100 گرم مصرف می کند و چند دلار هزینه می کند، اما تنها به 3 متر می رسد. در انتهای دیگر طیف گیرنده فرستنده نوری برای حمل و نقل طولانی (چندین هزار کیلومتر) سوختگی تا 30-40W در هر 100 گرم و هزینه های حدود سه مرتبه بیشتر نسبت به لینک مس بالاتر است. یک ارائه دهنده شبکه باید دقت اتصال تکنولوژی را در شبکه خود انتخاب کند. اگر تکنولوژی عملکردی بیش از حد داشته باشد، مجازات می شود که از لحاظ قدرت و هزینه پرداخت شود. با این حال، یک فرستنده گیرنده با عملکرد پایین ممکن است مقیاس پذیری گسترش شبکه های آینده را محدود کند.

فیبر چند حالته (MMF) به طور فزاینده مس را برای سرور های با حجم زیاد به ترازهای TOR جایگزین می کند

سه نوع فناوری اتصال نوری امروزه وجود دارد: چند حالته نوری، تشخیص مستقیم حالت تک حالت و سیگنال نوری منحصر به فرد. فرستنده های چند منظوره نوری می توانند به میزان 2 وات در مصرف برق 100 گرم باشند. آنها مبتنی بر VCSEL هستند که مستقیما مدوله می شوند. فن آوری چند منظوره مبتنی بر VCSEL بسیار مقرون به صرفه است زیرا VCSEL ها می توانند بر روی مقیاس ویفر پردازش و آزمایش شوند و تحرک های تراز اول MMF بسیار فراموش کننده است و اجازه می دهد تکنولوژی بسته بندی کم هزینه باشد. ضعف اصلی MMF کوتاه بودن آنها است - در 400G، معمولا 30-70 متر است، محدود به پراکندگی مودال. پیوندهای چند منظوره می توانند به صورت الیاف موازی باشند، که در آن معمولا ظرفیت 50 گیگابایتی یک فیبر وجود دارد. یا کانال های چندگانه تقسیم شده با طول موج، که در آن 4 خط از 50G برای فیبر وجود دارد، دوم مقدار فیبر را چهار بار کاهش می دهد.

انتظار می رود لینک MMF به "مس جدید" تبدیل شود و بنابراین حجم آنها منفجر خواهد شد. در واقع، اکثر پیوندهای بزرگ در یک مرکز داده بین سرورها و سوئیچ بالا رک است و در حال حاضر، آنها بر اساس کابل های مسی الکتریکی هستند. حجم آنها کوتوله ای از تمام لینک های نوری دیگر در یک مرکز داده است. اما با افزایش سرعت SERDES به 100G، دسترسی به لینک های مس به طور قابل توجهی کاهش می یابد، بنابراین بسیاری از این لینک های با حجم زیاد نیاز به تبدیل شدن به نوری دارند. این انتقال یک فرصت قابل توجه برای تکنولوژی چند منظوره اپتیکال VCSEL را نشان می دهد و در تمامی مراکز داده حتی بیشتر در همه جا قابل استفاده است.

برای لینکهایی که بیش از 100 متر هستند، SiP و InP برای کمترین راه حل هزینه رقابت می کنند

هنگامی که نیاز به گسترش بیش از 100 متر در 400G باشد، اپتیک تک حالت مورد نیاز است. چندین گزینه تکنولوژیکی وجود دارد: سیلیکون فوتونیک (SiP)، لیزر مستقر مدولاسیون (DML) و لیزر خارجی (EML). به طور کلی در انجمن فنی پذیرفته شده است که فرستنده های مبتنی بر SiP برای فیبر موازی مناسب است، با یک خط 100 گیگا هر فیبر، زیرا این تکنولوژی اجازه می دهد تا یک منبع لیزر در میان مولد های چندگانه به اشتراک گذاشته شود، هر کدام یک خط 100G ایجاد می کنند. نقطه شیرین برای راه حل های موازی فیبر تقریبا 500 متری است، اگر چه از لحاظ فنی از SiP می تواند طول بکشد ، هزینه های فیبر موازی شروع به غلبه بر هزینه های فرستنده می شود. برای لینکهایی که باید به 2 کیلومتر یا 10 کیلومتر برسدبنابراین، اکثر ارائه دهندگان شبکه، ترجیح می دهند فیبر دوبلکس را کاهش دهند، و مقدار الیاف چهارگانه را کاهش می دهد. از آنجایی که هر چه چهار یا هشت موج جداگانه در حال حاضر مورد نیاز است، به اشتراک گذاری لیزر توضیح داده شده دیگر گزینه ای نیست و باعث می شود که DML ها و EML ها جذاب باشند. با این حال، راه حل های SiP نیز در این مسابقه رقابت می کنند و هیئت منصفه هنوز در مورد آن چیزی که فناوری در نهایت تسلط پیدا خواهد کرد.

گیرنده های منسجم به برنامه های DCI و مترو تسلط پیدا خواهند کرد

البته، انفجار پهنای باند از طریق DCI، مترو و شبکه های دسترسی نیز موج می زند. این توافق در جامعه فنی است که برای فاصله بیش از 30 کیلومتر و نرخ 100G و بالاتر از تکنولوژی های یکپارچه بهترین ترکیب بین هزینه فرستنده ها و هزینه های فیبر کارخانه است. یکی از مزایای انعطاف پذیری این است که کارخانه فیبر نباید مهندسی شود، زیرا یک فرستنده ی یکپارچه می تواند بیشترین اختلالات انتقال خود را به طور جداگانه خنثی کند. فرستنده های یکپارچه همچنین می توانند پیوندهای بسیار زیانبار را بدون نیاز به تقویت نوری پیاده سازی کنند، و حتی برای شبکه های دسترسی جذاب باشند.

Gigalight برای پخش در همه بخش ها: چند حالته، تک حالت مستقیم تشخیص و منسجم

در سال 2019، Gigalight انتظار می رود که محصولات 400G را در همه جا به فروش برساند. در حال حاضر ماژولهای چندگانه موازی 400G SR8 را نمونه برداری می کنیم ، که تا 100 مین لینک پشتیبانی می کند. برای بلندتر شدن (2 کیلومتر) و فیبر دوبلکس، ماژول های Plug- in 400G FR8 را در نقشه راه داریم. برای اتصالات نوری منسجم ما دارای بالاترین ماژول های نوری یکپارچه، کمترین قدرت منسجم ، مانند 100G CFP-DCO.

فقط آینده، مرز بین چند حالته، تشخیص مستقیم تک حالت و دروغ های انسجام را بیان می کند. فن آوری های جدید قدرتمند مانند سیلیکون فوتونیک، کم قدرت CMOS، فن آوری بسته بندی تراشه های روی شیشه و برنامه های کاربردی با حجم بالا در مراکز داده و شبکه های 5G تلفن همراه وجود دارد که مرزها را در جهت های ناشناخته ای فشار می دهد. روشن است که Gigalight دارای تمام ابزارها و فن آوری های داخلی است تا محصولاتی را ارائه دهند که هزینه و عملکرد رقابتی برای هر یک از نیازهای اتصال نوری در حال ظهور است.

Comparison of Two Parallel Technologies in 200G Optical Modules...