انواع فرستنده و گیرنده فیبر نوری برای کاربردها تولید می شوند

 

 

انواع فرستنده و گیرنده فیبر نوری برای برآوردن نیازهای کاربردی خاص از جمله فاصله انتقال، نرخ داده، پروتکل شبکه و شرایط محیطی تولید می شوند. فاکتورهای مختلف فرستنده گیرنده مانند SFP، QSFP و OSFP برای موارد استفاده متمایز طراحی شده اند-از اتصالات مرکز داده کوتاه-در طول موج 850 نانومتر تا پیوندهای مخابراتی طولانی-در 1550 نانومتر.

بازار فرستنده گیرنده های نوری در سال 2025 به 14.7 میلیارد دلار رسید و پیش بینی می شود تا سال 2032 به 42.5 میلیارد دلار افزایش یابد که عمدتاً ناشی از گسترش مرکز داده و استقرار 5G است. این رشد نشان می دهد که چگونه سازندگان به طور مداوم طرح های فرستنده گیرنده را برای مطابقت با نیازهای شبکه در حال تحول تطبیق می دهند.

 

 

برنامه{0}}رویکرد تولید محور

 

سازندگان فرستنده و گیرنده محصولات را خودسرانه تولید نمی کنند. هر نوع فرستنده و گیرنده فیبر نوری از نیازمندی های شبکه خاصی بیرون می آید که ویژگی های نوری، مصرف برق، ضریب شکل و ساختار هزینه را مشخص می کند.

مراکز داده 61 درصد از تقاضای فرستنده گیرنده نوری در سال 2024 را تشکیل می دهند، آنها را به محرک اصلی نوآوری فرستنده گیرنده تبدیل می کند. این امکانات به فرستنده‌های مختلف برای نقش‌های مختلف نیاز دارند: ماژول‌های کوتاه-دسترسی سرورها را در رک‌ها متصل می‌کنند، فرستنده گیرنده‌های متوسط-لایه‌های تجمع پیوند، و اپتیک‌های منسجم طولانی{3}}ارتباط مرکز داده را در سراسر مناطق شهری امکان‌پذیر می‌سازد.

شبکه‌های مخابراتی فرستنده‌های گیرنده را برای محدودیت‌های مختلف بهینه‌سازی می‌کنند. ارائه‌دهندگان خدمات به ماژول‌هایی نیاز دارند که در برابر محیط‌های خشن در فضای باز مقاومت کنند و در عین حال یکپارچگی سیگنال را بیش از 80-120 کیلومتر حفظ کنند. شبکه های سازمانی مقرون به صرفه بودن و سازگاری با زیرساخت های موجود را در اولویت قرار می دهند.

رویکرد تولید بسته به کاربرد متفاوت است. گیرنده‌های مرکز داده با حجم بالا-از فوتونیک سیلیکونی برای دستیابی به صرفه‌جویی در مقیاس استفاده می‌کنند. فرستنده و گیرنده های مخابراتی در مسافت طولانی از پردازش سیگنال دیجیتال پیچیده برای تشخیص منسجم استفاده می کنند. کاربردهای صنعتی به طرح‌های ناهمواری نیاز دارند که برای محدوده دمایی -40 درجه تا +85 درجه درجه بندی شده باشند.

 

انواع فرستنده گیرنده مرکز داده

 

معماری مدرن مرکز داده موجب تکامل مستمر در انواع فرستنده گیرنده می‌شود، با بارهای کاری هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی که پذیرش ماژول‌های{0}}سرعت بالاتر را تسریع می‌کند.

کوتاه-دسترسی به ماژول‌ها برای اتصال رک-به-راک

گیرنده های چند حالته که در طول موج 850 نانومتر کار می کنندبر ارتباطات کوتاه{0}}در مراکز داده تسلط داشته باشید. این ماژول ها از طریق فیبر چند حالته OM3 یا OM4 برای فواصل تا 300-400 متر، با استفاده از لیزرهای عمودی-سطح ساطع کننده حفره (VCSEL) که هزینه بسیار کمتری نسبت به لیزرهای بازخورد توزیع شده مورد نیاز برای مسافت های طولانی تر دارند، ارسال می کنند.

فرم فاکتور SFP28 پیوندهای اترنت 25 گیگابیتی را مدیریت می کند، در حالی که QSFP28 چهار کانال 25G را برای ارائه توان عملیاتی 100G جمع می کند. برای استقرارهای جدیدتر، ماژول‌های QSFP56 ظرفیت 200G را با استفاده از چهار خط 50G با مدولاسیون PAM4{10}}تکنیکی ارائه می‌کنند که به‌جای 1 بیت سنتی، 2 بیت را در هر نماد رمزگذاری می‌کند و به طور موثر ظرفیت را بدون افزایش نرخ باود دو برابر می‌کند.

ماژول های OSFP 800G به سرعت در حال پذیرش برای خوشه های آموزشی هوش مصنوعی هستند.. این فرستنده‌ها از هشت خط نوری موازی استفاده می‌کنند که هر کدام با سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه کار می‌کنند تا سرورهای GPU را به هم متصل کنند که ترافیک عظیم شرق-غربی را تولید می‌کنند. اپراتورهای فرامقیاس مانند گوگل و متا بیش از 5 میلیون ماژول 800G DR8 را در سال 2024 به کار گرفتند که پیش بینی می شود محموله ها در سال 2025 60 درصد افزایش یابد.

نام SR8 عملکرد کوتاه-دسترسی روی فیبر چند حالته، معمولاً تا 100 متر را نشان می‌دهد. ماژول‌های DR8 با استفاده از فیبر تک حالته و حفظ معماری اپتیک موازی، این را تا 500 متر گسترش می‌دهند. این مشخصات مهم هستند زیرا یک رک هوش مصنوعی با 16 پردازنده گرافیکی می‌تواند 400+ گیگابیت بر ثانیه ترافیک بین سرور{10}} را فشار دهد و در پیوندهای قدیمی 100G گلوگاه ایجاد کند.

فرستنده‌های گیرنده حالت متوسط-تک رسیدن{{1}

گیرنده های فیبری تک حالته{0}در طول موج 1310 نانومترشکاف دسترسی متوسط ​​بین 500 متر و 10 کیلومتر را پر کنید. این ماژول‌ها غلاف‌های مختلف را در محوطه‌های مراکز داده بزرگ به هم متصل می‌کنند یا امکانات مجاور را به هم متصل می‌کنند.

فرستنده گیرنده 400G QSFP-DD FR4 نمونه ای از این دسته است. از چهار طول موج مالتی پلکس شده روی یک جفت فیبر دوبلکس استفاده می کند که هر طول موج آن 100G است. این رویکرد چندگانه تقسیم طول موج، تعداد فیبر را در مقایسه با نوری موازی کاهش می‌دهد-که برای تاسیسات موجود که در دسترس بودن فیبر محدود است، حیاتی است.

اپتیک قابل اتصال خطی (LPO) نشان دهنده تغییر قابل توجهی در معماری فرستنده گیرنده است. برخلاف فرستنده‌های{1}}سنتی که از تراشه‌های DSP برای تمیز کردن و تغییر شکل سیگنال‌ها استفاده می‌کنند، ماژول‌های LPO سیگنال‌های آنالوگ را مستقیماً به DSP دستگاه میزبان ارسال می‌کنند. این کار مصرف انرژی را 30-40 درصد کاهش می‌دهد و تأخیر کمتر از 1 میکروثانیه{6}} ضروری برای بارهای کاری استنتاج هوش مصنوعی که نیاز به پاسخ‌های بلادرنگ دارند را کاهش می‌دهد.

ساخت این فرستنده‌های گیرنده به تحمل‌های تراز اپتیکال دقیق‌تر و دیودهای لیزری با کیفیت‌تر-برای جبران عدم زمان‌بندی مجدد سیگنال نیاز دارد. هزینه-معادل انرژی به نفع LPO برای مراکز داده با قابلیت پردازش سمت میزبان{3} کافی است.

فرستنده‌های گیرنده منسجم طولانی-دسترسی

گیرنده های نوری منسجمبا استفاده از قالب‌های مدولاسیون پیشرفته مانند DP{1}}QPSK (کلیدینگ فاز تغییر فاز چهار قطبی دوگانه) یا 16-QAM، انتقال داده را در بیش از 80+ کیلومتر بدون تقویت نوری فعال کنید.

استاندارد 400ZR که توسط انجمن نوری Internetworking تائید شده است، اپتیک های منسجم را در فرم فاکتورهای QSFP{1}}DD سازگار با سوئیچ های اترنت استاندارد بسته بندی می کند. این ماژول‌ها 400G را روی 80-120 کیلومتر فیبر تک حالته در طول موج 1550 نانومتر انتقال می‌دهند، جایی که فیبر نوری حداقل تضعیف را نشان می‌دهد.

اتصال به مرکز داده باعث تسریع پذیرش 400ZR می شود. ارائه‌دهندگان ابری که تجهیزات انتقال نوری اختصاصی را با فرستنده‌های گیرنده منسجم قابل اتصال مستقیماً در مسیریاب‌ها جایگزین کردند، به زمان‌های استقرار 60 درصد سریع‌تر دست یافتند و نیاز به شاسی DWDM جداگانه را از بین بردند. انتقال از روی برد به ماژول‌های منسجم قابل اتصال، رشد پیش‌بینی ماژول‌های 800ZR را در سال‌های 2026-2027 تسریع کرد.

ساخت فرستنده‌های گیرنده منسجم شامل یکپارچه‌سازی DSP‌های کوچک‌شده با قابلیت پردازش فرمت‌های مدولاسیون پیچیده، تعدیل‌کننده‌های-پهنای باند بالا، و لیزرهای نوسان‌گر محلی است. پیچیدگی فنی توضیح می دهد که چرا ماژول های منسجم 5 تا 8 برابر بیشتر از اپتیک های خاکستری معادل قیمت دارند، اگرچه قیمت ها بین سال های 2023 و 2025 با افزایش حجم تولید، 40 درصد کاهش یافت.

 

فرستنده های شبکه مخابراتی

 

شبکه های ارائه دهنده خدمات به انواع فرستنده و گیرنده فیبر نوری نیاز دارند که برای قابلیت اطمینان، دسترسی گسترده و سازگاری پروتکل در میان فروشندگان تجهیزات مختلف بهینه شده باشند.

فرستنده و گیرنده DWDM برای ستون فقرات-با ظرفیت بالا

فرستنده و گیرنده های چندگانه تقسیم طول موج متراکمحامل های مخابراتی را قادر می سازد تا کانال های 80+ را بر روی یک جفت فیبر، با هر کانال در یک طول موج منحصر به فرد با فاصله 50 گیگاهرتز یا 100 گیگاهرتز، انتقال دهند. این رویکرد ظرفیت فیبر را بدون استقرار کابل های جدید چند برابر می کند.

فرستنده‌های DWDM باید پایداری طول موج بسیار دقیق-معمولاً در محدوده ± 2.5 گیگاهرتز فرکانس شبکه ITU حفظ کنند. مکانیسم‌های کنترل دما و قفل‌های طول موج تضمین می‌کنند که لیزر علی‌رغم تغییرات دمای محیط از -5 درجه تا +70 درجه در کابینت‌های فضای باز، روی کانال باقی می‌ماند.

فاکتورهای شکل 10G XFP و SFP+ تا سال 2020 بر استقرار DWDM غالب بودند، اما شرکت‌های مخابراتی اکنون ماژول‌های منسجم 100G CFP2 و 400G QSFP-DD را برای مسیرهای مترو و-راه‌های طولانی مستقر می‌کنند. این ماژول‌های{9}}با ظرفیت بالاتر در مقایسه با سیستم‌های 10G هزینه‌های حمل و نقل هر بیت را 60 تا 70 درصد کاهش می‌دهند در حالی که فضای قفسه و توان مشابهی مصرف می‌کنند.

تولیدکنندگان فرستنده و گیرنده های DWDM با طول موج{0}قابل تنظیم و ثابت تولید می کنند. ماژول های قابل تنظیم از هر طول موج ITU در محدوده خود پشتیبانی می کنند، مدیریت موجودی را ساده می کند اما 2{3}}3 برابر بیشتر از معادل های طول موج ثابت- هزینه دارد. ارائه دهندگان خدمات معمولاً فرستنده های قابل تنظیم را در هاب های شبکه و ماژول های طول موج ثابت را در سایت های مشتری مستقر می کنند.

فرستنده و گیرنده 5G Fronthaul و Backhaul

اتصال به ایستگاه پایه 5Gنیازهای فرستنده گیرنده جدیدی را ایجاد کرد که تأخیر کم، زمان بندی قطعی و سخت شدن محیط در فضای باز را ترکیب می کند. پیوندهای Fronthaul که واحدهای رادیویی 5G را به پردازنده‌های باند پایه متصل می‌کنند، از پروتکل‌هایی مانند eCPRI استفاده می‌کنند که بودجه‌های تأخیر سختی را زیر 100 میکروثانیه اعمال می‌کنند.

گیرنده‌های BiDi (دو طرفه) با استفاده از طول‌موج‌های مختلف-معمولاً 1270 نانومتر برای ارسال و 1330 نانومتر برای دریافت، روی یک فیبر واحد ارسال و دریافت می‌کنند، یا برعکس. این رویکرد الزامات فیبر را برای اتصالات سایت سلولی به نصف کاهش می‌دهد و هزینه‌های نصب را در مناطق محدود{4} فیبر کاهش می‌دهد.

ضریب فرم 25G SFP28 BiDi برای 5G fronthaul استاندارد شد و ظرفیت کافی برای یک سایت سلول سه بخش- فراهم می‌کند و در عین حال اندازه فشرده را برای استقرار سلول‌های کوچک حفظ می‌کند. این فرستنده‌ها از فیلترهای WDM برای جدا کردن طول موج‌های ارسال و دریافت بر روی فیبر یکسان بدون تداخل استفاده می‌کنند.

فرستنده‌های صنعتی مقاوم-با درجه عملکرد -40 تا +85 درجه برای دکل‌های سلولی و کابینت‌های فضای باز ضروری هستند. فرستنده‌های استاندارد تجاری-درجه از 0 درجه تا +70 درجه کار می‌کنند که برای نصب در معرض ناکافی است. محدوده دمایی طولانی‌تر به دیودهای لیزری با کیفیت بالاتر، مدیریت حرارتی اضافی، و پوشش‌های منسجم برای جلوگیری از نفوذ رطوبت نیاز دارد.

 

برنامه های کاربردی شبکه سازمانی

 

شبکه‌های سازمانی الزامات عملکرد را در برابر محدودیت‌های بودجه متعادل می‌کنند، و تقاضا برای انواع فرستنده گیرنده{0}بهینه‌شده با سازگاری گسترده در میان فروشندگان تجهیزات را افزایش می‌دهد.

فرستنده شبکه پردیس

استقرار اترنت گیگابیتدر شبکه‌های پردیس سازمانی عمدتاً به فرستنده‌های SFP (فرم کوچک-قابل اتصال فاکتور) متکی است. ماژول 1000BASE-SX روی فیبر چند حالته برای فواصل تا 550 متر در 850 نانومتر کار می‌کند که برای ایجاد-به-اتصالات در محوطه‌های شرکتی کافی است.

برای بازه‌های طولانی‌تر بین 2-10 کیلومتر، شرکت‌ها ماژول‌های 1000BASE-LX را که در 1310 نانومتر بر روی فیبر تک حالته کار می‌کنند، مستقر می‌کنند. این فرستنده گیرنده ها 50 تا 100 دلار در مقایسه با 20 تا 40 دلار برای معادل های چند حالته قیمت دارند، اما سرمایه گذاری زیرساخت فیبر بر کل هزینه های پروژه برای مسافت های بیش از 1 کیلومتر غالب است.

فرستنده‌های مسی SFP (1000BASE-T) مهاجرت انعطاف‌پذیر از زیرساخت‌های مسی به فیبر را امکان‌پذیر می‌کنند. این ماژول‌ها به کابل‌کشی استاندارد Cat5e/Cat6 متصل می‌شوند و به شرکت‌ها این امکان را می‌دهند که از کارخانه‌های مس موجود در حین آماده‌سازی برای ارتقای فیبر نهایی استفاده کنند. محدودیت های رابط الکتریکی به 100 متر می رسد و مصرف برق را به 1.5 وات در مقابل 0.5 وات برای SFP های نوری افزایش می دهد.

پذیرش اترنت 10 گیگابیتی در طی سال‌های 2024-2025 تسریع شدهمانطور که سازمان ها شبکه ها را برای پشتیبانی از همکاری ویدیویی و عملکرد برنامه های ابری ارتقا دادند. فرم فاکتور SFP+ همان ردپای فیزیکی گیگابیتی SFP را حفظ می‌کند در حالی که از نرخ داده‌ای 10 برابر بالاتر پشتیبانی می‌کند و امکان ارتقای زیرساخت‌های سوئیچ شبکه را می‌دهد.

فرستنده و گیرنده های شبکه منطقه ذخیره سازی

فرستنده و گیرنده کانال فیبرآرایه های ذخیره سازی را به سرورهای برنامه در مراکز داده سازمانی متصل کنید. این ماژول‌ها از پروتکل‌های کانال فیبر 8G، 16G و 32G پشتیبانی می‌کنند و 32G برای استقرار جدید در سال 2024 استاندارد می‌شود.

فرستنده‌های کانال فیبر با ماژول‌های اترنت از نظر ویژگی‌های خاص پروتکل{0}}شان متفاوت هستند. آنها اعتبارات بافر را برای کنترل جریان ترکیب می کنند، از سطوح خدمات کلاس 2 و کلاس 3 پشتیبانی می کنند و امنیت منطقه بندی را در سطح سخت افزار پیاده سازی می کنند. این تفاوت‌های پروتکل از استفاده از فرستنده‌های اترنت در برنامه‌های کانال فیبر علیرغم عوامل شکل و طول موج‌های مشابه جلوگیری می‌کند.

فرم فاکتور SFP+ کانال فیبر 8G و 16G را کنترل می کند، در حالی که SFP28 از نرخ 32G پشتیبانی می کند. مدیران ذخیره‌سازی از فرستنده‌های گیرنده با تشخیص گسترده (مانیتورینگ نوری دیجیتال) برای ردیابی توان دریافتی، توان انتقال، دما، ولتاژ و جریان بایاس لیزری استفاده می‌کنند. این معیارها جایگزینی فعال را قبل از اینکه خرابی بر حجم کاری تولید تأثیر بگذارد، امکان پذیر می کند.

سازگاری چند فروشنده، شبکه های ذخیره سازی را بیشتر از محیط های اترنت به چالش می کشد. فروشندگان بزرگ ذخیره سازی کدگذاری اختصاصی را در EEPROM های فرستنده گیرنده اجرا می کنند که از عملکرد ماژول های شخص ثالث- جلوگیری می کند. این قفل فروشنده-هزینه های فرستنده و گیرنده را تا 300-500 درصد در مقایسه با معادل های عمومی افزایش می دهد، اگرچه برخی از شرکت ها با موفقیت فرستنده گیرنده های شخص ثالث کدگذاری شده را که رفتار OEM را تقلید می کنند، مستقر می کنند.

 

 

فرستنده و گیرنده های کاربردی تخصصی

 

برخی از برنامه های کاربردی انواع فرستنده گیرنده فیبر نوری با ویژگی های فراتر از الزامات استاندارد ارتباطات داده را می طلبند.

ماژول های محیط صنعتی و سخت

پروتکل های اترنت صنعتیمانند PROFINET و EtherNet/IP به فرستنده‌های گیرنده نیاز دارند که در برابر شرایط کف کارخانه از جمله لرزش، تداخل الکترومغناطیسی و دمای شدید مقاومت کنند. این ماژول‌ها دارای محفظه‌های مکانیکی قوی، محافظ EMI پیشرفته، و اجزای درجه صنعتی-با میانگین زمان بین خرابی‌ها 100،000+ ساعت هستند.

مقاومت شیمیایی برای فرستنده گیرنده هایی که در نزدیکی فرآیندهای تولید مستقر هستند، حیاتی می شود. پوشش منسجم از بردهای مدار در برابر بخارات خورنده محافظت می کند، در حالی که رابط های نوری مهر و موم شده از ورود آلودگی به ماژول جلوگیری می کند. این اقدامات حفاظتی هزینه های ساخت را 40-60% در مقایسه با فرستنده و گیرنده های درجه اداری افزایش می دهد.

کاربردهای راه آهن و حمل و نقل، مشخصات ارتعاشی منحصر به فردی را تحمیل می کنند. مطابق با استاندارد EN 50155، فرستنده‌های گیرنده باید در طول نیروهای شتاب 5G کار کنند و در برابر آزمایش شوک تا 50G مقاومت کنند. طراحی مکانیکی باید از ناهماهنگی نوری که کیفیت سیگنال را در طول حرکت قطار کاهش می دهد، جلوگیری کند.

فرستنده و گیرنده تولید پخش و ویدئو

12G-SDI روی فرستنده‌های فیبرسیگنال های ویدئویی 4K فشرده نشده را در امکانات پخش و تولید رویداد زنده منتقل کنید. این ماژول‌ها استانداردهای SMPTE 2022 را برای ویدیو از طریق IP پیاده‌سازی می‌کنند و تأخیر قطعی زیر 1 میلی‌ثانیه را حفظ می‌کنند تا از مشکلات همگام‌سازی صدا{4}}ویدئو جلوگیری کنند.

برخلاف فرستنده‌های شبکه داده که از دست دادن گاه به گاه بسته را تحمل می‌کنند، ماژول‌های پخش باید به نرخ خطای بیت زیر 10^{3}}12 دست یابند تا از مصنوعات ویدیویی قابل مشاهده جلوگیری کنند. این نیاز باعث انتخاب دیودهای لیزری ممتاز و آشکارسازهای نوری با نسبت سیگنال به نویز برتر می‌شود.

ویژگی های همگام سازی فریم، فرستنده های پخش را از ماژول های استاندارد اترنت متمایز می کند. پشتیبانی Genlock چندین منبع ویدیو را قادر می‌سازد تا زمان‌بندی فریم را دقیقاً تراز کنند، که برای تعویض‌کننده‌های ویدیو و تولیدات چند دوربین- ضروری است. این قابلیت ها 2{4}}3 برابر قیمت بالاتر را در مقایسه با فرستنده های داده با سرعت معادل توجیه می کند.

 

چارچوب انتخاب فرستنده گیرنده

 

انتخاب انواع فرستنده گیرنده فیبر نوری مناسب مستلزم ارزیابی چندین فاکتور به طور همزمان-نیازهای فاصله، زیرساخت فیبر، سازگاری پروتکل، شرایط محیطی و محدودیت‌های بودجه برای محدود کردن گزینه‌های قابل اجرا است.

با الزامات{0} ویژه برنامه شروع کنید.اپراتورهای مرکز داده با اشاره به فاکتورهای فرم QSFP و OSFP، چگالی و بهره وری توان را در اولویت قرار می دهند. ارائه دهندگان ارتباطات از راه دور بر قابلیت اطمینان و دسترسی گسترده تأکید دارند و از ماژول های منسجم با تصحیح خطای رو به جلو حمایت می کنند. شبکه‌های سازمانی هزینه‌ها را با عملکرد متعادل می‌کنند و اغلب ماژول‌های SFP/SFP+ را انتخاب می‌کنند که سازگاری گسترده‌ای با فروشنده ارائه می‌دهند.

زیرساخت فیبر، انتخاب فرستنده گیرنده را بیش از آنچه که بیشتر سازمان ها تصور می کنند، محدود می کند.نصب‌های فیبر چند حالته موجود، انتخاب‌ها را به ماژول‌های کوتاه-در 850 نانومتر محدود می‌کند. فیبر تک حالته گزینه‌هایی را برای هر دو طول موج 1310 نانومتر و 1550 نانومتر باز می‌کند، اما دسترسی واقعی به کیفیت فیبر، از دست رفتن اتصال، و تمیزی رابط بستگی دارد. سازمان‌ها اغلب متوجه می‌شوند که فرستنده‌های 10 کیلومتری اسمی تنها 7 تا 8 کیلومتر از فیبر قدیمی‌تر با تضعیف بالاتر دست می‌یابند.

سازگاری پروتکل و پلتفرمایجاد مرزهای عملی فرستنده‌های کانال فیبر علیرغم ویژگی‌های فیزیکی مشابه، در برنامه‌های اترنت کار نمی‌کنند. برخی از فروشندگان تجهیزات، لیست‌های سفید فرستنده گیرنده یا کدگذاری اختصاصی را پیاده‌سازی می‌کنند که ماژول‌های{2} شخص ثالث را رد می‌کند و خریداران را به سمت معادل‌های مارک گران قیمت یا راه‌حل‌های سازگاری کدگذاری شده مجبور می‌کند.

عوامل محیطیبرخی از انواع فرستنده گیرنده را از در نظر گرفتن حذف کنید. استقرار در فضای باز نیاز به درجه بندی دمای صنعتی دارد. برنامه‌های کاربردی ارتعاش بالا به طراحی‌های مکانیکی پیشرفته نیاز دارند. محیط های خورنده نیازمند ماژول های مهر و موم شده با پوشش های محافظ هستند. فرستنده و گیرنده های استاندارد تجاری-به طور قابل اعتماد فقط در محیط های کنترل شده کار می کنند.

بودجه برق و سرمایشبا افزایش تراکم پورت، انتخاب فرستنده گیرنده به طور فزاینده ای محدود می شود. یک سوئیچ 48{6}}درگاهی با ماژول‌های 10G SFP+ که هر کدام 1 وات مصرف می‌کنند، فقط برای فرستنده و گیرنده قابل مدیریت به 48 وات نیاز دارد. همان سوئیچ با ماژول های 100G QSFP28 با توان 3.5 وات، هر کدام 168 وات نیاز دارد که به طور بالقوه از ظرفیت خنک کننده سوئیچ فراتر رفته و نیاز به طراحی مجدد شاسی دارد.

ملاحظات هزینهفراتر از قیمت خرید اولیه است. در حالی که فرستنده‌های گیرنده عمومی 60 تا 80 درصد کمتر از ماژول‌های OEM قیمت دارند، برخی از سازمان‌ها به پشتیبانی فروشنده و پوشش ضمانت‌نامه همراه با محصولات مارک‌دار اهمیت می‌دهند. محاسبات کل هزینه مالکیت باید شامل استراتژی‌های صرفه‌جویی باشد، زیرا شکست در پیوندهای حیاتی بدون در نظر گرفتن قیمت واحد نیاز به جایگزینی فوری دارد.

 

فن آوری های فرستنده گیرنده در حال ظهور

 

نوآوری در تولید به پیشرفت قابلیت های فرستنده گیرنده فیبر نوری برای رسیدگی به رشد پهنای باند و نیازهای کاربردی جدید ادامه می دهد.

Co{0}}اپتیک بسته بندی شده (CPO)با ادغام فرستنده های نوری مستقیماً روی بسته های سوئیچ ASIC، یک تغییر اساسی در معماری را نشان می دهد. این رویکرد رابط های SerDes الکتریکی را که انرژی مصرف می کنند و تأخیر اضافه می کنند حذف می کند. استقرار اولیه CPO پهنای باند 1.6T و 3.2T را در هر پورت هدف قرار می دهد، که به طور موثر ظرفیت را در مقایسه با ماژول های قابل اتصال دو برابر می کند.

پیشنهاد ارزش CPO بر کارایی توان تمرکز دارد-حذف SerDes الکتریکی، توان هر بیت را 40-50٪ کاهش می‌دهد در حالی که چگالی پورت بالاتر را در همان پوشش حرارتی ممکن می‌سازد. با این حال، پذیرش CPO با موانعی از جمله پیچیدگی تولید، نگرانی‌های مربوط به قابلیت سرویس دهی و چرخه‌های ارتقا آهسته‌تر مواجه است، زیرا اپتیک برای تغییر طول عمر یکپارچه می‌شود.

تولید سیلیکون فوتونیکدر طول سال 2024-2025 به بلوغ تولید رسید، که امکان کاهش هزینه را برای انواع فرستنده گیرنده با حجم بالا فراهم کرد. این تکنیک اجزای نوری مانند مدولاتورها، مالتی پلکسرها و آشکارسازهای نوری را با استفاده از فرآیندهای ریخته گری نیمه هادی تولید می کند که با مونتاژ نوری گسسته سنتی به صرفه جویی در مقیاس غیرممکن است.

فوتونیک سیلیکونی به ویژه برای فرستنده‌های مرکز داده که در میلیون‌ها واحد در سال تولید می‌شوند، سودمند است. هزینه‌های تولید برای ماژول‌های 400G QSFP-DD بین سال‌های 2023 و 2025، 35 درصد کاهش یافت، زیرا تولید به سمت پلت‌فرم‌های فوتونیک سیلیکونی با حجم بالا-رفت. با این حال، فرستنده‌های مخابراتی که به محدوده طول موج یا توان نوری بالا نیاز دارند، با استفاده از فناوری سنتی فسفید ایندیم ادامه می‌دهند.

کابل های برق فعال (AEC)با ادغام تراشه های درایور و گیرنده به طور مستقیم در مجموعه های کابل، مرز بین فرستنده و گیرنده و کابل را محو کنید. این محصولات با فرستنده‌های گیرنده سنتی برای اتصالات رک-به-تا 5 متر رقابت می‌کنند و با حذف محفظه‌های ماژول قابل اتصال، 30 درصد مصرف انرژی کمتر و 50 درصد کاهش هزینه را ارائه می‌دهند.

800G OSFP AEC در طول سال 2025 به نفوذ قابل توجهی در کلاسترهای آموزشی هوش مصنوعی دست یافت، جایی که GPU عظیم{2}}برای{3}}تغییر اتصال از کابل کشی ساده و کاهش قدرت پورت بهره می برد. این مبادله شامل فدا کردن انعطاف‌پذیری است-AECها به طور دائم به کابل‌ها متصل می‌شوند، در حالی که فرستنده‌های گیرنده قابل اتصال به کابل‌ها و ماژول‌های مستقل ارتقاء می‌دهند.

 

سوالات متداول

 

چه چیزی سازگاری فرستنده گیرنده فیبر نوری با تجهیزات را تعیین می کند؟

سازگاری فرستنده گیرنده بستگی به فاکتور فرم، پشتیبانی پروتکل، مشخصات رابط الکتریکی و کدگذاری خاص فروشنده- دارد. فاکتور فرم باید از نظر فیزیکی متناسب با پورت باشد-ماژول های SFP در پورت های SFP کار می کنند، ماژول های QSFP در پورت های QSFP. پشتیبانی از پروتکل تضمین می کند که فرستنده گیرنده روش رمزگذاری داده ها (اترنت، کانال فیبر، SONET) را درک می کند. رابط الکتریکی (SFF-8431، SFF-8636) باید با آنچه تجهیزات میزبان انتظار دارد مطابقت داشته باشد. برخی از فروشندگان کدگذاری را پیاده سازی می کنند که پورت ها را به مارک های خاص فرستنده گیرنده محدود می کند.

آیا می توانم از فرستنده گیرنده چند حالته با فیبر تک حالته- استفاده کنم؟

فرستنده گیرنده های چند حالته نمی توانند به طور قابل اعتماد روی فیبر یک حالته- کار کنند. لیزر یا LED در ماژول‌های چند حالته نوری تولید می‌کند که به خوبی به هسته کوچک‌تر 9-میکرون فیبر تک حالته متصل می‌شود، که منجر به از دست رفتن بیش از حد و پیوندهای غیرقابل اعتماد می‌شود. سناریوی معکوس-فرستنده گیرنده‌های تک حالته-روی فیبر چند حالته-از نظر فنی برای مسافت‌های کوتاه کار می‌کند زیرا لیزرهای تک حالته می‌توانند به هسته چند حالته 50/62.5-میکرون بزرگ‌تر متصل شوند، اما این پیکربندی ماژول‌های چند حالته مناسب‌تر از ماژول‌های چند حالته مناسب‌تر هزینه می‌کند. گیرنده ها

چرا فرستنده‌های مرکز داده ارزان‌تر از ماژول‌های مخابراتی هستند؟

فرستنده‌های مرکز داده از حجم تولید 10-100 برابر بیشتر از ماژول‌های مخابراتی بهره می‌برند که صرفه‌جویی در مقیاس را ممکن می‌سازد. ماژول‌های مرکز داده فواصل کوتاه‌تری را با مشخصات آرام‌تر هدف‌گیری می‌کنند-فیبر چند حالته OM3/OM4 برای 100-300 متر در مقابل فیبر تک حالته برای 10-80 کیلومتر. طرح‌های ساده‌تر از VCSEL‌های ارزان‌تر به جای لیزرهای DFB استفاده می‌کنند، تراشه‌های پیچیده DSP را حذف می‌کنند و به تست‌های دقیق‌تری نیاز دارند. فرستنده‌های مخابراتی باید در برابر محیط‌های خشن در فضای باز و طول عمر طولانی‌تر مقاومت کنند که این امر توجیه کننده قطعات با کیفیت بالاتر و آزمایش صلاحیت گسترده‌تر است.

فرستنده های 400G و 800G فراتر از سرعت چه تفاوتی دارند؟

فراتر از پهنای باند خام، فرستنده گیرنده های 800G نشان دهنده تکامل معماری از طرح های 400G است. بسیاری از ماژول‌های 800G از رابط‌های درایو خطی استفاده می‌کنند که زمان‌بندی مجدد مبتنی بر DSP{4}}را حذف می‌کند، قدرت و تأخیر را کاهش می‌دهد اما بار پردازش سیگنال را بر تجهیزات میزبان تحمیل می‌کند. عوامل شکل متفاوت است-400G عمدتاً از QSFP-DD استفاده می‌کند، در حالی که 800G بسته به کاربرد، QSFP-DD، QSFP112 و OSFP را در بر می‌گیرد. مصرف برق در هر بیت در واقع از 400G به 800G کاهش می یابد، ماژول های 800G معمولی 15-18 وات در مقابل 12-14 وات برای 400G مصرف می کنند و پهنای باند 2 برابری را برای تنها 25٪ توان بیشتر ارائه می دهند. تولید از یکپارچه سازی فوتونیک سیلیکونی پیشرفته تری برای ماژول های 800G در مقایسه با مونتاژ هیبریدی رایج در فرستنده گیرنده های 400G استفاده می کند.

---

خوراکی های کلیدی

انواع فرستنده و گیرنده فیبر نوری به طور خاص برای کاربردهای متمایز ساخته می شوند و مراکز داده 61 درصد از تولید جهانی را در سال 2024 مصرف می کنند.

انتخاب فرستنده گیرنده به جای انتخاب صرفاً بر اساس نرخ داده، به تطبیق طول موج، دسترسی، فاکتور شکل و پروتکل با الزامات برنامه خاص نیاز دارد.

ماژول های 800G به سرعت در حال جایگزینی 400G در کلاسترهای آموزشی هوش مصنوعی هستند و پیش بینی می شود که محموله ها در سال 2025 60 درصد افزایش یابد تا از نیازهای اتصال GPU پشتیبانی کند.

فرستنده‌های چند حالته در 850 نانومتر بر اتصالات مرکز داده کوتاه-تا 300 متر مسلط هستند، در حالی که فرستنده‌های تک حالته در 1310 نانومتر و 1550 نانومتر، پیوندهای مخابراتی از راه دور متوسط ​​و طولانی-را فعال می‌کنند.

فن‌آوری‌های نوظهور از جمله اپتیک‌های بسته‌بندی‌شده و تولید فوتونیک سیلیکونی، اقتصاد فرستنده گیرنده را تغییر می‌دهند و مصرف برق را در هر بیت 40 تا 50 درصد در مقایسه با نسل‌های قبلی کاهش می‌دهند.