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光模块的发展以及在Hyperscale用户中的演进(3)

如果看过康宁公众号之前的一些康宁光连接方案和产品,那么相信读者对于康宁MTP和LC等数据中心中常用的连接产品标准,性能和优势略知一二。小编今天来介绍下用于连接MTP和LC接口的光模块(optical transceiver)的历史以及演进。

光模块发展历史

在正式展开光模块发展历史之前,我们先来聊聊促进光模块数据中心发展的原始驱动力。

随着通信技术,基于互联网应用的不断发展,人们对于计算能力和数据存储的要求,渐渐地从个人主机往“云”上迁移,而企业原有的一些内部计算存储需求,也随着云计算壮大带来的成本和管理优势,迁移上了“云”。个人和企业对于计算和存储能力的需求,正是促进数据中心在最近数十年大发展的驱动力。而所谓的“云”对应的基础设施正是数据中心

数据中心里有什么?数据中心里面其实就是码放整齐的服务器和各类交换机/路由器。而服务器和交换机上插满了各种光模块,以用于数据的传输和交换。

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如下图所示,数据中心内部的数据交换量占了70%以上的比例,而不同的数据中心之间的DCI(Data Center Interconnection)数据通信仅为13%左右,这也就可以理解为什么数据中心业务大发展阶段,与之对应的光模块发展如此的迅速。

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讲到这儿,我们开始介绍下光模块(optical transceiver)的历史。

从原始社会通信基本靠吼,到飞鸽传书,再到电话电报,直到当今的光网络,通信技术一直不断往前发展。但是完成信息传递的三个基本要素,即信源、信通道和信宿,也就是信息的发送、传递和接受,这三点缺一不可;所有技术的发展都是围绕着这三点来实现的。

当通信进入到应用现代科技阶段时,先是以电为研究对象,从电的特性出发,改善通信的质量。从早期的固定电话,到2G、3G无线通信基本都是基于电的通信方式。大家最近这些年常常听到的“光进铜退”,域名购买 directadmin购买,指的就是由于电缆这种介质本身特性无法实现高速率信号的长距离传输,从而限制了它的进一步发展。用电传输信号,随着传输距离增加频率越高损耗越大,信号变形越厉害,从而引起了接收机的判断错误,导致通信失败。为了克服这个限制,光模块就是把电信号在发射端转成光信号,就是我们说的Transmitter,即发送器,它负责将设备产生的电信号转换成光信号发出;而在接收端再把收到的光信号转换成电信号,就是Receiver,也叫做接收器。如果把Transmitter和Receiver做在一个封装模块里,就成了Transceiver,既可以发送也可以接收,光模块(optical transceiver)就是这样形成。

早期的光模块从一开始155Mb/s(一秒钟传输155万个比特),到622Mb/s,1.25Gb/s,2.5Gb/s一直到10Gb/s,利用的是时分复用的技术,也就是TDM(Time Division Multiplexing),在单位时间内传输更多的比特数。但一个光模块的传输速率再快,也不如几个同时一起传输,那么就慢慢有了并行传输,称之为parallel,4个并行的叫QSFP,12个并行的叫CXP。

对于短距离传输来说,并行传输多用的一些光纤对于材料和建设成本并无多大区别。但对于长距离通信来说,铺设一根光缆的建设成本远远大于材料本身,长距离传输时,TDM时分复用会受限于电子器件开关频率,那么用一根光纤来传输多个波长的技术就随之诞生,我们称之为WDM(Wavelength Division Multiplexing),WDM又分为两种,20nm间隔的CWDM(Corse DWM,粗波分复用)和0.8nm间隔的DWDM(Dense WDM密集波分复用)。

光模块的封装形式

接下来,我们再来了解下光模块的封装形式(Package Form),这个是最首要的Transceiver的分类方式,也是产品线划分的依据。

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光模块行业成型之前,早期由各大电信设备制造商各自开发,接口五花八门,互不通用。这样导致光收发模块大家用起来都不方便,于是大家一起制定规则,就有了MSA(Multi Source Agreement),多源协议。有了MSA标准之后,独立专注于开发Transceiver的公司开始崭露头角,随之行业兴起。

篇幅原因,无法详细解释所有光模块。那么我就来看看常见的几种,例如SFP/XFP/SFP。

随着工艺水平的不断提高,Transceiver尺寸越做越小,有了SFP(Small Form-Factor Pluggable)的Transceiver模块,也称为小封装可插拔模块,支持热插拔,即插即用。SFP的速率越做越高,从1.25G,2.5G,4G,6G,到了10Gb/s以后,原先的封装大小就放不下那么多的元器件了,就定义了新的标准XFP。XFP指的是10Gb/s速率的可插拔光模块。技术一直在进步,到了2009年集成工艺的提升,终于可以把XFP塞进SFP,这种新的SFP的Transceiver称作SPF+,即增强型SFP模块。SFP和SFP+尺寸大小,连接器定义,功能完全相同;为了区分,把支持8Gb/s以上的SFP称为SFP+。

Parallel并行光模块的演进

(责任编辑:梦飞科技)

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