تطبيق التكنولوجيا البصرية المتماسكة في مراكز البيانات

بدأ البحث عن التكنولوجيا البصرية المتماسكة في الثمانينات. بالمقارنة مع نظام IM-DD التقليدي (الكشف المباشر عن تعديل الشدة)، يتمتع الاتصال البصري المتماسك بمزايا الحساسية العالية ومسافة الترحيل الطويلة والانتقائية الجيدة وقدرة الاتصال الكبيرة ووضع التعديل المرن. في مركز بيانات الإنترنت، يتحول التركيز الفني بشكل متزايد من تطوير DCN إلى DCI، كما أن تنفيذ استراتيجية "موارد حوسبة القنوات من الشرق إلى الغرب" الوطنية يعني أيضًا أن شبكة الاتصال البيني لمسافات طويلة لمراكز البيانات أكثر أهمية. مهم. ولذلك، فإن التكنولوجيا البصرية المتماسكة هي حلقة وصل رئيسية في هذه العملية.

تكنولوجيا التشكيل

إن عملية الاتصال البصري هي في الواقع تعديل وإزالة تشكيل الإشارات. من أجل إعطائك فهمًا أوضح للاتصال البصري المتماسك، نقدم طريقتين للتعديل مرتبطتين بالطور:

تعديل PSK

ينقل PSK، المعروف أيضًا باسم "مفتاح إزاحة الطور"، تدفقات إشارات رقمية مختلفة عن طريق تغيير قيمة الطور للموجة الحاملة. يستخدم تعديل PSK على نطاق واسع في الاتصالات البصرية.

وفقاً لعلاقة الطور بين موجتين حاملتين مختلفتين، يتم تقسيم PSK إلى BPSK (طور معكوس) وQPSK (تربيع)، والتي يمكن أن تمثل بيانات 1 بت و2 بت على التوالي لرمز واحد.

QAM التحوير

بالإضافة إلى طرق التعديل المذكورة أعلاه، غالبًا ما يستخدم تعديل QAM (سعة التربيع) في الاتصالات البصرية، أي استخدام كل من طور وسعة الموجة الحاملة لنقل البيانات. هناك نقاط m في الربع، والتي تتوافق مع تعديل mQAM، حيث m=2ⁿ، مما يعني أنه في تعديل mQAM، ينقل رمز حامل واحد بيانات n بت، وهو أيضًا مفهوم مخطط الكوكبة الذي يتم ذكره غالبًا.

ومن بين طرق التعديل هذه، غالبًا ما تضيف سيناريوهات الأعمال الفعلية بعض التقنيات الأخرى لزيادة القدرة الاستيعابية لقناة واحدة، وتقليل معدل الباود للإشارة، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، تقوم تقنية PDM (تعدد إرسال الاستقطاب) الشائعة بتقسيم الإشارة الضوئية إلى اتجاهين استقطاب للتعديل بشكل منفصل، ونقل البيانات مرتين. يستخدم كل من تعديل PSK وتشكيل QAM طور الموجة الحاملة لنقل المعلومات، ويلزم إزالة التشكيل المتماسك عند الطرف المتلقي.

إزالة التشكيل المتماسك

التماسك هو ظاهرة في البصريات: الأماكن القوية تكون دائمًا قوية، والأماكن الضعيفة تكون دائمًا ضعيفة، ويشير الضوء المتماسك إلى موجات الضوء التي لها نفس تردد مصدر الضوء (هنا مع كشف فرق الصفر كمثال)، وفرق الطور الثابت، ونفس اتجاه اهتزاز الجسيمات عند نقطة التراكب. العملية العامة للاتصال البصري المتماسك هي كما يلي:

يتم تعديل إشارة النطاق الأساسي عند جهاز الإرسال، وبعد الإرسال عبر الألياف، يتم إزالة تشكيلها بشكل متماسك عند جهاز الاستقبال، وأخيراً، يتم الحصول على الإشارة الكهربائية الأصلية عند جهاز الاستقبال. هناك العديد من الأجهزة الرئيسية في هذه العملية، مثل معالج الإشارة الرقمية (DSP) الذي يلعب دورًا كبيرًا، وسنقدمه لاحقًا أيضًا. تغييرات الإشارة في العملية برمتها هي كما يلي:

من خلال المعلومات المذكورة أعلاه، يجب أن يكون لديك فهم أساسي للاتصال البصري المتماسك. لقد أدى ظهور النقل المتماسك إلى تغيير تطور شبكات النقل البصري. الالكترونية معالج الإشارات الرقمية (DSP) لقد أصبحت هذه التقنية التي قدمتها هي العامل الدافع الرئيسي لزيادة قدرة شبكات إدارة الطلب على المياه في المدن الكبرى وشبكات المسافات الطويلة. يمكن القول أن التكنولوجيا البصرية المتماسكة هي أساس النقل البصري لمسافات طويلة وذات سعة كبيرة.

400 جرام ZR

التكنولوجيا البصرية المتماسكة ليست تقنية جديدة، وقد شهدت فترة طويلة من التراكم التكنولوجي. تم دمج أول نظام إرسال واستقبال بصري متماسك في بطاقة خط معدات الاتصالات، ولكن مع مزيد من نضج التكنولوجيا، والقدرة على التحكم في الأجهزة الدقيقة، والطلب المتزايد على عرض النطاق الترددي للاتصالات البصرية، بدأ البحث عن الوحدات الضوئية المتماسكة القابلة للتوصيل تدريجيًا جدول الأعمال. وهذا ينطبق بشكل خاص على صناعة الإنترنت. واستنادًا إلى نفس نظام المعدات، يمكن للوحدات الضوئية القابلة للتوصيل أن تلبي احتياجات العمل المختلفة. يمكن القول أن الوحدات الضوئية القابلة للتوصيل كانت دائمًا جزءًا مهمًا من تطوير مراكز بيانات الإنترنت. لقد تم توسيع نطاق الوحدات الضوئية المتماسكة القابلة للتوصيل بمعدلات 100 جيجا/200 جيجا، ولكنها بشرت حقًا بتطور مزدهر بمعدلات 400 جيجا.

أطلق OIF (منتدى الشبكات الضوئية) معيار الصناعة 400G ZR DCO لسيناريوهات التوصيل البيني لشبكات المناطق الحضرية، وبدأ المزيد والمزيد من الشركات المصنعة للمعدات ومصنعي الوحدات البصرية في اعتماد المعيار وتحقيق التوصيل البيني غير المتجانس وقابلية التشغيل البيني.

تتبنى مواصفات OIF 400G ZR حلاً يجمع بين مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) وDP-16QAM، والذي يمكنه نقل 400G على رابط ربط مركز البيانات من 80 إلى 120 كم (الألياف العارية النقية إلى 40 كم، يمكن أن يصل مكبر الصوت البصري إلى 120 كم). في هذا المعيار، هناك ثلاثة معايير تعبئة MSA قابلة للتطبيق، وهي: QSFP-DD، OSFP، وCFP2. في مركز بيانات الإنترنت، الأكثر استخدامًا هو معيار التغليف QSFP-DD. تجدر الإشارة إلى أن OIF 400G ZR يحدد وحدة DCO (البصرية الرقمية المتماسكة)، وقبل ذلك، كانت هناك أيضًا وحدة ACO (البصرية التناظرية المتماسكة). الاختلافات الرئيسية بين الاثنين هي كما يلي:

كما يتبين من الشكل، فإن الاختلاف الأساسي بين وحدة DCO ووحدة ACO هو أن DCO يدمج شريحة DSP مباشرة على الجهاز البصري، ويستخدم الاتصال الرقمي بين الوحدة والنظام المضيف. وتتمثل ميزة ذلك في أنه يمكنه تحقيق الاتصال بين بائعي المحولات/جهاز التوجيه غير المتجانسين.

معالج الإشارة الرقمية (DSP)

تعتبر شريحة DSP، كجزء من وحدة DCO، ذات أهمية قصوى. كيف ولد حزب اليسار الديمقراطي؟ بعبارات بسيطة، يتم تشويه الإشارات الضوئية بسهولة عند إرسالها عبر مسافات طويلة، مما يجعل من الصعب على جهاز الاستقبال استعادة البيانات بدقة. ومع ذلك، فإن معالجة الإشارات الرقمية أسهل من معالجة الإشارات الضوئية ويمكنها مقاومة التشوه وتعويضه، وبالتالي تقليل تأثير التشوه على معدل خطأ بتات النظام. يمكن القول أن ظهور DSP فتح العصر الرقمي للاتصالات الضوئية، ويعتبر DSP دعمًا مهمًا للاتصال البصري المتماسك. دعونا نلقي نظرة على دور DSP في وحدة DCO من خلال الشكل:

كما هو موضح في الشكل، يتم حمل جميع الوحدات الوظيفية ذات الخلفيات البنية والحمراء بواسطة شريحة DSP. نلخص بعض الوظائف الأساسية لـ DSP:

1. معدل الذكاء المتعامد: يعوض معدل الذكاء غير المتعامد الناتج عن المغير والخلاط
2. استعادة الساعة: التعويض عن أخطاء أخذ العينات
3. تعويض التشتت
4. معادلة الاستقطاب: التعويض عن الضعف المرتبط بالاستقطاب وإزالة تعدد إرسال الاستقطاب
5. تقدير التردد: تردد الموجة الحاملة offضبط التقدير والتعويض بين المرسل والمستقبل
6. تقدير الطور: تقدير وتعويض ضوضاء الطور الحامل
7. مخرجات القرار: القرار الناعم/الصعب، فك تشفير القناة، فك تشفير المصدر، تقدير معدل الخطأ في البتات

ونظرًا لأن معالج الإشارة الرقمي (DSP) يحمل العديد من الوظائف، فقد واجه معالج الإشارة الرقمية الأولي أيضًا مشكلات مثل الحجم الكبير والاستهلاك العالي للطاقة. ولذلك، يتم أيضًا استكشاف التقدم التكنولوجي حول شريحة DSP باستمرار: l

• في المرحلة الحالية، معظم معالجات DSP هي عملية 7 نانومتر، وأشكال التغليف الرئيسية لوحدات DCO هي QSFP-DD، OSFP، وCFP2، بمعدل 400G/200G l
• في مرحلة 2022-2025، سيتم إطلاق معالجات البيانات الرقمية بتقنية 5 نانومتر، وسيكون المعدل المستهدف 1.6T/800G

في صناعة الإنترنت، سيكون 400G DCO سيناريو نموذجيًا للتطبيق واسع النطاق للبصريات المتماسكة. باعتبارها شركة رائدة في مجال 400G، ستعمل شركة H3C بشكل طبيعي على تعزيز بناء بصريات متماسكة. في الواقع، بمجرد 400 جرام ZR عند ميلاد شركة H3C، أجرت اختبارات مشتركة مع أفضل الشركات المصنعة لـ DCO في الصناعة وأطلقت حل IPoverDWDM:

يقوم هذا الحل بإدخال وحدة بصرية متماسكة 400G ZR/OpenZR+ QSFP-DD مباشرة في مفتاح H3C 12500R ويحقق نقل IPoverDWDM لـ DCI من خلال نقل الطبقة البصرية. يساعد إطلاق هذا الحل على تقليل تعقيد شبكة الاتصال البيني لمراكز البيانات، وزيادة موثوقية نظام النقل، وتحقيق نقل بسعة كبيرة، وتقليل استهلاك طاقة النظام وتكلفته.

حالة تطبيق حل DCI

الشركة: الموزع        

الموقع: فرنسا

سنة السلعة: مايو 2022

التطبيق: مركز البيانات

الخلفية: العميل في هذه الحالة هو الموزع. لقد كانوا يساعدون عملائهم على توسيع الشبكة الحالية المكونة من مركزين متجاورين للبيانات بطول 80 كيلومترًا في فرنسا، ولم يكن من الممكن استخدام سوى عدد قليل من الأطوال الموجية غير المستخدمة. كانت خدمة المستخدم النهائي آنذاك 100G و10G، وسيكون هناك عدة عمليات نقل هجينة 10G و100G و400G في المستقبل.

يتم تقديم الصورة من قبل العميل من موقع التطبيق

الحل: قام فريق البحث والتطوير في FiberMall بتطوير 2Q28-10SFP-200G 200G Muxponder بشكل فريد، والذي يمكنه دعم تحويل 1*100G+10*10G (أو 2*100G) إلى 1*200G CFP2-DCO، بما يتوافق مع FM-3200 DCI- 8 منصة 2U مع 8 فتحات للخدمات للاستفادة بشكل أفضل من الأطوال الموجية المحدودة لتلبية احتياجات العملاء وخطة التوسع المستقبلية بشكل مثالي.

الشركة: تكامل الأنظمة        

الموقع: هولندا

سنة السلعة: يونيو 2022

التطبيق: الحوسبة السحابية

الخلفية: العميل في هذه الحالة هو متخصص في تكامل الأنظمة في حلول الإنترنت المتنوعة للمستخدمين المحليين في أوروبا. لقد كانوا يبحثون عن حل OTN متكامل للغاية ومنخفض التكلفة نسبيًا لـ 350 كيلومترًا من الألياف التي استأجرتها للتو شركة حوسبة سحابية في هولندا وتم نشر الطبقة الضوئية. كانت خدمة المستخدم النهائي في ذلك الوقت عبارة عن خدمة 4x100GE، مع المزيد من التوسعات القادمة بـ 100G/400G.

يتم تقديم الصورة من قبل العميل من موقع التطبيق

الحل: أخذ الفريق الفني لشركة FiberMall بعين الاعتبار متطلبات العميل بشكل كامل، والطبقة الكهربائية التي تستخدم 4Q28-CFP2-400G 400G Muxponder الذي يدعم 1*400G أو 4*100G عند التحويل من جانب العميل في منصة FM-3200 DCI-8 2U لتقليل مساحة المعدات، النشر عند الطلب وتوفير المزيد من الاستثمار.

الشركة : موزع       

الموقع: فيتنام

سنة السلعة: مايو 2023

التطبيق: مزود خدمة الإنترنت

الحل: قام فريق البحث والتطوير في FiberMall بتكوين قطعتين 4Q28-2CFP2-200G 200G Muxponder، الذي يمكن أن يدعم تحويل 4*100G إلى 2*200G CFP2-DCO، مما يتوافق مع منصة FM-1600 DCI-4 1U مع بطاقة حماية الخط البصري 1x وفتحة 1x للتوسيع، وقد تم تجهيز هيكل FM-3200 II 2U التقليدي مع MuxDemux المزدوج ومكبر الصوت البصري لحماية أفضل.

حماية القناة البصرية: تم تقسيم خدمتين 200G إلى خدمتين متطابقتين من خلال وحدة OLP، على التوالي، إلى التوجيه الرئيسي والنسخ الاحتياطي لـ Mux وdemux، ويتم إرسالهما إلى الطرف المقابل. يمكنه جعل الخدمتين للتوجيه الرئيسي والنسخ الاحتياطي على نفس الخط؛ يمكن أيضًا إجراء الخدمتين الرئيسية والنسخ الاحتياطي على توجيه مختلف.

يتم تقديم الصورة من قبل العميل من موقع التطبيق

رسم تخطيطي

الشركة: الموزع        

موقع: الولايات المتحدة الأمريكية

سنة السلعة: يوليو 2023

التطبيق: مزود خدمة الإنترنت

الخلفية: العميل في هذه الحالة هو الموزع والمستخدم النهائي قام بالفعل ببناء الطبقة الضوئية، ويحتاج إلى توسيع خدمة 16x100G الجديدة على الشبكة الأصلية.

الحل: قام فريق البحث والتطوير في FiberMall بتطوير حل 4Q28-CFP2-400G 400G Muxponder، الذي يمكن أن يدعم تحويل 4*100G (أو 1*400G) إلى 1*400G CFP2-DCO، مما يتوافق مع منصة FM-1600 DCI-4 1U مع 4 فتحات خدمات لتحقيق أقصى استفادة من مساحة الهيكل وتوفير العميل التكاليف.

يتم تقديم الصورة من قبل المصنع