نظرة عامة على جهاز الإرسال والاستقبال المتماسك: CFP2-DCO مقابل QSFP-DD DCO مقابل OSFP-DCO

في السنوات الأخيرة ، أصبحت تكنولوجيا الاتصالات الضوئية المتماسكة على نحو متزايد نقطة ساخنة في مجال الاتصالات الضوئية. يعمل الاتصال البصري المتماسك مع التعديل المعقد على توفير موارد النطاق الترددي البصري وتحسين كفاءة نقل الألياف ، وهو خيار ممتاز لزيادة عرض النطاق الترددي للإرسال. في مجال اتصالات البيانات ، أصبحت التكنولوجيا المتماسكة أيضًا الحل السائد لربط مركز البيانات (DCI) (80 ~ 120 كم). سيشهد استخدام الروابط الضوئية المتماسكة طفرة في النمو في السنوات القادمة ، كما تطرح هذه التطبيقات الجديدة متطلبات جديدة لأنظمة الإرسال والاستقبال الضوئية المتماسكة ، لذلك تم إنشاء أجهزة إرسال واستقبال متماسكة. في هذه المقالة ، سوف نأخذك خطوة بخطوة من خلال مقارنة الاتصالات الضوئية المتماسكة وغير المتماسكة لفهم ما هي تقنية الاتصال البصري المتماسك وتقديم أربعة أنواع من أجهزة الإرسال والاستقبال المتماسكة التي يمكنها تحقيق نقل 100G-400G في السوق الحالية.

 

1. ما هي تقنية الاتصال البصري المتماسك؟

في مركز البيانات وبناء البنية التحتية للشبكة ، غالبًا ما نسمع عن نقل 400G ، والاتصال البصري المتماسك هو الاتجاه التكنولوجي الرئيسي لتحقيق هذا المعدل. إنها تلعب ميزة كبيرة في نقل العمود الفقري من جانب الخط.

يمكن تسمية الضوء الذي له نفس التردد ونفس اتجاه الاهتزاز بالضوء المتماسك. تُستخدم تقنية التعديل المتماسك وكشف التغاير بشكل أساسي في الاتصالات البصرية المتماسكة ، و جهاز الإرسال والاستقبال المتماسك هو المنتج الرئيسي الذي يعتمد على هذه التقنية.

ما يسمى تعديل متماسك هو استخدام الإشارة المراد إرسالها لتغيير التردد والمرحلة والسعة للحامل البصري (بدلاً من تغيير شدة الضوء مثل اكتشاف الشدة) ، الأمر الذي يتطلب أن يكون للإشارة الضوئية تردد ومرحلة معينة (بدلاً من عدم وجود تردد وطور معينين مثل الضوء الطبيعي) ، أي يجب أن يكون ضوءًا متماسكًا. على سبيل المثال ، الليزر هو نوع من الضوء المتماسك. ما يسمى ب مغاير كشف هو استخدام الليزر المتولد عن التذبذب المحلي للخلط مع ضوء إشارة الدخل في الخلاط البصري للحصول على إشارة IF متغيرة وفقًا لنفس قانون التردد والطور وسعة ضوء الإشارة.

تُستخدم تقنية الاتصال البصري المتماسك على نطاق واسع ، خاصة بالنسبة لطول الموجة الطويلة جدًا (2 ~ 10 ميكرومتر) لاتصالات الألياف الضوئية ، والاتصال البصري المتماسك هو الأكثر جاذبية. مع تطور تقنية اتصالات الألياف الضوئية ، يعد استخدام الألياف الضوئية ذات الطول الموجي الطويل جدًا لتحقيق اتصالات بعيدة المدى أحد الاتجاهات المهمة لاتصالات الألياف الضوئية في المستقبل.

 

2. Coherent و عدماتصال بصري متماسك

يتضمن الاتصال البصري المتماسك التقنيات الأربعة الرئيسية التالية:

• تعدد إرسال الاستقطاب وتعديل الترتيب العالي: باستخدام خصائص الاستقطاب المتعامد ومعلومات المرحلة للضوء ، يتم تقسيم الإشارة الأصلية إلى قسمين لمرات عديدة ، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من معدل معالجة الطبقة الكهربائية.
• تكنولوجيا الاستقبال المتماسكة: باستخدام ليزر المذبذب المحلي بنفس التردد والمرحلة للتوافق مع الإشارة الضوئية المستقبلة ، يمكن استرداد معلومات حالة السعة والطور والاستقطاب من الإشارة المستقبلة.

• تقنية معالجة الإشارات الرقمية (DSP): يحل تشوه الإشارة والتأخير الزمني الناجم عن التشتت على مستوى الإشارة الكهربائية من خلال DSP ، ويعوض PMD و CD ، مما يحسن بشكل كبير من تحمل PMD و CD.
• خوارزمية FEC عالية الأداء: يمكن أن يؤدي استخدام تشفير تصحيح الخطأ الأمامي FEC إلى تحسين تحمل OSNR للنظام. يمكن تصميم أنواع FEC ونسب الحمل المختلفة لمعدلات وأنواع أكواد مختلفة ومتطلبات أداء الإرسال.

بشكل عام ، يمكن ملاحظة أن الاتصالات البصرية المتماسكة وغير المتماسكة لها مزاياها وعيوبها ، وهي مناسبة لسيناريوهات التطبيقات المختلفة. يستخدم الاتصال البصري غير المتماسك في الغالب في نقل خط 2.5G و 10G ، ونقل خط 40G المبكر ، ونقل مترو متعدد الأطوال الموجية الفرعية 100G. يتم استخدام الاتصال البصري المتماسك في الغالب لنقل خط 100G ، ونقل خط Ultra-100G ، والنقل البصري لمسافات طويلة جدًا. 

 

3. ما هو متماسك جهاز الإرسال والاستقبال؟

جهاز الإرسال والاستقبال المتماسك هو نتاج مباشر لـ اتصال بصري متماسك تكنولوجيا. سيقدم ما يلي أربعة أنواع من الوحدات البصرية المتماسكة التي ظهرت في السوق: CFP-DCO ، CFP2-DCOو OSFP-DCO و QSFP-DD DCO.

في البداية ، تم حزم جهاز الإرسال والاستقبال المتماسك في عامل شكل CFP. يوفر CFP MSA عرض حزمة يبلغ 82 مم واستهلاكًا للطاقة أقل من 24 واط ، وهو ما يكفي لوضع العناصر البصرية الثلاثة المطلوبة (الليزر ، المغير ، ICR) و DSP في CFP لتشكيل جهاز إرسال واستقبال كامل متماسك. يُطلق على جهاز الإرسال والاستقبال هذا "DCO" ، وهو ما يعني "البصريات الرقمية المتماسكة". يمكن إدخال CFP-DCO في أي فتحة مصممة لـ CFP والتواصل مع الإشارات الرقمية من خلال المنفذ البصري. لذلك ، يمكن للمفاتيح أو أجهزة التوجيه المجهزة بفتحات CFP أن تستوعب CFPS العميل قصير المدى أو أجهزة الإرسال والاستقبال طويلة المدى CFP-DCO المتماسكة في أي فتحة.

ومع ذلك ، فإن الاستهلاك المنخفض للطاقة ، والحزمة الصغيرة ، والسعة الكبيرة ، والتكلفة المنخفضة هي الأهداف المستمرة لصناعة الاتصالات الضوئية. لذلك ، يجب أن يكون CFP MSA حتمًا مواكبة حجم CFP2. يبلغ العرض القياسي لـ CFP2 41.5 ملم ويسمح مبدئيًا باستهلاك طاقة 12 واط. كما هو مبين في الجدول التالي ، بالمقارنة مع CFP-DCO ، تم تحسين أداء CFP2-DCO بشكل ملحوظ. يمكن أن تلبي وحدة CFP2-DCO كلاً من شبكات المترو وشبكات الوصول ، بينما يتم توفير الطاقة والكثافة في CFP2-DCO offه قيمة كبيرة من حيث التكلفة الإجمالية للملكية (TCO).

 

	استهلاك الطاقة	معدل نقل ماكس	قدرة نقل لمسافات طويلة 200G	قدرة نقل شبكة المترو 400G	استهلاك الطاقة الكهربائية لكل 100 جرام
CFP-DCO	32	200	نعم فعلا	نعم فعلا	0.16
CFP2-DCO	24	400	نعم فعلا	نعم فعلا	0.06

 

ضمن حدود الطاقة لـ CFP2 ، يمكن أيضًا توسيع تطبيقات CFP2-DCO إلى:

• CFP2-200G-DCO الإرسال لمسافات طويلة جدًا: نسبة الإشارة الضوئية إلى الضوضاء (OSNR) أقل من 14 ديسيبل وتقنيات تعويض التشتت للإرسال عبر 2000 كم.
• نقل شبكة المترو CFP2-400G-DCO: حتى 800 كيلومتر أو حتى 1000 كيلومتر ، اعتمادًا على جودة وصلة الألياف وامتداد EDFA.

في السنوات الأخيرة ، بالإضافة إلى أوضاع التعبئة والتغليف CFP و CFP2 ، ظهرت أجهزة الإرسال والاستقبال المتماسكة بمعدل أعلى ومعايير تغليف أصغر مثل OSFP-DCO و QSFP-DD DCO.  

OSFP-DCO: تم تصميم جهاز الإرسال والاستقبال ثماني الاستقطاب الصغير القابل للتوصيل بعامل الشكل (OSFP) استنادًا إلى مفتاح إزاحة الطور التربيعي ثنائي الاستقطاب (DP-QPSK) أو تعديل اتساع التربيع ثنائي الاستقطاب (DP-16QAM) أو تشكيل الكوكبة الاحتمالية لتعديل السعة التربيعية (PCS- 16QAM) ، ودعم النطاق C الموسع ، والاكتشاف المتسق لتنوع الاستقطاب ومعادلة الوصلة الإلكترونية المتقدمة. تدعم عائلة المنتج سرعات نقل تبلغ 100/400 جيجابت في الثانية في عامل شكل OSFP القياسي في الصناعة وقابل للتوصيل مع DSP 7 نانومتر ويمكن استخدامه على نطاق واسع في تطبيقات الناقل المترو والوصول والتطبيقات السحابية / DCI. من بينها ، يمكن لجهاز الإرسال والاستقبال OSFP-400G-DCO المتماسك الوصول إلى مسافة نقل 120 كم ، ويمكنه تحقيق الترابط البيني لمركز البيانات لمسافات طويلة (DCI). 

QSFP-DD DCO بالمقارنة مع الوحدات الضوئية المعبأة OSFP ، فإن QSFP-DD أصغر ، ويستهلك طاقة أقل ، وأكثر مرونة. يدعم QSFP-DD DCO أيضًا نقل 100G و 400G ، ولكنه في الواقع أكثر استخدامًا في سوق 400G. أحدث جهازي إرسال واستقبال متماسكين في هذه الحزمة هما 400 جرام ZR و 400 جرام ZR +. لمعرفة هذين النوعين من أجهزة الإرسال والاستقبال ، أولاً ، أنشأ منتدى عمل الإنترنت البصري (OIF) معيار 400ZR. كانت مواصفات 400ZR واحدة من أولى الجهود لتحديد واجهة متماسكة 400G قابلة للتشغيل البيني. 400ZR موجه نحو الحافة وقصيرة المدى نسبيًا ، حتى 120 كم من تطبيقات DCI. تم تصميم وحدة 400G ZR في عامل شكل DD-QSFP للاستخدام من قبل مشغلي مراكز البيانات واسعة النطاق وشبكات التناظر لتوفير اتصالات ذات نطاق ترددي عالٍ في بصمة قابلة للتشغيل البيني بمعايير الصناعة. قادرة على نقل 400 جيجابايت / ثانية على مدى 120 كم. وبالنسبة إلى 400ZR + ، فهي عبارة عن مزيج من جهود توحيد المقاييس (OIF و OpenROADM) التي تتيح وحدات قابلة للتوصيل عالية الأداء توفر إمكانية التشغيل البيني متعدد البائعين.

 

المواصفات الخاصه	معدل البيانات	نوع التشكيل	الوصول المستهدف
منظمة العفو الدولية 400ZR	400غ	DP-16QAM	120km
OpenZR +	400غ	DP-16QAM	1400km
	300غ	DP-8QAM	2500km
	200غ	موانئ دبي QPSK	3000km
	100غ	موانئ دبي QPSK	8000km

 

قارن بين هذين النوعين ، بشكل عام ، معيار OIF 400ZR هو نوع تعديل فردي ومعدل خط (400G) لتطبيقات Metro من نقطة إلى نقطة ، بينما يركز 400ZR + على مواصفات بصرية عالية الأداء ، والتي يمكن أن تحقق معدل خط مرن 100G-400G و أطول مسار بصري. لذلك ، لا يمكن للوحدة البصرية 400G ZR + دعم معدل 400G فحسب ، بل يمكن تطبيقها بمرونة أيضًا على معدل خط 100G / 200G / 300G. أساسها هو استخدام هيكل الإطار الجديد لتصحيح الخطأ الأمامي OpenFEC (oFEC) ومجموعة من مواصفات الخط البصري 100G-400G. من خلال الألياف القياسية SMF-28 (EDFA فقط) ، وفقًا لافتراض الشبكة المثالي ، يُقدر الأداء ليصل إلى 480 كم في وضع 400G.

بينما تتوفر واجهات 400ZR لـ QSFP-DD DCOالوحدات البصرية المتماسكة ، OSFP ، و CFP2-DCO. ومع ذلك ، بالنسبة لتطبيقات 400ZR ، يجب أن تكون الوحدات الضوئية في شكل حزمة QSFP-DD أكثر شيوعًا لأن QSFP-DD أقل تكلفة ولها مساحة أصغر مقارنة بالعديد من أنواع الحزم الأخرى. لذلك ، ستكون الوحدات البصرية QSFP-DD 400G DCO واعدة أكثر في المستقبل لتطبيقات الاتصالات البصرية المتماسكة 400G.

 

نبذة عامة

تؤدي زيادة متطلبات السعة في DCI المستندة إلى المترو والتطبيقات السحابية إلى زيادة طلب الصناعة على الوحدات المتماسكة القابلة للتشغيل البيني والقابلة للتوصيل والتي تعد بتحسين كفاءة التكلفة والفوائد التشغيلية ، إلى جانب القدرة على مزج الوحدات النمطية ومطابقتها من بائعين مختلفين. تم تطوير مجموعة من الوحدات البصرية الجديدة المتماسكة ، بما في ذلك CFP-DCO و CFP2-DCO و OSFP-DCO و QSFP-DD DCO لتلبية هذه التطبيقات الجديدة. يمكن لـ FiberMall تزويد العملاء بجميع أنواع الوحدات الضوئية المتماسكة هذه والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في تطبيقات ناقل المترو والوصول وتطبيقات Cloud / DCI.