تجزیه و تحلیل جامع ماژول SFP: از اصول اولیه تا برنامه ها

I. مقدمه

(i) موقعیت مهم از ماژول SFP در زمینه ارتباطات

در ماژول شبکه ارتباطی مدرن و به سرعت در حال توسعه ، ماژول SFP (کوچک و فاکتور قابل استفاده) ، یعنی ماژول پلاگین کوچک ، به یک مؤلفه اصلی اصلی تبدیل شده است. با رشد نمایی ترافیک داده ها ، خواه مبادله ای با سرعت بالا و انتقال داده های عظیم در مرکز داده ، یا تعامل اطلاعاتی از راه دور و با ظرفیت بزرگ در شبکه گسترده منطقه ، یا شبکه پردیس شرکت برای پاسخگویی به نیازهای پهنای باند بالا و ماهیت کم برای ادغام روزانه و تجارت ، ماژول SFP نقش مهمی را ایفا می کند. این یکی از عناصر اصلی برای اطمینان از عملکرد کارآمد و پایدار شبکه است.

(ب) روند توسعه صنعت و تأثیر آن بر ماژول SFP

در حال حاضر ، صنعت ارتباطات به سمت زمینه های برجسته مانند 5G ، اینترنت اشیاء و محاسبات ابری تلاش می کند. استقرار در مقیاس بزرگ شبکه های 5G نیازهای بسیار بالایی را در مورد نرخ انتقال و ظرفیت بین ایستگاه های پایه و بین ایستگاه های پایه و شبکه های اصلی مطرح کرده است. ماژول SFP باید نرخ بالاتری داشته باشد ، مانند تحول از سنتی 1G و 10G به 25 گرم ، 100 گرم یا حتی بالاتر برای سازگاری با پیوندهای Fronthaul ، Midhaul و Backhaul از شبکه های 5G. ظهور اینترنت اشیاء ، ده ها میلیارد دستگاه را قادر به دسترسی به شبکه کرده است ، که باعث شده ماژول SFP به طور مداوم هزینه ها و مصرف برق را در حالی که از اتصالات بیشتر پشتیبانی می کند تا ویژگی های مصرف کم مصرف و استقرار در مقیاس بزرگ دستگاه های IOT را بهینه کند. توسعه شدید محاسبات ابری باعث گسترش مداوم و به روزرسانی مراکز داده شده است. اتصال سرورها در مراکز داده ، ارتباط پر سرعت دستگاه های ذخیره سازی و گره های محاسباتی همه برای دستیابی به انتقال داده های با چگالی بالا و پر سرعت ، به ماژول SFP متکی هستند ، که منجر به تقاضای نوآورانه برای ماژول SFP از نظر عملکرد ، چگالی و سازگاری شده است. 2. نمای کلی ماژول SFP

(i) تعریف و مفاهیم اساسی

تعریف ماژول SFP: ماژول SFP یک ماژول بسته بندی کوچک قابل جابجایی است که برای ارائه راه حل های رابط نوری انعطاف پذیر برای دستگاه های شبکه (مانند سوئیچ ها ، روترها ، کارت های شبکه سرور و غیره) طراحی شده است. این می تواند سیگنال های الکتریکی را برای انتقال فیبر نوری به سیگنال های نوری تبدیل کند ، یا برعکس ، سیگنال های نوری دریافت شده را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کند تا به ارتباط کارآمد بین دستگاه های شبکه و پیوندهای فیبر نوری تبدیل شود. این ویژگی پلاگین و بازی بیش از 30 ٪ عملکرد شبکه و راندمان نگهداری را بهبود می بخشد و هزینه های نگهداری دستی را تا حد زیادی کاهش می دهد.

تفاوت های ماژول های دیگر (مانند GBIC ، و غیره): در مقایسه با مبدل رابط گیگابیت اولیه (GBIC) ، ماژول SFP با یک حجم فقط نیمی از GBIC ، کاهش قابل توجهی در اندازه داشته است ، که این امکان را می دهد تا دستگاه های شبکه را قادر به پیکربندی بیشتر پورت ها در یک فضای پانل محدود کنند ، به طور قابل توجهی بهبود یافته است. از نظر عملکرد ، اگرچه هر دو دارای قابلیت تبدیل نوری الکتریکی هستند ، ماژول SFP در فناوری پیشرفته تر است ، از نرخ انتقال داده های بالاتر پشتیبانی می کند و عملکرد بهتری در مصرف برق ، اتلاف گرما و سازگاری دارد. به عنوان مثال ، GBIC معمولاً از حداکثر نرخ 1 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کند ، در حالی که ماژول SFP نه تنها به راحتی می تواند 1 گیگابیت بر ثانیه را کنترل کند ، بلکه به 10 گیگابیت بر ثانیه و نرخ بالاتر نیز گسترش می یابد. پس از یک مدل خاص از سوئیچ ، درگاه های SFP را تصویب می کند ، تراکم بندر در هر واحد از 8 پورت در دوره GBIC به 32 درگاه افزایش می یابد و میزان استفاده از فضا 4 بار افزایش می یابد. ​
(ب) تجزیه و تحلیل ساختاری

اجزای داخلی (لیزرها ، ردیاب ها ، و غیره): ماژول SFP عمدتاً از اجزای اصلی مانند لیزرها تشکیل شده است (برای تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری برای انتشار ، از جمله سطح حفره عمودی ساطع کننده لیزرهای VCSEL و لیزرهای ساطع کننده لبه ، و انواع مختلفی از سیستم های عناوری را دریافت می کنند. آنهایی که فوتودیوهای پین و فوتودیودهای بهمن APD هستند) ، مدارهای پردازش سیگنال (مدولاسیون ، تخریب ، تقویت ، شکل دهی و غیره از سیگنال های الکتریکی برای اطمینان از انتقال دقیق و دریافت سیگنال ها) و مدارهای کنترل (استفاده شده برای نظارت و کنترل وضعیت کار ماژول مانند دما ، جریان BIAS ، و غیره). با استفاده از ماژول 10G SFP به عنوان نمونه ، لیزر VCSEL آن در طول موج 850 نانومتر عمل می کند. با ردیاب APD ، می تواند به 300 متر انتقال پایدار در فیبر نوری چند حالته دست یابد. ​
طراحی رابط خارجی (رابط LC و غیره): رابط خارجی ماژول SFP معمولاً رابط LC (Lucent Connector) را اتخاذ می کند ، که دارای مزایای اندازه کوچک ، اتصال راحت و سیم کشی با چگالی بالا است. رابط LC یک طراحی دوبلکس است ، که به ترتیب ارسال و دریافت سیگنال های نوری از طریق دو رابط فیبر نوری را به ترتیب ، از انتقال داده های دو طرفه اطمینان می دهد. طراحی پلاگین آن باعث می شود ماژول برای نصب و جایگزینی بسیار راحت باشد ، بدون نیاز به ابزارهای پیچیده و مهارت های حرفه ای ، باعث بهبود کارایی استقرار و نگهداری شبکه می شود. پس از یک مرکز داده ماژول SFP رابط LC را اتخاذ کرد ، زمان سیم کشی از 4 ساعت در کابینت رابط سنتی به 1.5 ساعت کوتاه شد. ​
iii اصل کار ماژول SFP
(i) مکانیسم تبدیل فوتوالکتریک
فرآیند تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری: هنگامی که سیگنال الکتریکی دستگاه شبکه به ماژول SFP منتقل می شود ، ابتدا وارد مدار درایو لیزر می شود. مدار با توجه به دامنه و فرکانس تغییر سیگنال الکتریکی ورودی ، جریان تعصب ارائه شده را به لیزر تنظیم می کند. با استفاده از جریان تعصب ، لیزر سیگنال نوری متناسب با سیگنال الکتریکی ورودی تولید می کند. به عنوان مثال ، برای سیگنال دیجیتال "1" ، لیزر از قدرت نوری قوی برخوردار است. برای سیگنال دیجیتال "0" ، لیزر قدرت نوری ضعیف یا بدون خروجی را خروجی می کند. به این ترتیب ، تبدیل سیگنال های الکتریکی به سیگنال های نوری تحقق می یابد ، و سیگنال های نوری تبدیل شده از طریق رابط فیبر نوری برای انتقال به فیبر نوری وصل می شوند. ماژول SFP با استفاده از فناوری مدولاسیون مستقیم دارای میزان مدولاسیون حداکثر 28 گیگابیت در ثانیه است که مطابق با نیازهای Fronthaul شبکه 5G است. ​
فرآیند تبدیل سیگنال های نوری به سیگنال های الکتریکی: در انتهای دریافت ، سیگنال نوری منتقل شده توسط فیبر نوری وارد ردیاب ماژول SFP می شود. ردیاب قدرت نوری دریافت شده را به یک سیگنال الکتریکی مربوطه تبدیل می کند. سیگنال الکتریکی تولید شده معمولاً بسیار ضعیف است و باید توسط یک پیش تقویت کننده تقویت شود. سپس سیگنال الکتریکی تقویت شده از طریق مدارهای پردازش سیگنال بعدی مانند محدود کردن آمپلی فایرها و مدارهای تصمیم گیری به سیگنال دیجیتال اصلی شکل می گیرد و به سیگنال دیجیتال اصلی باز می گردد. سرانجام ، سیگنال الکتریکی پردازش شده برای تکمیل فرآیند تبدیل از سیگنال های نوری به سیگنال های الکتریکی به تجهیزات شبکه منتقل می شود. فناوری تساوی پیشرفته می تواند حساسیت دریافت را به -28dbm افزایش داده و فاصله انتقال را گسترش دهد. ​
(ب) فرآیند انتقال داده
پردازش و انتقال داده ها در انتهای انتقال: در انتهای انتقال ، تجهیزات شبکه داده هایی را برای انتقال به ماژول SFP به صورت سیگنال های الکتریکی ارسال می کنند. پس از ورود به ماژول SFP ، داده ها برای اولین بار توسط مدار رمزگذاری ، مانند رمزگذاری 8b/10b ، برای بهبود قابلیت اطمینان و توانایی ضد مداخله انتقال داده رمزگذاری می شوند. داده های رمزگذاری شده توسط مدار رانندگی لیزر به لیزر تعدیل می شوند ، به یک سیگنال نوری تبدیل می شوند و از طریق فیبر نوری ارسال می شوند. در طی این فرآیند ، ماژول SFP همچنین قدرت سیگنال نوری منتقل شده را کنترل و تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که استحکام سیگنال نوری در محدوده مناسب انتقال فیبر نوری قرار دارد تا از فاصله انتقال مؤثر و کیفیت سیگنال اطمینان حاصل شود. ماژول 25G SFP28 که توسط یک اپراتور مستقر شده است ، دامنه نوسان قدرت نوری را در 0.5dB ± از طریق عملکرد کنترل برق اتوماتیک کنترل می کند. ​
پذیرش و بازیابی داده ها در انتهای دریافت: در انتهای دریافت ، ماژول SFP سیگنال نوری را از فیبر نوری از طریق ردیاب دریافت می کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. پس از پیش ساز و فیلتر ، سیگنال الکتریکی برای رمزگشایی سیگنال داده اصلی وارد مدار رمزگشایی می شود. در عین حال ، ماژول SFP در انتهای دریافت ، کیفیت سیگنال دریافت شده مانند شاخص هایی مانند نرخ خطای بیت را کنترل می کند. اگر کیفیت سیگنال ضعیف باشد ، انتهای ارسال از طریق مکانیسم بازخورد برای تنظیم پارامترهای ارسال شده مطلع می شود ، یا سیگنال دریافت شده اصلاح می شود تا اطمینان حاصل شود که داده ها در نهایت به دستگاه شبکه منتقل می شوند. ماژول 100G QSFP28 مستقر در یک مرکز داده از فناوری تصحیح خطای FEC به جلو استفاده می کند تا نرخ خطای بیت را از 10^-4 به 10^-15 کاهش دهد. ​
IV طبقه بندی انواع ماژول SFP
(i) طبقه بندی با نرخ انتقال
ماژول 1Gbps SFP: 1Gbps SFP ماژول یک نوع نسبتاً اساسی و متداول است که به طور گسترده در شبکه های اترنت ژ گیگابیت اولیه مورد استفاده قرار می گیرد. در شبکه های پردیس شرکت ، اغلب برای اتصال تجهیزات اداری مانند رایانه های رومیزی و چاپگرها به سوئیچ های شبکه استفاده می شود تا دسترسی پایدار شبکه گیگابیت را فراهم کند. فاصله انتقال با توجه به نوع فیبر نوری و طول موج مورد استفاده متفاوت است. هنگامی که فیبر نوری چند حالته با طول موج 850 نانومتر مطابقت دارد ، فاصله انتقال به طور کلی می تواند به 550 متر برسد. هنگامی که فیبر نوری تک حالت با طول موج 1310 نانومتری مطابقت دارد ، می توان فاصله انتقال را به 10 کیلومتر یا حتی بیشتر افزایش داد. مدل های متداول شامل SFP-1G-SX (فاصله کوتاه چند حالته) ، SFP-1G-LX (مسافت طولانی تک حالته) و غیره.
ماژول 10 گیگابایت SFP: با رشد تقاضای پهنای باند برای برنامه های شبکه ، ماژول 10 گیگابایت در ثانیه SFP به وجود آمد. این ماده به طور گسترده در شبکه داخلی مراکز داده برای اتصال سریع بین سرورها ، اتصال بین دستگاه های ذخیره سازی و سرورها در شبکه های منطقه ذخیره سازی (SANS) و سایر سناریوها مورد استفاده قرار گرفته است. ماژول SFP با بهینه سازی طراحی مدار داخلی و استفاده از لیزرهای با سرعت بالاتر ، آشکارسازها و سایر اجزای ، به انتقال داده های پر سرعت 10 گیگابایت در ثانیه می رسد. از نظر فاصله انتقال ، هنگامی که از فیبر نوری چند حالته با الیاف نوری جدید مانند OM3 و OM4 استفاده می شود ، می تواند از فاصله انتقال 300m-500m پشتیبانی کند. هنگامی که از فیبر نوری تک حالته با طول موج 1310nm و 1550nm استفاده می شود ، فاصله انتقال می تواند به 10 کیلومتر -40 کیلومتر برسد ، مانند SFP -10G-SR (فاصله چند حالته) ، SFP -10G-LR (فاصله طولانی تک حالت) و سایر مدل ها. مراکز داده Google از ماژول های SFP -10G-SR برای دستیابی به اتصال با سرعت بالا بین قفسه ها استفاده می کنند. ماژول 25Gbps SFP28: ماژول 25Gbps SFP28 محصولی است که با نیازهای پهنای باند بالاتر از ساخت و ساز شبکه 5G و به روزرسانی های مرکز داده سازگار است. در پیوندهای Fronthaul و Midhaul از ایستگاه های پایه 5G ، از ماژول SFP28 برای دستیابی به اتصال سریع بین تجهیزات ایستگاه پایه و شبکه های فیبر نوری استفاده می شود و از انتقال سریع داده های ایستگاه پایه اطمینان می یابد. در مرکز داده می توان از آن برای به روزرسانی معماری شبکه موجود ، افزایش نرخ انتقال درگاه سوئیچ شبکه و دستیابی به تبادل داده کارآمدتر استفاده کرد. ماژول SFP28 فناوری فرآیند پیشرفته 28 نانومتر را اتخاذ می کند ، که باعث کاهش مصرف برق می شود و ادغام را بهبود می بخشد. از نظر فاصله انتقال ، فیبر چند حالته می تواند حدود 100m-200m را پشتیبانی کند ، و فیبر تک حالته می تواند به انتقال 10 کیلومتر -40 کیلومتر در طول موج های مختلف ، مانند SFP28-25G-SR (فاصله کوتاه چند حالته) ، SFP28-25G-LR (فاصله طولانی) و غیره دست یابد.
نرخ بالاتر (مانند 100 گیگابایت در ثانیه QSFP28 و سایر انواع مشتق): به منظور برآورده کردن تقاضای شدید برای انتقال سریع داده های گسترده در مراکز داده در مقیاس فوق العاده بزرگ ، محاسبات با کارایی بالا و سایر زمینه ها ، ماژول های با نرخ بالاتر مانند 100Gbps QSFP28 بعد از دیگری ظاهر شده اند. ماژول QSFP28 یک طراحی چهار کانال را اتخاذ می کند و میزان انتقال داده هر کانال می تواند به 25 گیگابیت بر ثانیه برسد. این چهار کانال به طور موازی کار می کنند تا به میزان انتقال کل 100 گیگابیت در ثانیه برسند. در لایه شبکه اصلی مرکز داده ، از ماژول های QSFP28 برای اتصال سریع با سرعت بالا بین سوئیچ ها استفاده می شود تا یک شبکه ستون فقرات انتقال داده با پهنای باند پایین و کم فاصله داشته باشد. فاصله انتقال آن می تواند در زیر فیبر نوری چند حالته به حدود 100 متر برسد و فیبر نوری تک حالته با طول موج های مختلف می تواند به انتقال مسافت طولانی 40 کیلومتر -80 کیلومتر برسد ، مانند QSFP28-100G-SR4 (فاصله کوتاه چند حالته) ، QSFP28-100G-LR4 (فاصله طولانی تک حالت) و مدل های دیگر. با توسعه فناوری ، عملکرد انتقال دائماً بهینه سازی می شود و سناریوهای کاربردی گسترش می یابد. مراکز داده AWS از ماژول های QSFP28-100G-LR4 برای ساخت یک شبکه ستون فقرات جهانی استفاده می کنند. ​
(ب) طبقه بندی توسط محیط انتقال
ماژول SFP چند حالته: ماژول SFP چند حالته برای سناریوهای ارتباطی با پهنای باند از راه دور ، مانند اتصالات بین ساختمانهای موجود در شبکه های پردیس شرکت و بین قفسه ها در مراکز داده مناسب است. از فیبر نوری چند حالته به عنوان محیط انتقال استفاده می کند. قطر هسته فیبر نوری چند حالته نسبتاً ضخیم است (معمولاً 50μm یا 62.5μm) ، اجازه می دهد حالت های چند نور در آن منتقل شود. ماژول SFP Multimode معمولاً از لیزر با طول موج 850 نانومتری VCSEL به عنوان منبع نور استفاده می کند. با توجه به پراکندگی حالت هنگام انتقال نور در فیبر نوری چند حالته ، با افزایش فاصله انتقال ، سیگنال تحریف می شود. بنابراین ، فاصله انتقال آن به طور کلی کوتاه است. با سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه ، فاصله انتقال می تواند با استفاده از فیبر نوری چند حالته معمولی به 550 متر برسد. با سرعت 10 گیگابیت در ثانیه و نرخ بالاتر ، باید با الیاف نوری چند حالته مانند OM3 و OM4 مطابقت داشته باشد و فاصله انتقال را می توان به حدود 300m-500m افزایش داد. ماژول SFP Multimode مزایای هزینه نسبتاً کم و نصب و نگهداری ساده را دارد. برای سناریوهای استقرار شبکه که به فاصله انتقال بالایی احتیاج ندارند اما نسبت به هزینه حساس هستند ، مناسب است.
ماژول SFP تک حالت: ماژول SFP تک حالته عمدتاً برای انتقال داده های با ظرفیت طولانی ، با ظرفیت بزرگ ، مانند اتصال شبکه منطقه کلانشهر در شبکه گسترده ، انتقال شبکه ستون فقرات از راه دور و ارتباط متقابل منطقه بین مراکز داده استفاده می شود. از فیبر نوری تک حالت به عنوان محیط انتقال استفاده می کند. قطر اصلی فیبر نوری تک حالت نسبتاً نازک است (معمولاً 9μm) ، که فقط اجازه می دهد یک حالت نوری در آن منتقل شود ، پراکندگی حالت را تا حد زیادی کاهش می دهد ، تا بتواند از راه دور دور شود. ماژول SFP تک حالته

E به طور کلی از لیزرهای مارماهی با طول موج 1310nm یا 1550nm به عنوان منبع نور استفاده می کند. در طول موج 1310 نانومتر ، فاصله انتقال می تواند به 10 کیلومتر -20 کیلومتر برسد. در طول موج 1550 نانومتر ، با تقویت کننده نوری مناسب ، فاصله انتقال می تواند به 40 کیلومتر-160 کیلومتر یا حتی بیشتر افزایش یابد. اگرچه هزینه ماژول SFP تک حالت نسبتاً زیاد است ، اما در انتقال مسافت طولانی از مزایای غیرقابل مقایسه برخوردار است و می تواند از ثبات و قابلیت اطمینان سیگنال در هنگام انتقال مسافت طولانی اطمینان حاصل کند.
(iii) نوع عملکرد ویژه

ماژول Bidi SFP (ماژول انتقال دو طرفه): ماژول SFP Bidi (دو طرفه) یک ماژول انتقال دو طرفه است که متوجه انتقال دو طرفه داده ها بر روی یک فیبر نوری می شود و به طور مؤثر منابع فیبر نوری را ذخیره می کند. اصل کار آن استفاده از فناوری چند برابر تقسیم طول موج برای تعدیل سیگنال های نوری منتقل شده و دریافت شده به ترتیب به طول موج های مختلف و انتقال آنها در همان فیبر نوری است. به عنوان مثال ، ماژول Common Bidi SFP سیگنال انتقال را به طول موج 1310 نانومتر و سیگنال دریافت به طول موج 1550 نانومتر ماژوله می کند و از طریق دستگاه های فیلتر و اتصال ویژه ، جدایی و انتقال سیگنال های دو طرفه را درک می کند. در برخی از سناریوهای به روزرسانی شبکه قدیمی با منابع فیبر تنگ ، یا مکانهایی که بسیار حساس به هزینه و سیم کشی هستند ، مانند شبکه های اداری شرکت کوچک و شبکه های ارتباطی در مناطق از راه دور ، ماژول Bidi SFP مزایای قابل توجهی دارد. این نه تنها می تواند نیازهای ارتباطی شبکه را برآورده کند ، بلکه هزینه و دشواری ساخت و ساز در فیبر را نیز کاهش می دهد. نوسازی یک جامعه قدیمی از ماژول های Bidi SFP استفاده می کند و 50 ٪ از منابع فیبر را صرفه جویی می کند. ​
ماژول CWDM SFP (ماژول چند برابر تقسیم طول موج درشت): CWDM (تقسیم طول موج درشت) ماژول SFP یک ماژول تقسیم طول موج درشت است ، که با ضرب کردن سیگنال های مختلف نوری از طول موج های مختلف در برابر نوری ، ظرفیت انتقال فیبر نوری را به شدت بهبود می بخشد. ماژول CWDM SFP معمولاً از 8 یا 16 طول موج در محدوده طول موج 1270 نانومتر - 1610nm استفاده می کند ، با هر فاصله طول موج در حدود 20 نانومتر. در شبکه منطقه متروپولیتن ، داده های چندین کاربران می توانند از طریق ماژول CWDM SFP از طول موج های مختلف ، روی یک فیبر نوری به گره هسته چند برابر شوند ، و متوجه استفاده کارآمد از منابع فیبر نوری می شوند. در مقایسه با انتقال سنتی تک موج سنتی ، ماژول CWDM SFP نیازی به ایجاد مقدار زیادی فیبر نوری ندارد ، که باعث کاهش هزینه ساخت و پیچیدگی مدیریت فیبر نوری می شود. ​
ماژول DWDM SFP (ماژول تقسیم طول موج متراکم): DWDM (تقسیم طول موج متراکم) ماژول SFP یک ماژول چند برابر تقسیم طول موج متراکم است. در مقایسه با CWDM ، می تواند سیگنال های نوری بیشتری را در یک بازه طول موج باریک تر برای دستیابی به ظرفیت انتقال فیبر نوری بالاتر چند برابر کند. ماژول DWDM SFP به طور کلی از محدوده طول موج 1530 نانومتر - 1565nm ، با فاصله طول موج به اندازه 0.4nm یا کمتر استفاده می کند و می تواند 80 یا بیشتر طول موج را روی یک فیبر نوری واحد چند برابر کند. ماژول DWDM SFP نقش مهمی در سناریوها با نیازهای ظرفیت انتقال بسیار بالا ، مانند شبکه های ستون فقرات از راه دور و اتصال سریع با سرعت بالا بین مراکز داده فوق العاده بزرگ دارد. از طریق فناوری DWDM ، یک فیبر نوری واحد می تواند نرخ انتقال داده های چندین ترابایت یا حتی بالاتر را داشته باشد ، و نیازهای انتقال سریع داده های گسترده در سراسر جهان را برآورده می کند. اگرچه هزینه تجهیزات و پیچیدگی فنی ماژول DWDM SFP زیاد است ، در سناریوی کاربردی از راه دور و انتقال با ظرفیت بزرگ ، مزایای اقتصادی و بهبود عملکرد شبکه آن بسیار فراتر از سرمایه گذاری هزینه است.
قسمت برنامه ماژول V. SFP
(i) مرکز داده
اتصال سرور: در مرکز داده ، ماژول SFP به طور گسترده ای برای اتصال بین سرورها استفاده می شود. با محبوبیت برنامه هایی مانند محاسبات ابری و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ ، سرورهای موجود در مراکز داده باید داده ها را با سرعت بالا و پایدار تبادل کنند. ماژول هایی مانند SFP ، SFP28 و QSFP28 با نرخ 10 گیگابیت در ثانیه و بالاتر به طور گسترده ای برای اتصال کارتهای شبکه سرور و سوئیچ های شبکه استفاده می شوند ، و تحقق بخشیدن به اشتراک داده های با سرعت بالا و کار مشترک در خوشه های سرور. به عنوان مثال ، در مراکز داده محاسبات ابری در مقیاس بزرگ ، چندین سرور از طریق ماژول های 100 گیگابایت در ثانیه QSFP28 به سوئیچ های اصلی متصل می شوند تا اطمینان حاصل شود که عملیاتی مانند مهاجرت دستگاه مجازی ، تهیه نسخه پشتیبان از داده ها و بازیابی می تواند در مدت زمان کوتاهی انجام شود و باعث بهبود راندمان عملیاتی و کیفیت خدمات مرکز داده ها می شود.
اتصال شبکه منطقه (SAN) اتصال: در یک شبکه ذخیره سازی ، از ماژول SFP برای اتصال دستگاه های ذخیره سازی (مانند آرایه های دیسک ، کتابخانه های نوار و غیره) به سرورها یا سوئیچ های ذخیره سازی استفاده می شود. با رشد انفجاری حجم داده های سازمانی ، سان نیازهای بالاتری برای ثبات و سرعت انتقال داده دارد. با در نظر گرفتن صنعت مالی به عنوان نمونه ، داده های معامله بانکی ، اطلاعات مشتری و غیره باید در زمان واقعی ذخیره و پشتیبان گیری شود. ماژول SFP کانال فیبر از 16 گیگابیت بر ثانیه یا 32 گیگابایت در ثانیه می تواند انتقال سریع و پایدار داده ها را بین دستگاه های ذخیره سازی و سرورها تضمین کند.
(ب) شبکه اپراتور مخابراتی
انتقال ایستگاه پایه 5G: در معماری شبکه 5G ، ماژول SFP جزء اصلی پیوند انتقال ایستگاه پایه است. در محوطه ایستگاه پایه ، ماژول 25G SFP28 به اتصال کارآمد بین واحد توزیع شده (DU) و واحد آنتن فعال (AAU) با سرعت بالا و مزایای مینیاتوری آن دست می یابد. در پیوندهای Midhaul و Backhaul ، ماژول های 100G QSFP28 یا حتی 400G QSFP-DD باید با توجه به فاصله و ظرفیت انتخاب شوند. در عین حال ، برای مقابله با تقاضای بیشتر برای پهنای باند انتقال 5G پیشرفته در آینده ، اپراتورها آزمایش ماژول های 50G SFP56 را برای آماده سازی برای به روزرسانی های شبکه آغاز کرده اند. ​
دسترسی به پهنای باند فیبر (FTTH و غیره): در سناریوی فیبر به خانه (FTTH) ، ماژول SFP یک کانال داده با سرعت بالا بین ترمینال خط نوری (OLT) و واحد شبکه نوری (ONU) ایجاد می کند. از آنجا که تقاضای کاربران خانگی برای ویدیو 8K ، برنامه های VR و غیره افزایش می یابد ، فناوری های 10G-Epon و XG-Pon به تدریج محبوب می شوند و ماژول های SFP 10G به پیکربندی استاندارد تجهیزات OLT تبدیل شده اند.
(iii) شبکه سازمانی

اتصال ستون فقرات شبکه پردیس: در شبکه شرکت Campus ، پیوندهای ستون فقرات بین ساختمانهای مختلف نیاز به اتصال باند بالا و کمتری دارد. ماژول های SFP 10G یا 25G اغلب برای اتصال سوئیچ هسته دانشگاه و سوئیچ ساختمان استفاده می شود تا از انتقال پایدار صدا ، کنفرانس ویدیویی و داده های سیستم تجاری اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال ، یک پارک بزرگ تولیدی تولید با استقرار ماژول های 25G SFP28 ، تحقق ارتباط سریع بین مناطق مختلف کارخانه و ساختمان های اداری ، تضمین تعامل داده های زمان واقعی بین سیستم های مدیریت تولید و بهبود کارایی کلی عملیاتی شرکت ، یک شبکه ستون فقرات ایجاد کرده است. در عین حال ، برخی از شرکت ها شروع به استفاده از ماژول های CWDM SFP برای حمل چندین سرویس بر روی یک فیبر نوری کرده و ضمن کاهش هزینه های سیم کشی ، معماری شبکه را ساده می کنند. ​
اتصال دفتر شعبه: برای دفاتر شعبه سازمانی که به طور گسترده توزیع شده است ، ماژول SFP یک راه حل انعطاف پذیر برای اتصال آنها با شبکه دفتر مرکزی ارائه می دهد. ماژول های SFP تک حالته ، همراه با خطوط اختصاصی اپراتور اجاره ای ، می توانند به انتقال داده های دور ، ایمن و قابل اعتماد دست یابند. شاخه های کوچک می توانند از ماژول های Bidi SFP برای دستیابی به ارتباطات دو طرفه با استفاده از یک فیبر نوری واحد استفاده کنند و منابع فیبر نوری را نجات دهند.
vi چالش ها و پاسخ های صنعت ماژول SFP
(i) چالش های فنی

یکپارچگی سیگنال با نرخ های بالا: با افزایش نرخ انتقال به 100 گرم یا حتی 400 گرم ، میرایی سیگنال ، مشکلات متقاطع و لرزش جدی تر می شود. تولید کنندگان باید با بهینه سازی عملکرد لیزر و آشکارساز و بهبود الگوریتم های پردازش سیگنال ، مانند استفاده از فناوری مدولاسیون مرتبه بالا (PAM4) و فناوری تساوی پیشرفته تر ، از یکپارچگی سیگنال اطمینان حاصل کنند. به عنوان مثال ، در ماژول QSFP-DD 400G ، فناوری مدولاسیون PAM4 تعداد بیت های منتقل شده در هر نماد را به 4 بیت افزایش می دهد ، به طور موثری سرعت انتقال را بهبود می بخشد ، اما همچنین نیازهای بالاتری را در پردازش سیگنال قرار می دهد.
مصرف انرژی و کنترل اتلاف گرما: مصرف برق ماژول های SFP با سرعت بالا به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. به عنوان مثال ، مصرف برق ماژول های 100G QSFP28 می تواند به 7-8W برسد. استقرار متمرکز تعداد زیادی از ماژول ها باعث ایجاد مشکلات اتلاف گرما می شود. برای این منظور ، تولید کنندگان از مواد نیمه هادی جدید استفاده می کنند و طراحی مدار را برای کاهش مصرف برق بهینه می کنند ، ضمن بهبود ساختار بسته بندی ماژول و افزایش عملکرد اتلاف گرما ، مانند استفاده از سینک های گرمای فلزی و بهینه سازی طراحی مجرای هوا. ​
(ب) چالش های بازار
فشار هزینه: هدایت شده توسط ساخت و ساز 5G و گسترش مرکز داده ، تقاضای ماژول های SFP به میزان قابل توجهی افزایش یافته است ، اما رقابت بازار شدید است و قیمت ها به طور مداوم در حال کاهش است. تولید کنندگان برای افزایش ارزش افزوده محصول باید هزینه های تولید و نوآوری در مقیاس بزرگ و نوآوری فن آوری را کاهش دهند و محصولات متمایز مانند ماژول های سفارشی را برای نیازهای خاص صنعت توسعه دهند. ​
سازگاری و قابلیت همکاری: ممکن است مشکلات سازگاری بین ماژول های SFP و تجهیزات شبکه از تولید کنندگان مختلف وجود داشته باشد. سازمان های صنعت مانند MSA (توافقنامه چند منبع) با تدوین استانداردهای یکپارچه ، قابلیت همکاری محصولات تولید کنندگان مختلف را تضمین می کنند. کاربران همچنین برای جلوگیری از خرابی شبکه ، باید سازگاری ماژول ها و تجهیزات را به شدت آزمایش کنند.
vii روند توسعه آینده ماژول SFP
نرخ انتقال بالاتر: با توسعه فناوری هایی مانند هوش مصنوعی و داده های بزرگ ، تقاضا برای نرخ انتقال همچنان رو به رشد است. ماژول های SFP 400 گرم ، 800 گرم و حتی 1.6T SFP وارد مرحله تحقیق و توسعه و آزمایش شده و در آینده به تدریج تجاری می شوند. ​
ادغام و اطلاعات: ماژول های SFP عملکردهای بیشتری را برای دستیابی به نظارت بر وضعیت واقعی ماژول و هشدار گسل ، عملکردهای بیشتری از جمله تراشه های نظارت هوشمند داخلی را ادغام می کنند. در عین حال ، آنها عمیقاً با سیستم مدیریت تجهیزات شبکه برای بهبود سطح هوشمند عملکرد و نگهداری شبکه یکپارچه می شوند. ​
صرفه جویی در مصرف انرژی سبز: از دستگاه های کم مصرف و طرح های صرفه جویی در مصرف انرژی برای کاهش مصرف انرژی ماژول استفاده می شود که نیازهای توسعه سبز مراکز داده و شبکه های ارتباطی را برآورده می کند. به عنوان مثال ، برخی از تولید کنندگان برای کاهش مصرف انرژی و هزینه های اتلاف گرما ، ماژول های 100 گرم SFP را با مصرف انرژی زیر 5W راه اندازی کرده اند. ​
گسترش سناریوهای جدید برنامه: با توسعه فن آوری های برش مانند ارتباطات 6G و کوانتومی ، ماژول های SFP در زمینه های بیشتری مانند انتقال سیگنال نوری در سیستم های توزیع کلیدی کوانتومی نقش دارند و فرصت های جدید توسعه را برای صنعت به ارمغان می آورند.
viii پایان
ماژول SFP به دلیل انعطاف پذیری ، کارایی بالا و کاربرد گسترده ، به یک مؤلفه اصلی مهم شبکه های ارتباطی مدرن تبدیل شده است. از مراکز داده گرفته تا شبکه های ارتباطات از راه دور ، از پردیس های سازمانی گرفته تا کاربران خانگی ، ماژول SFP از انتقال کارآمد داده های عظیم پشتیبانی می کند. با وجود چالش های دوگانه فناوری و بازار ، که ناشی از نوآوری مداوم صنعت است ، ماژول SFP در جهت سرعت بالاتر ، مصرف انرژی پایین تر و هوش بیشتر توسعه می یابد ، و تضمین کاملی برای به روزرسانی و تحول در شبکه های ارتباطی آینده ارائه می دهد. $ $ $