Phân tích mô-đun quang học 400G

Mô-đun quang học 400G còn được gọi là mô-đun thu phát quang 400G, chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi quang điện. Tín hiệu điện được chuyển đổi thành tín hiệu quang học ở đầu truyền, và sau đó truyền qua sợi quang. Ở đầu nhận, tín hiệu quang học được chuyển đổi thành tín hiệu điện.

Là một thành phần điện tử của chuyển đổi quang điện, mô-đun quang học có thể được sử dụng rộng rãi trong truyền dữ liệu. Mô-đun quang học đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực truyền thông băng thông rộng dữ liệu và viễn thông, và các ứng dụng của nó trong FTTX, trung tâm dữ liệu, giám sát an ninh và lưới điện thông minh cũng đang phát triển.

Kết nối thông tin lớn giữa các trung tâm dữ liệu cần giao tiếp quang học và mô-đun quang học là yếu tố quan trọng để xác định hiệu suất của nó. Mô-đun quang học truyền thông trung tâm dữ liệu có thể được chia thành ba loại theo loại kết nối, bao gồm:

(1) Trung tâm dữ liệu cho người dùng: được tạo ra bởi các hành vi của người dùng cuối như duyệt các trang web, gửi và nhận e-mail và phát trực tuyến video qua đám mây;

(2) Kết nối trung tâm dữ liệu: chủ yếu được sử dụng để sao chép dữ liệu và nâng cấp hệ thống

(3) Trung tâm dữ liệu nội bộ: chủ yếu được sử dụng để lưu trữ thông tin, tạo và khai thác mỏ. Theo dự đoán của Cisco, giao tiếp nội bộ của trung tâm dữ liệu chiếm hơn 70% giao tiếp trung tâm dữ liệu.

Mạng mang được nâng cấp trở lại. Người đàn ông này từ 10G / 40G đến 100G, và mạng xương sống là từ 100G đến 400G. Trong giai đoạn thương mại, mô-đun mạng quang học sẽ được nâng cấp. Mạng lưới mang chủ yếu được chia thành mạng xương sống, mạng lưới tỉnh và mạng lưới khu vực đô thị. Mạng xương sống và mạng tỉnh cần truyền tốc độ cao và công suất lớn, và OTN và các mạng truyền dẫn khác thích hợp cho các hạt lớn và đường dài được ưa thích. Con người được chia thành lớp lõi, lớp hội tụ và lớp truy cập. Các cấp độ khác nhau của mạng mang cung cấp công suất khác nhau của dịch vụ trả lại trung bình thông qua các mức giá cổng khác nhau, vì vậy nó cũng là cần thiết để sử dụng các mô-đun quang học trở lại trung bình với các yêu cầu tỷ lệ khác nhau.

Các mô-đun quang học cũng được cập nhật liên tục. Nhìn chung, lớp truy cập truyền dẫn đang được nâng cấp từ 10G lên 25G / 50G, lớp hội tụ truyền dẫn được nâng cấp từ 40G / 100G lên 50G / 100G, lớp lõi truyền dẫn cũng được nâng cấp từ 100G lên 200G và hệ thống WDM đang chìm nhanh chóng.

Về chất lượng, các mô-đun quang học tốc độ thấp 1G / 10G là dữ liệu truyền thống chính, trong khi các mô-đun quang học tốc độ cao 40G / 100G / 400G được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu đám mây. Từ góc độ số lượng, trung tâm dữ liệu truyền thống bị chi phối bởi giao thông Bắc-Nam, trong khi trung tâm dữ liệu đám mây đã cải thiện lưu lượng truy cập theo hướng đông-tây. Sự phát triển của kết nối Đông-Tây đã thúc đẩy số lượng các mô-đun quang học tốc độ cao máy chủ duy nhất, đưa ra các yêu cầu cao hơn cho các mô-đun quang học.

Phải mất 5 năm để các cổng tốc độ 10G lần lượt lên các cổng tốc độ 40G và 4 năm cho các cổng tốc độ 40G để nâng cấp lên các cổng tốc độ 100G. Từ năm 2018, ngành đã bắt đầu triển khai kiến trúc 400G. Sau 100G, ngành công nghiệp này đang tiến tới triển khai 400G.

Phân loại mô-đun quang học 400G

QSFP-DD và OSFP dự kiến sẽ trở thành chế độ đóng gói 400G chính thống. Về hình thức đóng gói, các mô-đun quang học 400G có thể được chia thành CDFP, CFP8, OSFP, QSFP-DD, v.v. Trong số đó, QSFP-DD và OSFP có nhiều lợi thế hơn về kích thước, công suất nhiệt, tiêu thụ điện năng, khả năng tương thích và băng thông lạc hậu so với các gói mô-đun quang học 400G khác và đã dần trở thành giải pháp chính.

Loại gói mô-đun quang học 400G:

1, QSFP-DD

Tên đầy đủ của QSFP-DD là Quad nhỏ hình thức yếu tố pluggable mật độ đôi, Q đề cập đến "Quad", 4-way ý nghĩa, và DD đề cập đến "mật độ đôi". Đề án này là một phần mở rộng của QSFP, thêm một dòng từ giao diện 4 kênh ban đầu để 8-Kênh, được gọi là mật độ gấp đôi. Đề án này tương thích với sơ đồ QSFP, đó là một trong những lợi thế chính của đề án. Mô-đun QSFP28 ban đầu vẫn có thể được sử dụng, chỉ cần chèn một mô-đun khác. Sơ đồ của nó như sau:

2, OSFP

OSFP sử dụng các kênh 8, 56g để nhận ra 400Gbe cho mô-đun quang học OSFP. Tín hiệu 56gbe được hình thành bởi laser DML 25G dưới sự điều chế của pam4. Tiêu chuẩn này là một tiêu chuẩn giao diện mới và không tương thích với giao diện quang điện hiện có.

OSFP có bộ tản nhiệt riêng, kích thước của nó là 100,4 * 22,58 * 13 mm ^ 3, nhỏ hơn nhiều so với CFP8 và mức tiêu thụ điện năng của nó tương đối thấp, với tối đa 15W. Nó lớn hơn một chút so với kích thước QSFP-DD và do đó đòi hỏi một diện tích lớn hơn của PCB. Các chân của giao diện điện của nó khác với QSFP-DD, với một hàng ở trên cùng và dưới cùng, như thể hiện trong hình dưới đây:

3, CWDM 8

Tiêu chuẩn này là một phần mở rộng của tiêu chuẩn cwdm4. Tốc độ của mỗi bước sóng là 50G, và 400G cũng có thể được thực hiện. Bước sóng được định nghĩa là:

Theo tiêu chuẩn công nghiệp, các hình thức đóng gói khác nhau của các mô-đun quang học 40OG có những nhược điểm và lợi thế riêng

Theo tiêu chuẩn công nghiệp, các hình thức đóng gói khác nhau của các mô-đun quang học 40OG có những nhược điểm và lợi thế riêng:

1. Mô-đun quang học CDFP 40OG - hỗ trợ trao đổi nóng; tuy nhiên, do nhu cầu truyền song song 16 kênh tín hiệu, mức tiêu thụ điện năng và khối lượng lớn.

2. Mô-đun quang học COBO 40OG - có thể sử dụng bo mạch chủ để tản nhiệt, tản nhiệt tốt và kích thước nhỏ; nhưng nó không hỗ trợ trao đổi nóng, vì vậy rất khó để duy trì sau này.

3. Mô-đun quang học CFP8 40OG - tương đương với sự mở rộng của CFP4, số lượng kênh được tăng lên 8 kênh, có thể nhanh chóng được đưa vào thị trường; nhưng chi phí cao, kích thước và mức tiêu thụ điện năng lớn.

4. Mô-đun quang học QSFP-DD 40OG - tương thích với QSFP + / QSFP 28 hiện có, kích thước nhỏ và bảo trì thuận tiện.

5. Mô-đun quang học OSFP 40OG - với tản nhiệt tích hợp, nó có thể cải thiện đáng kể hiệu suất tản nhiệt; tuy nhiên, tiêu chuẩn giao diện mới không tương thích với giao diện quang điện hiện có, lớn hơn một chút so với QSFP-DD, đòi hỏi diện tích bảng mạch in lớn hơn (PCB) và có mức tiêu thụ điện năng cao.

Theo quan điểm của tình hình thị trường hiện nay, mô-đun quang học QSFP-DD 40OG dự kiến sẽ trở thành bao bì chính của mô-đun quang học 40OG với những ưu điểm của thu nhỏ, tích hợp và tương thích xuống.

Chức năng của mô-đun quang học 400G là gì?  

Chức năng chính của mô-đun quang học 400G là cải thiện thông lượng dữ liệu và tối đa hóa băng thông và mật độ cổng của trung tâm dữ liệu. Xu hướng tương lai của mô-đun quang học 400G là đạt được mức tăng rộng, tiếng ồn thấp, thu nhỏ và tích hợp, và cung cấp mô-đun truyền thông quang học chất lượng cao cho mạng không dây thế hệ tiếp theo và trung tâm dữ liệu quy mô cực lớn.

Mô-đun quang học 400G cần bao nhiêu chip? 

Trung Quốc phụ thuộc nhiều vào việc nhập khẩu chip mô-đun quang học 400G. Từ quan điểm của mô hình cạnh tranh toàn cầu của ngành công nghiệp chip quang học, chip quang học cao cấp của Trung Quốc với tốc độ cao là tính năng chính là không đủ tỷ lệ tự túc, và nhu cầu về chip quang học liên quan là cực kỳ phụ thuộc vào nhập khẩu. Do đó, mặc dù chip quang học chỉ cần sử dụng một mảnh trong mô-đun quang học 400G, nó có tỷ lệ chi phí cao và là viên ngọc quý của chuỗi giá trị ngành công nghiệp mô-đun quang học. Trong các mô-đun quang học, chip quang học chiếm giá trị cao nhất và kết thúc càng cao, chi phí chip quang học càng cao. Trong mô-đun quang học 10G / 25G, chi phí của chip quang học chiếm khoảng 30%, chi phí của chip quang học trong mô-đun quang học 40G / 100G chiếm khoảng 50%, và mô-đun quang học 400G chiếm 70%.

Sự khác biệt giữa mô-đun quang học 400G và mô-đun quang học 10G, 25G và 40G là gì?

Mặc dù các mô-đun quang học 10G, 25G, 40G và thậm chí 100G đã trở thành chủ đạo trên thị trường, với sự cải tiến liên tục của băng thông, mật độ cổng và tiêu thụ năng lượng hệ thống, mô-đun quang học 400G sẽ là một giai đoạn mới để thúc đẩy hơn nữa công nghệ lên một hệ thống tốc độ cao hơn. So với các mô-đun quang học 10G, 25G và 40G, sự xuất hiện của mô-đun quang học 400G sẽ làm cho giao tiếp quang học bước vào một kỷ nguyên mới. Giao tiếp quang học đang thay đổi từ việc điều chế tàu sân bay duy nhất phát hiện mạch lạc mô-đun quang học cấp thấp sang điều chế pha đa mang và phát hiện mảng phát hiện phân cực. Tích hợp quang tử và tích hợp điện tử, công nghệ ADC / DSP sẽ là chìa khóa để thương mại hóa mô-đun và hệ thống truyền thông quang học 400G. Với nhu cầu cấp thiết của tiêu chuẩn hóa Ethernet, yêu cầu song song quang học sẽ thúc đẩy đáng kể công nghệ tích hợp quang tử.

Giá trị thị trường của mô-đun quang học 400G là gì? 

Như chúng ta đã biết, các sản phẩm công nghệ 100G đã trưởng thành, 400G là chủ đề nóng hiện nay, ngành công nghiệp này rất quan tâm đến sự tiến bộ của mô-đun quang học 400G. Ngày nay, R & D và tiến độ sản xuất hàng loạt của mô-đun quang học 400G cũng tương đối thỏa đáng. Trong bối cảnh thị trường hiện nay, với nhu cầu ngày càng tăng về băng thông của trung tâm dữ liệu quy mô siêu lớn, mô-đun truyền thông quang học 400G đã trở thành lựa chọn tốt nhất để cải thiện hiệu suất hệ thống và giảm chi phí băng thông. Với sự ra đời của mạng 5g trong giai đoạn sau, nó sẽ là một yếu tố thúc đẩy tích cực cho giá trị thị trường của mô-đun quang học 400.