SFP -moduulin kattava analyysi: perusteista sovelluksiin

I. Johdanto

I) tärkeä asema SFP -moduuli viestinnän alalla

Modernissa ja nopeasti kehittyvässä viestintäverkkoarkkitehtuurissa SFP (pieni muotokerroin liukettava) moduulista, toisin sanoen pienestä liukutettavasta moduulista, on tullut keskeinen peruskomponentti. Tietoliikenteen eksponentiaalisen kasvun myötä riippumatta siitä, onko kyse massiivisten tietojen nopeasta vaihdosta ja siirtämisestä datakeskuksessa tai pitkän matkan ja suuren kapasiteetin tiedon vuorovaikutuksessa laajan alueen verkossa tai yrityskampusverkkoon vastaamaan korkean kaistanleveyden ja vähäisen viivettä päivittäisen toimisto- ja liiketoiminnan laajennuksen tarpeisiin, SFP-moduulilla on korvaamaton rooli. Se on yksi ydinelementeistä verkon tehokkaan ja vakaan toiminnan varmistamiseksi.

(Ii) Teollisuuden kehityssuuntaus ja sen vaikutukset SFP -moduuliin

Tällä hetkellä viestintäteollisuus on siirtymässä huippuluokan kenttiin, kuten 5G, esineiden Internet ja pilvipalvelu. 5G-verkkojen laajamittainen käyttöönotto on esittänyt erittäin korkeat vaatimukset siirtoasemien ja kapasiteetin suhteen tukiasemien välillä sekä tukiasemien ja ydinverkkojen välillä. SFP -moduulilla on oltava korkeampi nopeus, kuten kehittyminen perinteisistä 1G- ja 10G- 25G-, 100G- tai jopa korkeammista hinnoista sopeutuakseen 5G -verkkojen fronthaul-, midhaul- ja backhaul -linkkeihin. Asioiden Internetin nousu on antanut kymmenille miljardeille laitteille pääsyä verkkoon, mikä on saanut SFP-moduulin optimoimaan jatkuvasti kustannuksia ja virrankulutusta ja tukemaan lisää yhteyksiä vastaamaan alhaisen virrankulutuksen ja IoT-laitteiden laajamittaisen käyttöönoton ominaisuuksia. Pilvipalvelun voimakas kehitys on edistänyt datakeskusten jatkuvaa laajentumista ja päivitystä. Palvelimien yhdistäminen tietokeskuksissa, tallennuslaitteiden ja laskentasolmujen nopea viestintä luottaa kaikki SFP-moduuliin korkean tiheyden ja nopean tiedonsiirron saavuttamiseksi, mikä on johtanut innovatiivisiin vaatimuksiin SFP-moduulille suorituskyvyn, tiheyden ja yhteensopivuuden suhteen. 2. SFP -moduulin peruskuvaus

(I) Määritelmä ja peruskäsitteet

SFP-moduulin määritelmä: SFP-moduuli on kuumavaihtoehtävä pieni pakkausmoduuli, joka on suunniteltu tarjoamaan joustavia optoelektronisia käyttöliittymäratkaisuja verkkolaitteille (kuten kytkimiä, reitittimiä, palvelinverkkokortteja jne.). Se voi muuntaa sähköiset signaalit optisiksi signaaleiksi optisen kuidunsiirron suhteen tai päinvastoin, muuntaneet vastaanotetut optiset signaalit sähköisignaaleiksi tehokkaan yhteyden saavuttamiseksi verkkolaitteiden ja optisten kuitulinkkien välillä. Tämä plug-and-play-ominaisuus parantaa verkon käyttöä ja ylläpitotehokkuutta yli 30%, mikä vähentää huomattavasti manuaalisia ylläpitokustannuksia.

Erot muista moduuleista (kuten GBIC jne.): Verrattuna varhaiseen Gigabit -rajapinnan muunnin (GBIC), SFP -moduuli on saavuttanut merkittävän koon pienenemisen, ja tilavuus on vain noin puolet GBIC: n määrää, mikä mahdollistaa verkkolaitteiden määrittämisen lisää portteja rajoitetussa paneelin avaruudessa, mikä parantaa merkittävästi sataman tiheyden. Toiminnan kannalta, vaikka molemmilla on optoelektroniset muuntamisominaisuudet, SFP -moduuli on tekniikan edistyneempi, tukee korkeampaa tiedonsiirtoastetta ja sillä on parempi suorituskyky virrankulutuksessa, lämmön hajoamisessa ja yhteensopivuudessa. Esimerkiksi GBIC tukee yleensä enimmäisnopeutta 1 Gbps, kun taas SFP -moduuli ei voi vain käsitellä 1 Gbps helposti, vaan myös laajentua 10 Gbps ja korkeammat hinnat. Kun tietty kytkinmalli on ottanut käyttöön SFP -portteja, portin tiheys pinta -alayksikköä kohti kasvatetaan GBIC -aikakauden 8 portista 32 porttiin ja tilan käyttöaste nostetaan 4 kertaa. ​
(Ii) rakenneanalyysi

Sisäiset komponentit (laserit, ilmaisimet jne.): SFP -moduuli koostuu pääasiassa ydinkomponenteista, kuten lasereista (käytetään sähköisten signaalien muuntamiseen päästöjen optisiksi signaaleiksi, mukaan lukien pystysuuntaiset onteloiden pinta -alan säteilevät laserit VCSEL- ja reuna -emissiot, ja erityyppiset tyypit ovat sopivia erilaisiin lähetysten välisiin merkkejä, jotka ovat saaneet käyttöön. ovat PIN -fotodiodeja ja lumivyöryvalojen fotodiodes APD), signaalinkäsittelypiirit (sähköisten signaalien modulaatio, demodulaatio, monistus, muotoilu jne. Signaalien tarkan siirron ja vastaanoton tarkan siirron ja vastaanottamisen varmistamiseksi) ja ohjauspiirien (käytetty moduulin, kuten lämpötilan, virheenkäyttöisen jne. Tarkkailemiseksi ja hallitsemiseksi). Ottaen esimerkiksi 10G SFP -moduulin, sen vcsel -laser toimii aallonpituudella 850 nm. APD -ilmaisimella se voi saavuttaa 300 metrin vakaan lähetyksen monimuotoisella optisella kuidulla. ​
Ulkoinen rajapinnan suunnittelu (LC-rajapinta jne.): SFP-moduulin ulkoinen rajapinta ottaa yleensä käyttöön LC (Lucent Connector) -rajapinnan, jolla on pienen koon, kätevän yhteyden ja korkean tiheyden johdotuksen edut. LC-rajapinta on duplex-muotoilu, joka toteuttaa optisten signaalien lähettämisen ja vastaanottamisen vastaavasti kahden optisen kuiturajapinnan kautta varmistaen datan kaksisuuntaisen siirron. Sen plug-in-suunnittelu tekee moduulista erittäin kätevän asentaa ja korvata ilman monimutkaisia ​​työkaluja ja ammattitaitoja, mikä parantaa huomattavasti verkon käyttöönoton ja ylläpidon tehokkuutta. Kun datakeskus on ottanut käyttöön LC -rajapinnan SFP -moduulin, johdotusaika lyhennettiin perinteisen rajapinnan 4 tunnista/kaapista 1,5 tuntiin. ​
III. SFP -moduulin toimintaperiaate
(I) Fotoelektrinen muuntamismekanismi
Sähkösignaalien muuntamisprosessi optisiin signaaleihin: Kun verkkolaitteen sähkösignaali siirretään SFP -moduuliin, se syöttää ensin laserkäyttöpiirin. Piiri säätää tarkasti laserille toimitetun esijännitteen tuloksen sähköisen signaalin amplitudin ja taajuuden muutosten mukaan. Bias -virran ohjaama laser tuottaa optisen signaalin, joka vastaa tuloa sähköistä signaalia. Esimerkiksi digitaalisessa signaalissa "1" laser tuo vahvan optisen tehon; Digitaalisessa signaalissa "0" laser tuo esiin heikon tai ei lainkaan lähtötehoa. Tällä tavoin toteutetaan sähkösignaalien muuntaminen optisiin signaaleihin, ja muunnetut optiset signaalit kytketään optiseen kuituun optisen kuiturajapinnan kautta lähettämistä varten. SFP -moduulin, joka käyttää suoraa modulaatiotekniikkaa, modulaatioaste on enintään 28 Gbps, mikä täyttää 5G -verkon fronthaul -vaatimukset. ​
Optisten signaalien muuntamisprosessi sähköisiksi signaaleiksi: Vastaanottopäässä optisen kuidun lähettämä optinen signaali tulee SFP -moduulin ilmaisimeen. Ilmaisin muuntaa vastaanotetun optisen tehon vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Generoitu sähköinen signaali on yleensä erittäin heikko, ja sen on vahvistettava esivahvistimella. Vahvistettu sähköinen signaali muotoillaan ja palautetaan alkuperäiseen digitaaliseen signaaliin seuraavien signaalinkäsittelypiirejen, kuten rajoittavien vahvistimien ja päätöksentekijöiden, kautta. Lopuksi prosessoitu sähkösignaali siirretään verkkolaitteisiin muuntamisprosessin suorittamiseksi optisista signaaleista sähkösignaaleihin. Edistynyt tasoitustekniikka voi lisätä vastaanottavan herkkyyden -28DBM: lle ja laajentaa siirtoetäisyyttä. ​
(Ii) Tiedonsiirtoprosessi
Tietojenkäsittely ja siirto lähetyspäässä: Lähetyspäässä verkkolaite lähettää SFP -moduulille lähetettävät tiedot sähköisten signaalien muodossa. SFP-moduulin syöttämisen jälkeen tiedot koodaavat ensin koodauspiiri, kuten 8b/10b-koodaus, datan siirron luotettavuuden ja interferenssin vastaisen kyvyn parantamiseksi. Koodatut tiedot moduloidaan laserilla laser -ajopiirillä, muunnetaan optiseksi signaaliksi ja lähetetään optisen kuidun läpi. Tämän prosessin aikana SFP -moduuli tarkkailee myös ja säätää lähetetyn optisen signaalin tehoa varmistaakseen, että optisen signaalin voimakkuus on oikeassa optisen kuidun lähetysalueella varmistaakseen signaalin tehokkaan lähetysetäisyyden ja laadun. Operaattorin käyttöön ottama 25G SFP28 -moduuli hallitsee optisen tehon vaihteluväliä ± 0,5 dB: n sisällä automaattisen tehonhallintatoiminnon kautta. ​
Tietojen vastaanotto ja palautus vastaanottopäässä: Vastaanottavassa päässä SFP -moduuli vastaanottaa optisen signaalin optisesta kuidusta ilmaisimen läpi ja muuntaa sen sähköiseksi signaaliksi. Ennakkoilmoituksen ja suodattamisen jälkeen sähköinen signaali siirtyy dekoodauspiiriin dekoodausta varten alkuperäisen datasignaalin palauttamiseksi. Samanaikaisesti vastaanottavassa päässä oleva SFP -moduuli seuraa vastaanotetun signaalin laatua, kuten indikaattoreita, kuten bittivirhesuhde. Jos signaalin laadun todetaan olevan huono, lähetyspää ilmoitetaan palautemekanismin kautta lähetysparametrien säätämiseksi tai vastaanotettu signaali korjataan sen varmistamiseksi, että verkkolaitteeseen lopulta lähetetyt tiedot ovat tarkkoja. Tietokeskuksessa käyttöön otettu 100G QSFP28 -moduuli käyttää FEC: n eteenpäin virheenkorjaustekniikkaa vähentämään bitin virhetasoa 10^-4-10^-15. ​
Iv. SFP -moduulityyppien luokittelu
(I) luokittelu lähetysnopeuden mukaan
1GBPS SFP -moduuli: 1 GbPS SFP -moduuli on suhteellisen perus- ja yleinen tyyppi, jota käytetään laajasti varhaisissa gigabitin Ethernet -verkoissa. Enterprise Campus Networksissa sitä käytetään usein toimistolaitteiden, kuten työpöytätietokoneiden ja tulostimien, yhdistämiseen verkkokytkimiin, jotta saadaan vakaa gigabittiverkkoon pääsy. Lähetysetäisyys vaihtelee käytetyn optisen kuidun ja aallonpituuden tyypin mukaan. Kun multimode -optinen kuitu sovitetaan 850 nm: n aallonpituudella, siirtoetäisyys voi yleensä saavuttaa noin 550 metriä; Kun yksimuotoinen optinen kuitu sovitetaan 1310 nm: n aallonpituudella, läpäisyetäisyys voidaan pidentää 10 km: iin tai vielä pidemmälle. Yleisiä malleja ovat SFP-1G-SX (monimuotoinen lyhyt etäisyys), SFP-1G-LX (yhden moodin pitkä etäisyys) jne.
10 GBPS SFP -moduuli: Verkkosovellusten kaistanleveyden kysynnän kasvussa 10 Gbps SFP -moduuli syntyi. Sitä on käytetty laajasti tietokeskusten sisäisessä verkossa nopeaa yhdistämistä palvelimien välillä, tallennuslaitteiden ja palvelimien välinen yhteys tallennusalueverkkoissa (SANS) ja muiden skenaarioiden välillä. SFP-moduuli saavuttaa 10 gbps nopean tiedonsiirron optimoimalla sisäpiirin suunnittelu ja käyttämällä korkeamman nopeuden lasereita, ilmaisimia ja muita komponentteja. Siirtoetäisyyden suhteen, kun monimuotoisia optisia kuituja käytetään uusilla optisilla kuiduilla, kuten OM3 ja OM4, se voi tukea siirtoetäisyyttä 300M-500m; Kun yksimuotoinen optista kuitua käytetään 1310Nm: n ja 1550 nm: n aallonpituuksilla, lähetysetäisyys voi saavuttaa 10 km-40 km, kuten SFP -10G-SR (monimuotoinen lyhyen matkan), SFP -10G-LR (yksimoodinen pitkän matkan päässä) ja muut mallit. Google-tietokeskukset käyttävät SFP -10G-SR-moduuleja nopeaan yhteenliittymään telineiden välillä. 25 gbps SFP28 -moduuli: 25 Gbps SFP28 -moduuli on tuote, joka mukautuu 5G -verkon rakennus- ja datakeskuksen päivitysten korkeampiin kaistanleveysvaatimuksiin. 5G tukiasemien fronthaul- ja MidHaul-linkkeissä SFP28 Tietokeskuksessa sitä voidaan käyttää nykyisen verkkoarkkitehtuurin päivittämiseen, verkkokytkimen portin siirtoprosentin lisäämiseen ja tehokkaamman tiedonvaihdon saavuttamiseen. SFP28 -moduuli hyväksyy edistyneen 28NM -prosessitekniikan, mikä vähentää virrankulutusta ja parantaa integraatiota. Lähetyksen etäisyyden suhteen multimodekuitu voi tukea noin 100m-200m, ja yksimuotoinen kuitu voi saavuttaa 10 km-40 km: n lähetyksen eri aallonpituuksilla, kuten SFP28-25G-SR (multimode lyhyt etäisyys), SFP28-25G-LR (yhden moodin pitkä etäisyys), jne.
Korkeampi nopeus (kuten 100 gbps QSFP28 ja muut johdannaistyypit): Massiivisten tietojen nopean siirron äärimmäisen kysynnän vastaamiseksi erittäin suurissa datakeskuksissa, korkean suorituskyvyn tietojenkäsittelyssä ja muissa kentissä, korkeamman asteen moduulit, kuten 100 gbps: n QSFP28, ovat ilmestyneet toisensa jälkeen. QSFP28-moduuli hyväksyy nelikanavaisen suunnittelun, ja kunkin kanavan tiedonsiirtoprosentti voi saavuttaa 25 Gbps. Neljä kanavaa toimivat rinnakkain 100 Gbps: n kokonaissiirronopeuden saavuttamiseksi. Tietokeskuksen ydinverkkokerroksessa QSFP28-moduuleja käytetään kytkimien väliseen nopeaan yhteyteen, jotta rakennetaan matalan latenssin, korkean kaistanleveyden tiedonsiirtoverkon. Sen siirtoetäisyys voi ulottua noin 100 m: n monimuotoisessa optisessa kuidussa, ja yksimuotoisen optisen kuidun, jolla on erilaiset aallonpituudet, voi saavuttaa pitkän matkan siirron 40 km-80 km, kuten QSFP28-100G-SR4 (multi-moodin lyhyt etäisyys), QSFP28-100G-LR4 (yhden moodin pitkä etäisyys) ja muut mallit. Teknologian kehityksen myötä lähetyssuorituskyky on jatkuvasti optimoitu ja sovellusskenaariot laajenevat. AWS-tietokeskukset käyttävät QSFP28-100G-LR4-moduuleja globaalin runkoverkon rakentamiseen. ​
(Ii) luokittelu siirtoväliaineella
Multi-moodin SFP-moduuli: Multi-moodin SFP-moduuli soveltuu lyhyen matkan, kaistanleveysviestinnän skenaarioihin, kuten yrityskampusverkkojen rakennusten välisiin yhteyksiin ja tietokeskusten välisten telineiden välillä. Se käyttää multimode -optista kuitua siirtoväliaineena. Monimuotoisen optisen kuidun ytimen halkaisija on suhteellisen paksu (yleensä 50 μm tai 62,5 μm), mikä mahdollistaa useiden valonmuotojen lähettämisen siihen. Multimode SFP -moduuli käyttää yleensä 850 nm: n aallonpituus VCSEL -laseria valonlähteenä. Tilan dispersion vuoksi, kun valo siirretään monimuotoisessa optisessa kuidussa, signaali vääristyy, kun lähetysetäisyys kasvaa. Siksi sen siirtoetäisyys on yleensä lyhyt. Nopeudella 1 Gbps, lähetysetäisyys voi saavuttaa 550 metriä käyttämällä tavallista multimode -optista kuitua; 10 Gbps ja korkeammat hinnat se on sovittava uusiin multimode-optisiin kuituihin, kuten OM3 ja OM4, ja siirtoetäisyyttä voidaan nostaa noin 300M-500 m. Multimode SFP -moduulilla on edut suhteellisen edullisista ja yksinkertaisista asennuksista ja ylläpidosta. Se sopii verkon käyttöönotoskenaarioihin, jotka eivät vaadi korkeaa siirtoetäisyyttä, mutta ovat herkkiä kustannuksille.
Yhden moodin SFP-moduuli: Yhden moodin SFP-moduulia käytetään pääasiassa pitkän matkan, suuren kapasiteetin tiedonsiirtoon, kuten metropolitan alueen verkkoyhteyteen laajan alueen verkossa, pitkän matkan selkärankaverkon siirto ja alueiden välinen yhdistäminen tietokeskusten välillä. Se käyttää siirtoväliaineena yksimuotoa optista kuitua. Yhden moodin optisen kuidun ytimen halkaisija on suhteellisen ohut (yleensä 9 μm), mikä mahdollistaa vain yhden optisen tilan lähettämisen siihen, mikä vähentää huomattavasti tilan dispersiota, jotta saadaan pidempi etäisyyslähetys. Yksimoodinen SFP-moduuli

E käyttää yleensä ankeriaslasereita, joiden valonlähteenä on 1310 nm tai 1550 nm. Aallonpituudella 1310 nm siirtoetäisyys voi saavuttaa 10 km-20 km; Aallonpituudella 1550 nm sopivalla optisella vahvistimella siirtoetäisyys voidaan pidentää arvoon 40 km-160 km tai vielä pidemmälle. Vaikka yksimuotoisen SFP-moduulin kustannukset ovat suhteellisen korkeat, sillä on vertaansa vailla olevia etuja pitkän matkan siirrossa ja se voi varmistaa signaalin stabiilisuuden ja luotettavuuden kaukoliikenteen siirron aikana.
(Iii) erikoistoimintotyyppi

Bidi SFP -moduuli (kaksisuuntainen lähetysmoduuli): Bidi (kaksisuuntainen) SFP -moduuli on kaksisuuntainen lähetysmoduuli, joka toteuttaa datan kaksisuuntaisen siirron yhdellä optisella kuidulla, säästää tehokkaasti optisia kuituvaroja. Sen toimintaperiaatteena on käyttää aallonpituusjako -multipleksointitekniikkaa lähetettyjen ja vastaanotettujen optisten signaalien moduloimiseksi eri aallonpituuksille ja lähettää ne samassa optisessa kuidussa. Esimerkiksi yleinen Bidi SFP -moduuli moduloi lähetyssignaalin 1310 nm: n aallonpituuteen ja vastaanottosignaaliin 1550 nm: n aallonpituuteen ja toteuttaa kaksisuuntaisten signaalien erottelun ja lähettämisen erityisellä suodatus- ja kytkentälaitteilla. Joissakin vanhoissa verkon päivitysskenaarioissa, joissa on tiukka kuituresurssit, tai paikoissa, jotka ovat erittäin kustannusherkkiä ja vaikeasti leviämistä, kuten pienten yritystoimistoverkkojen ja syrjäisillä alueilla viestintäverkoissa, Bidi SFP -moduulilla on merkittäviä etuja. Se ei vain vastaa verkkoviestinnän tarpeita, vaan myös vähentää kuitujen asettamisen kustannus- ja rakennusvaikeuksia. Vanhan yhteisön kunnostaminen käyttää Bidi SFP -moduuleja säästäen 50% kuituvaroista. ​
CWDM SFP -moduuli (karkea aallonpituuden jako multipleksointimoduuli): CWDM (karkea aallonpituuden jako multipleksointi) SFP -moduuli on karkea aallonpituusmuotoilumoduuli, joka parantaa huomattavasti optisen kuidun siirtokapasiteettia eri aallonpituuksien multipleksoimalla. CWDM SFP -moduuli käyttää yleensä 8 tai 16 aallonpituutta aallonpituusalueella 1270 nm - 1610 nm, jokaisen aallonpituusvälin ollessa noin 20 nm. Metropolitan -alueen verkossa useiden käyttäjien tiedot voidaan multipleksoida yhdellä optisella kuidulla ydinsolmuun eri aallonpituuksien CWDM SFP -moduulin kautta, joka toteuttaa optisten kuituvarojen tehokkaan käytön. Verrattuna perinteiseen yhden aallonpituuden siirtoon, CWDM SFP -moduulia ei tarvitse asettaa suurta määrää optista kuitua, mikä vähentää optisen kuidun hallinnan rakennuskustannuksia ja monimutkaisuutta. ​
DWDM SFP -moduuli (tiheä aallonpituusjakautumismoduuli): DWDM (tiheä aallonpituusjakautuminen multipleksointi) SFP -moduuli on tiheä aallonpituusjakautumismoduuli. CWDM: ään verrattuna se voi multipleksoida enemmän optisia signaaleja kapeammalla aallonpituusvälillä korkeamman optisen kuidun siirtokapasiteetin saavuttamiseksi. DWDM SFP -moduuli käyttää yleensä aallonpituusaluetta 1530 nm - 1565 nm, aallonpituusvälillä niin pieni kuin 0,4 nm tai vähemmän, ja se voi multipleksin 80 tai enemmän aallonpituuksia yhdellä optisella kuidulla. DWDM SFP -moduulilla on avainasemassa skenaarioissa, joissa on erittäin korkeat siirtokapasiteettivaatimukset, kuten pitkän matkan selkärangan verkot ja nopea yhdistäminen erittäin suurten tietokeskusten välillä. DWDM -tekniikan avulla yksi optinen kuitu voi kuljettaa useiden terabittien tai jopa korkeamman tiedonsiirtoasteen, joka vastaa massiivisen datan nopean siirron tarpeita maailmanlaajuisesti. Vaikka DWDM SFP -moduulin laitteiden kustannukset ja tekninen monimutkaisuus ovat korkeat, pitkän matkan ja suuren kapasiteetin leviämisen sovellusskenaariossa se, että se tuo huomattavasti kustannusinvestoinnit.
V. SFP -moduulin sovelluskenttä
(I) tietokeskus
Palvelimen yhdistäminen: Tietokeskuksessa SFP -moduulia käytetään laajasti palvelimien väliseen yhteyteen. Sovellusten, kuten pilvipalvelun ja Big Data -analyysin, popularisoinnin myötä tietokeskusten palvelimien on vaihdettava tietoja suurella nopeudella ja vakaasti. Moduuleja, kuten SFP, SFP28 ja QSFP28, jonka hinta on 10 Gbps ja sitä korkeammat, käytetään laajasti palvelinverkkokorttien ja verkkokytkimien kytkemiseen, nopean tiedon jakamisen ja yhteistyöhön palvelimen klustereissa. Esimerkiksi laajamittaisissa pilvipalveluiden tietokeskuksissa useita palvelimia on kytketty ydinkytkimiin 100 Gbps QSFP28 -moduulien läpi varmistaakseen, että toiminnot, kuten virtuaalikoneen siirtyminen, tietojen varmuuskopio ja palautus, voidaan suorittaa lyhyessä ajassa, mikä parantaa tietokeskuksen toiminnan tehokkuutta ja palvelun laatua.
Tallennusalueverkko (SAN) -yhteys: Tallennusalueen verkossa SFP -moduulia käytetään tallennuslaitteiden (kuten levymariteilla, nauhakirjastojen jne.) Kylittämiseen palvelimiin tai tallennuskytkimiin. Yritysten datan määrän räjähtävän kasvun myötä SAN: lla on korkeammat vaatimukset tiedonsiirron stabiilisuudelle ja nopeudelle. Esimerkiksi finanssialan ottaminen pankkitapahtumien tiedot, asiakastiedot jne. On tallennettava ja varmuuskopioitava reaaliajassa. Fiber Channel SFP -moduuli, joka sisältää 16 gbps tai 32 Gbps, voi varmistaa, että tallennuslaitteiden ja palvelimien välinen datan nopea ja vakaa siirto.
(Ii) Telecom -operaattoriverkko
5G tukiaseman lähetys: 5G -verkkoarkkitehtuurissa SFP -moduuli on tukiaseman lähetyslinkin ydinkomponentti. Tukiaseman fronthaulissa 25G SFP28 MidHaul- ja BackHaul-linkkeissä 100 g QSFP28 tai jopa 400 g QSFP-DD-moduulit on valittava etäisyyden ja kapasiteetin mukaan. Samaan aikaan, jotta voidaan selviytyä tulevaisuudessa 5G-edistyneen siirtokaistanleveyden kysynnästä, operaattorit ovat alkaneet testata 50G SFP56 -moduuleja valmistautuakseen verkkopäivityksiin. ​
Kuitulaajakaistan pääsy (FTTH jne.): Kuitukotiin (FTTH) -skenaariossa SFP-moduuli rakentaa nopean datakanavan optisen viivapäätteiden (OLT) ja optisen verkkoyksikön (ONU) väliin. Kun kodin käyttäjien kysyntä 8K: n videolle, VR-sovelluksille jne. Kasvavat, 10G-EPON- ja XG-PON-tekniikat ovat vähitellen tulleet suosittuihin, ja 10G SFP -moduuleista on tullut OLT-laitteiden vakiokonfiguraatio.
(Iii) Enterprise Network

Kampusverkon selkärankayhteys: Enterprise Campus -verkossa eri rakennusten väliset selkärankayhteydet vaativat korkean kaistanleveyden, matalan latenssiyhteyksiä. 10G- tai 25G SFP -moduuleja käytetään usein kampuksen ydinkytkimen ja rakennuskytkimen kytkemiseen, jotta voidaan varmistaa ääni-, videoneuvottelu- ja yritysjärjestelmätietojen väliaine. Esimerkiksi suuri valmistusyrityspuisto rakensi selkärankaverkon ottamalla käyttöön 25G SFP28 -moduulit, toteuttamalla nopean liitännät eri tehdasalueiden ja toimistorakennusten välillä, varmistaen tuotantohallintajärjestelmien ja ERP-järjestelmien välisen reaaliaikaisen vuorovaikutuksen ja Enterprise-toiminnan yleisen toiminnan tehokkuuden parantamisen. Samanaikaisesti jotkut yritykset ovat alkaneet käyttää CWDM SFP -moduuleja kuljettaakseen useita palveluita yhdellä optisella kuitulla, yksinkertaistaen verkkoarkkitehtuuria vähentäen samalla johdotuskustannuksia. ​
Haaratoimiston yhdistäminen: SFP -moduuli tarjoaa laajalti hajautettuja yrityshaarojen toimistoja joustavan ratkaisun niiden yhdistämiseen pääkonttorin verkon kanssa. Yhden moodin SFP-moduulit yhdistettynä vuokrattuihin operaattoriin omistettuihin viivoihin voivat saavuttaa pitkän matkan, turvallisen ja luotettavan tiedonsiirron. Pienet oksat voivat käyttää Bidi SFP -moduuleja kaksisuuntaisen viestinnän saavuttamiseen yhdellä optisella kuitulla, joka säästää optisia kuituvaroja.
Vi. SFP -moduuliteollisuuden haasteet ja vastaukset
(I) Tekniset haasteet

Signaalin eheys korkeilla nopeuksilla: Kun lähetysnopeus nousee 100G: n tai jopa 400 g: iin, signaalin vaimennus, ylikuormitus ja värähtelyt ongelmat muuttuvat vakavammiksi. Valmistajien on varmistettava signaalin eheys optimoimalla laser- ja ilmaisimen suorituskykyä ja parantamalla signaalinkäsittelyalgoritmeja, kuten käyttämällä korkean asteen modulaatiotekniikkaa (PAM4) ja edistyneempiä tasoitustekniikkaa. Esimerkiksi 400 g: n QSFP-DD-moduulissa PAM4-modulaatiotekniikka lisää symboliin siirrettävien bittien lukumäärää 4 bittiä, mikä parantaa siirtonopeutta tehokkaasti, mutta asettamalla myös korkeammat vaatimukset signaalinkäsittelyyn.
Virrankulutus ja lämmön hajoamisen hallinta: Nopean SFP-moduulien voimankulutus on lisääntynyt merkittävästi. Esimerkiksi 100G QSFP28 -moduulien energiankulutus voi saavuttaa 7-8W. Suuren määrän moduulien keskitetty käyttöönotto aiheuttaa lämmön hajoamisongelmia. Tätä varten valmistajat käyttävät uusia puolijohdemateriaaleja ja optimoivat piirisuunnittelua vähentämään virrankulutusta, parantaen samalla moduulin pakkausrakennetta ja parantaen lämmön hajoamiskykyä, kuten käyttämällä metalli jäähdytyselementtejä ja optimoivat ilmakanavan suunnittelun. ​
(Ii) Markkinat haasteet
Kustannuspaine: 5G: n rakennus- ja tietokeskuksen laajentumisen avulla SFP -moduulien kysyntä on lisääntynyt huomattavasti, mutta markkinoiden kilpailu on kovaa ja hinnat laskevat jatkuvasti. Valmistajien on vähennettävä kustannuksia laajamittaisen tuotannon ja teknologisen innovaatioiden avulla ja kehitettävä eriytettyjä tuotteita, kuten räätälöityjä moduuleja tietyille teollisuuden tarpeille, tuotteen lisäarvon lisäämiseksi. ​
Yhteensopivuus ja yhteentoimivuus: SFP -moduulien ja eri valmistajien verkkolaitteiden välillä voi olla yhteensopivuusongelmia. Teollisuusorganisaatiot, kuten MSA (monilähteen sopimus), varmistavat eri valmistajien tuotteiden yhteentoimivuuden muotoilemalla yhtenäisiä standardeja. Käyttäjien on myös testattava tiukasti moduulien ja laitteiden yhteensopivuus ostaessaan verkkovirheiden välttämiseksi.
Vii. SFP -moduulin tulevaisuuden kehityssuuntaus
Suurempi siirtoprosentti: Teknologian kaltaisten tekoälyn ja suurten tietojen kehityksen myötä siirtonopeuden kysyntä kasvaa edelleen. 400G-, 800G- ja jopa 1,6T SFP -moduulit ovat tulleet tutkimus- ja kehitys- ja testausvaiheeseen, ja ne kaupallistetaan vähitellen tulevaisuudessa. ​
Integrointi ja älykkyys: SFP-moduulit integroivat enemmän toimintoja, kuten sisäänrakennetut älykkäät seurannan sirut moduulin tilan ja vikavaroituksen reaaliaikaisen seurannan saavuttamiseksi; Samanaikaisesti ne integroidaan syvästi verkkolaitteiden hallintajärjestelmään verkon toiminnan ja ylläpidon älykkään tason parantamiseksi. ​
Vihreän energiansäästö: Moduulin virrankulutuksen vähentämiseen käytetään pienitehoisia laitteita ja energiansäästökuvioita, jotka vastaavat tietokeskusten ja viestintäverkkojen vihreiden kehityksen tarpeita. Esimerkiksi jotkut valmistajat ovat käynnistäneet 100G SFP -moduulit, joiden virrankulutus on alle 5W, energiankulutuksen ja lämmön hajoamiskustannusten vähentämiseksi. ​
Uusien sovellusskenaarioiden laajentaminen: Huippuluokan tekniikoiden, kuten 6G: n ja kvanttiviestinnän, kehittymisen myötä SFP-moduuleilla on merkitys useammalla alalla, kuten optisen signaalin siirtyminen kvanttien avaimen jakelujärjestelmissä, mikä tuo teollisuudelle uusia kehitysmahdollisuuksia.
Viii. Johtopäätös
SFP -moduulista on tullut välttämätön avainkomponentti nykyaikaisissa viestintäverkoissa sen joustavuuden, korkean suorituskyvyn ja laajan sovellettavuuden vuoksi. SFP -moduuli tukee tietokeskuksista televiestinnän verkkoihin, yrityskampuksista kodin käyttäjiin, ja se tukee massiivisen tiedon tehokasta siirtoa. Teknologian ja markkinoiden kaksoishaasteista huolimatta teollisuuden jatkuvan innovaatioiden johdosta SFP -moduuli kehittyy suuremman nopeuden, alhaisemman virrankulutuksen ja lisää älykkyyden suuntaan, mikä tarjoaa vankan takaa tulevien viestintäverkkojen päivitykseen ja muuttamiseen.