数据中心光模块简介

2019-11-23 20:43发布

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　　近年来，大数据、云计算、5G、物联网以及人工智能等应用市场快速发展，将要来临的无人驾驶应用市场，给数据流量带来了爆炸性增长，数据中心互联逐渐发展成为光通信的研究热点。

　　目前的数据中心已不再仅仅是一座或几座机房，而是一组数据中心集群。为实现各种互联网业务和应用市场的正常工作，要求数据中心之间协同运转。数据中心之间信息实时海量交互，这就产生了数据中心互联网络需求，光纤通信则成为了实现互联的必要手段。

　　与传统的电信接入网传输设备不同，数据中心互联要实现信息量更大、更密集的传输，就要要求交换设备拥有更高速率、更低功耗，以及更加小型化。而决定这些性能是否能够实现的一个核心因素，则是光模块。

　　信息网络主要以光纤作为传输介质，但目前计算、分析还必须基于电信号，光模块是实现光电转换的核心器件。

　　光模块的核心组件由Transimitter(光发射次模块)/Receiver(光接收次模块)或Transceiver(光收发一体模块)、电芯片，另外还包括透镜、分路器、合束器等无源器件及外围电路组成。

　　常见的光模块封装模式有SFP、XFP、QSFP、CFP等。

　　· SFP(Small Form-factor Pluggable)是一种紧凑型、可插拔的收发器模块标准，用于电信和数据通信应用，最高可支持10Gbps传输速率。

　　· XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable)是10G速率的小型可插拔收发器模块标准，支持多种通信协议，如10G 以太网、10G 光纤通道和SONETOC-192。XFP收发器可用于数据通信和电信市场，并提供比其他10Gbps 收发器更好的功耗特性。

　　· QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)是一种紧凑型、可插拔的收发器标准，主要用于高速数据通信应用。根据速度可将QSFP 分为4×10G QSFP+、4×25G QSFP28、8×25G QSFP28-DD光模块等。目前QSFP28已广泛应用于全球数据中心。

　　· CFP(Centum gigabits Form Pluggable)是基于标准化的密集波分光通信模块，传输速率可达100-400Gbps。CFP模块的尺寸比SFP/XFP/QSFP更大，一般用于城域网等长距离传输。

　　数据中心通信光模块可按照连接类型分为三类：

　　(1)数据中心到用户，由访问云端进行浏览网页、收发电子邮件和视频流等终端用户行为产生;

　　(2)数据中心互联，主要用于数据复制、软件和系统升级;

　　(3)数据中心内部，主要用于信息的存储、生成和挖掘。根据思科预测，数据中心内部通信占数据中心通信70%以上的比例，数据中心建设的大发展，也就催生了高速光模块的发展。

　　数据流量持续增长，数据中心大型化、扁平化趋势推动光模块向两方面发展：

　　· 传输速率需求提升

　　· 数量需求增长

　　数据中心大型化趋势导致传输距离需求提升，多模光纤的传输距离受限于信号速率的提升，预计将逐渐被单模光纤代替。而光纤链路成本由光模块和光纤两部分组成，针对不同的距离，也有不同的适用方案。就数据中心通信所需的中长距离互联而言，有着诞生自MSA的两种革命性方案：

　　· PSM4(Parallel Single Mode 4 lanes)

　　· CWDM4(Coarse Wavelength Division Multiplexer 4 lanes)

　　其中，PSM4光纤使用量是CWDM4的4倍，当链路的距离较长时，CWDM4方案成本则相对较低。