Ορισμός πομποδέκτη: Τι πραγματικά εμπλέκεται σε αυτά τα πράγματα

 

Οπτικοί πομποδέκτες λοιπόν. Είναι βασικά τα κουτιά που κάνουν τα δίκτυα οπτικών ινών να λειτουργούν - μετατρέποντας τα ηλεκτρικά σήματα σε φως και ξανά. Η πλευρά του πομπού εκτοξεύει παλμούς φωτός μέσω της ίνας, η πλευρά του δέκτη τους πιάνει και τους μετατρέπει ξανά σε ηλεκτρικά δεδομένα που μπορεί να χρησιμοποιήσει ο εξοπλισμός σας.

Θα τα βρείτε σε κέντρα δεδομένων, υποδομές τηλεπικοινωνιών, σχεδόν οπουδήποτε κυκλοφορούν σοβαρές ποσότητες δεδομένων. Η Cisco ανέφερε ότι οι πομποδέκτες της 400G έφτασαν στην παραγωγή όγκου το 2019, κάτι που σας δίνει μια ιδέα για το πόσο γρήγορα κλιμακώνεται αυτό το υλικό - φτάσαμε από το 10G ως τυπικό σε 400G σε περίπου δεκαπέντε χρόνια.

 

 

Πώς λειτουργεί το Design Trade-

 

Οι μηχανικοί παλεύουν συνεχώς με τη φυσική εδώ. Οι μικρότεροι παράγοντες μορφής ακούγονται υπέροχοι μέχρι να συνειδητοποιήσετε ότι στριμώχνετε περισσότερη πυκνότητα ισχύος σε λιγότερο χώρο, πράγμα που σημαίνει προβλήματα θερμότητας. Ο παράγοντας φόρμας QSFP28 ώθησε 100 Gbps μέσω μιας ενότητας περίπου στο μέγεθος του αντίχειρά σας - που είναι περίπου 25 Gbps ανά κανάλι, αν κάνετε τα μαθηματικά.

Οι θερμοκρασίες έχουν μεγαλύτερη σημασία από ό,τι πιστεύουν οι άνθρωποι. Τα προϊόντα καταναλωτικής ποιότητας-λειτουργούν ίσως από 0 έως 70 μοίρες . Οι βιομηχανικές και στρατιωτικές εφαρμογές χρειάζονται -40 έως +85 βαθμούς ή υψηλότερους, μερικές φορές φθάνοντας τους +90 βαθμούς . Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εταιρείες όπως η Radiall επικεντρώνονται σε ανθεκτικά σχέδια - οι οικογένειες S-Light και D-Light χειρίζονται αυτές τις εκτεταμένες περιοχές, διατηρώντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας σε λογική.

Το πλεονέκτημα της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής

Οι ίνες γυαλιού δεν ενδιαφέρονται για το EMI. Βάλτε χαλκό δίπλα σε ένα μοτέρ ή έναν πομπό ραδιοφώνου και θα έχετε θόρυβο. Οι ίνες απλά... δεν κάνουν. Γι' αυτό τα υποβρύχια, τα αεροσκάφη, οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις προτιμούν τις ίνες για κρίσιμες συνδέσεις. Μπορείτε να εκτελέσετε οπτική ίνα δίπλα σε γραμμές υψηλής-τάσης χωρίς προβλήματα.

 

Πραγματικοί αριθμοί απόδοσης από το πεδίο

 

Η Juniper Networks δημοσίευσε δεδομένα που δείχνουν τις συνεκτικές οπτικές μονάδες τους να επιτυγχάνουν χωρητικότητα 14,4 Tbps σε ένα μόνο ζεύγος ινών το 2023 χρησιμοποιώντας πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος. Αυτό δεν είναι θεωρητικό - που έχει αναπτυχθεί σε δίκτυα παρόχων.

Η σειρά D{0}Light Radiall φτάνει μέχρι τα 120 Gbps και άνω, με τη συσκευασία πολλών καναλιών σε μία ενότητα. 12-υπάρχουν εκδόσεις καναλιών, πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσατε θεωρητικά να προωθήσετε ένα terabit μέσω ενός πομποδέκτη εάν κάθε κανάλι είχε μέγιστο όριο τα 100 G. Οι επιλογές επιφανειακής βάσης και πρίζας σάς επιτρέπουν είτε να κολλήσετε απευθείας σε πλακέτες είτε να ανταλλάξετε θερμές-μονάδες ανάλογα με τις ανάγκες της εφαρμογής σας.

Η κατανάλωση ρεύματος ποικίλλει πάρα πολύ. Ένα 10G SFP+ μπορεί να τραβήξει 1,5 watt. Ένας πομποδέκτης 400G θα μπορούσε να τραβήξει 12-15 watt. Πολλαπλασιάστε το σε εκατοντάδες θύρες σε έναν διακόπτη και ξαφνικά οι απαιτήσεις ψύξης εκρήγνυνται - τα κέντρα δεδομένων ξοδεύουν σχεδόν τόσα χρήματα για την ψύξη όσο και για τον υπολογισμό μερικές φορές.

 

 

Form Factors και MSA Standards

 

Οι συμφωνίες πολλών-πηγών τυποποίησαν τα πράγματα, ώστε να μην είστε κλειδωμένοι σε έναν προμηθευτή. SFP, SFP+, QSFP, QSFP28, QSFP-DD... τα ακρωνύμια συσσωρεύονται. Κάθε γενιά συνήθως υποστηρίζει υψηλότερες ταχύτητες ή περισσότερες λωρίδες. Το QSFP-Η DD διπλασίασε τις λωρίδες από 4 σε 8, έτσι φτάσαμε από τις μονάδες 400G σε 800G χωρίς να επανασχεδιαστούν πλήρως τα πάντα.

Εξακολουθούν να υπάρχουν προσαρμοσμένα πακέτα για εξειδικευμένες εφαρμογές. Στρατιωτικά, αεροδιαστημικά, σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα - χρειάζονται πομποδέκτες που μπορούν να επιβιώσουν από κραδασμούς, κραδασμούς, ψεκασμό αλατιού, ακτινοβολία. Οι τυπικοί εμπορικοί πομποδέκτες αποτυγχάνουν αρκετά γρήγορα υπό αυτές τις συνθήκες.

Η ενσωμάτωση καναλιών γίνεται πυκνή

Η συσσώρευση περισσότερων καναλιών στο ίδιο αποτύπωμα απαιτεί καλύτερη θερμική διαχείριση και αυστηρότερες ανοχές κατασκευής. Η σταθερότητα του μήκους κύματος σε έναν πομποδέκτη DWDM πρέπει να παραμείνει σε περίπου 0,01 nm, διαφορετικά θα έχετε crosstalk μεταξύ των καναλιών. Γι' αυτό αυτά τα πράγματα κοστίζουν όσο κοστίζουν - η ακρίβεια που απαιτείται είναι εύλογα δύσκολη.

Η προσέγγιση της Radiall με διαφορετικές μετρήσεις καναλιών (2, 4, 12) σάς επιτρέπει να ταιριάξετε τον πομποδέκτη με τις πραγματικές σας ανάγκες αντί να πληρώνετε για τη δυνατότητα που δεν θα χρησιμοποιήσετε. Ένα τελικό σημείο δικτύου αισθητήρων που εκτελείται σε χαμηλότερες ταχύτητες δεν χρειάζεται θηρίο 12-καναλιών - η έκδοση ενός ή διπλού καναλιού S-Light έχει πιο νόημα εκεί.

 

 

Πού πραγματικά χρησιμοποιείται αυτή η τεχνολογία

 

Τα δίκτυα κορμού τηλεπικοινωνιών συνδέουν πόλεις και χώρες - που χρησιμοποιούν πομποδέκτες υψηλής-μεγάλης-προσβάσεως-υψηλής ισχύος με εξωτερική ενίσχυση. Η σειρά OptiXtrans της Huawei διαχειρίζεται έως και 800 χλμ. χωρίς αναγέννηση χρησιμοποιώντας συνεκτική ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων προς τα εμπρός.

Τα κέντρα δεδομένων διασυνδέονται μεταξύ κτιρίων ή εγκαταστάσεων πανεπιστημιούπολης συνήθως 10G ή 25G ανά λωρίδα για μικρότερες αποστάσεις, ίσως 2-10 km. Οι πομποδέκτες κοστίζουν λιγότερο επειδή δεν χρειάζεστε τα φανταχτερά οπτικά μακράς εμβέλειας και τη βαριά διόρθωση σφαλμάτων.

Μέσα σε ένα rack κέντρου δεδομένων που συνδέει διακομιστές με διακόπτες, μερικές φορές βλέπετε ακόμη μικρότερη απόσταση - 100 μέτρων ή λιγότερο. Αυτοί οι πομποδέκτες βελτιστοποιούνται για χαμηλό κόστος και χαμηλή ισχύ αντί για απόσταση.

Η συμβατότητα με τα FPGA και τις διεπαφές SERDES έχει σημασία για εφαρμογές επεξεργασίας σήματος. Χρειάζεστε την ηλεκτρική διεπαφή στον πομποδέκτη για να ταιριάζει με αυτό που περιμένει το τσιπ επεξεργασίας σας, διαφορετικά προσθέτετε στάδια μετατροπής που καταναλώνουν ισχύ και προσθέτουν καθυστέρηση.

Η μη μεταλλική κατασκευή των ινών σημαίνει ότι μπορείτε να τραβήξετε καλώδια μέσα από χώρους όπου ο χαλκός θα δεχόταν παρεμβολές ή θα δημιουργήσει προβλήματα βρόχου γείωσης. Ιατρικός εξοπλισμός απεικόνισης, επιστημονικά όργανα, παραγωγή ήχου/εικόνας - πολλά μέρη όπου η καθαρή μετάδοση σήματος έχει μεγαλύτερη σημασία από το ακατέργαστο κόστος.