در محیط‌های شبکه پرسرعت امروزی - از ستون فقرات سازمانی گرفته تا مراکز داده با مقیاس بسیار بزرگ -فرستنده-گیرنده‌های نوریاسب‌های کاری بی‌صدا هستند که امکان ارتباط سریع و قابل اعتماد را فراهم می‌کنند.ماژول نوریسیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های نوری و برعکس تبدیل می‌کند و ارتباط فیزیکی بین دستگاه‌های شبکه را از طریق فیبر تشکیل می‌دهد. این مقاله، توضیحی فنی و در عین حال قابل فهم از فرستنده-گیرنده‌های نوری، نحوه عملکرد آنها و دلیل ضروری بودن آنها در زیرساخت‌های اتصال مدرن ارائه می‌دهد.
درک فرستنده و گیرنده‌های نوری: اصول اولیه
یکفرستنده-گیرنده نوری، که اغلب به عنوان یکماژول نوری، یک دستگاه جمع و جور است که داده ها را از طریق فیبر نوری ارسال و دریافت می کند. این ماژول ها به طور گسترده در سوئیچ ها، روترها، سرورها و سایر سخت افزارهای شبکه برای پشتیبانی از ارتباطات با پهنای باند بالا و مسافت طولانی استفاده می شوند.
آنچه یک فرستنده-گیرنده نوری را منحصر به فرد می‌کند، ...قابلیت دو طرفهاین دستگاه می‌تواند هم سیگنال ارسال کند و هم دریافت کند. این عملکرد دوگانه در یک واحد قابل اتصال قرار دارد که امکان ارتقاء، نگهداری و مقیاس‌پذیری آسان را فراهم می‌کند.
فرستنده-گیرنده‌های نوری چگونه کار می‌کنند؟
در قلب هر فرستنده-گیرنده نوری فرآیندی وجود دارد که شامل موارد زیر است:تبدیل الکتریکی به نوری و نوری به الکتریکینحوه‌ی کار به این صورت است:
تابع انتقال:ماژول یک سیگنال الکتریکی از دستگاه میزبان دریافت می‌کند. یک دیود لیزر (بسته به نوع ماژول، لیزر وی‌سی‌سل یا فدراسیون فوتبال آلمان (DFB)) این سیگنال را به نور تبدیل می‌کند که از طریق فیبر نوری منتقل می‌شود.
تابع دریافت:در مسیر برگشت، یک فوتودیود سیگنال‌های نوری ورودی را تشخیص داده و آنها را به داده‌های الکتریکی برای میزبان تبدیل می‌کند.
این تبدیل با سرعت‌های فوق‌العاده بالا - اغلب در محدوده 10G، 25G، 100G یا حتی - اتفاق می‌افتد.۸۰۰ گرمبسته به استاندارد فرستنده/گیرنده.
درون ماژول نوری: اجزا و ساختار
یکفرستنده-گیرنده نوریممکن است از بیرون ساده به نظر برسد، اما مملو از اجزای پیچیده‌ای است که کیفیت سیگنال، سازگاری و تشخیص را مدیریت می‌کنند:
اکثر ماژول‌های مدرن نیز پشتیبانی می‌کننددی دی ام (مانیتورینگ تشخیصی دیجیتال)که به کاربران امکان می‌دهد پارامترهایی مانند دما، توان نوری و ولتاژ را به صورت بلادرنگ (واقعی-زمان) رصد کنند.
انواع فرستنده و گیرنده نوری بر اساس فرم فاکتور
فاکتور فرم، اندازه، نوع کانکتور و قابلیت‌های سرعت یک فرستنده/گیرنده را تعیین می‌کند. استانداردهای رایج عبارتند از:
فیبر نوری / فیبر نوری+- تا 10 گیگابیت بر ثانیه، به طور گسترده در شبکه‌های سازمانی استفاده می‌شود
QSFP+ / QSFP28– ماژول‌های ۴۰G و ۱۰۰G برای مراکز داده و روترهای اصلی
QSFP-دی دی / OSFP- طراحی شده برای کاربردهای با سرعت فوق العاده بالا، تا 800G
سی اف پی / سی اف پی ۲- ماژول‌های با ابعاد بزرگتر برای ارتباطات راه دور
هر فرم فاکتور با پروتکل‌های صنعتی مانند اترنت، فیبر کانال یا اینفینی‌بند مطابقت دارد و به طور یکپارچه در اسلات‌های ماژولار روی سخت‌افزار سازگار ادغام می‌شود.
کاربردهای ماژول‌های نوری در شبکه‌های مدرن
فرستنده-گیرنده‌های نوری در طیف وسیعی از صنایع و معماری‌های شبکه ضروری هستند. در اینجا رایج‌ترین کاربردها ذکر شده است:
مراکز دادهاتصال از بالای رک، اتصال از روی صفحه رک و اتصال بین رک‌ها
مخابراتلینک‌های ستون فقرات در شبکه‌های مترو و مسافت طولانی
شبکه‌های محلی سازمانیلینک‌های پرسرعت بین سوئیچ‌ها و سرورها
خوشه‌های هوش مصنوعی و HPCاتصالات نوری با پهنای باند بالا و تأخیر کم
استقرارهای اف تی تی ایکسشبکه‌های دسترسی نوری در مناطق مسکونی
همزمان با تکامل شبکه‌ها به سمتنرخ داده بالاتر و ردپای سبزترفرستنده-گیرنده‌ها همچنان در سرعت، کارایی و یکپارچه‌سازی در حال پیشرفت هستند.
سوالات متداول: فرستنده و گیرنده نوری
Q1: آیا فرستنده-گیرنده‌های نوری بین فروشندگان قابل تعویض هستند؟
الف:نه همیشه. برخی از دستگاه‌های شبکه محدودیت‌های سازگاری را اعمال می‌کنند. با این حال، فرستنده-گیرنده‌های شخص ثالث با کیفیت بالا در صورت کدگذاری صحیح، در دسترس هستند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
Q2: تفاوت بین ماژول‌های تک حالته و چند حالته چیست؟
الف:تک حالته برای فواصل طولانی (تا ۸۰ کیلومتر) است، در حالی که چند حالته از بردهای کوتاه‌تر (معمولاً کمتر از ۵۰۰ متر) پشتیبانی می‌کند. آنها از انواع مختلف فیبر و منابع نوری استفاده می‌کنند.
سوال ۳: چطور می‌توانم بفهمم که یک فرستنده/گیرنده از کار افتاده است؟
الف:به دنبال علائمی مانند افزایش نرخ خطا، از دست دادن لینک یا خوانش‌های غیرطبیعی دی دی ام (مثلاً دما یا توان نوری خارج از محدوده) باشید.
Q4: طول عمر یک ماژول نوری معمولی چقدر است؟
الف:در صورت استفاده در محدوده مشخصات، اکثر ماژول‌ها ۵ تا ۱۰ سال عمر می‌کنند. عواملی مانند دما، نحوه استفاده و نحوه جابجایی فیزیکی بر طول عمر تأثیر می‌گذارند.
سوال ۵: چرا ماژول‌های ۸۰۰G رایج‌تر می‌شوند؟
الف:با رشد محاسبات ابری، هوش مصنوعی و خدمات ویدیویی، ماژول‌های 800G چگالی پهنای باند مورد نیاز برای پاسخگویی به تقاضاهای نسل بعدی را فراهم می‌کنند.
نکات پایانی
فرستنده-گیرنده‌های نوری ممکن است کوچک باشند، اما تأثیر آنها بر دنیای متصل امروزی بسیار زیاد است. آنها ستون فقرات ارتباطات پرسرعت را تشکیل می‌دهند - تضمین می‌کنند که داده‌ها سریع، دور و قابل اعتماد منتقل می‌شوند. درک ساختار، عملکرد و نقش آنها در صنایع، بینش ارزشمندی در مورد نیروهای نامرئی پشت اتصال جهانی ارائه می‌دهد.
برای شرکت‌ها و مهندسان، انتخاب درستماژول نوریمی‌تواند به معنای تفاوت بین عملکرد مقیاس‌پذیر و تنگناهای شبکه باشد. با ما همراه باشید زیرا فناوری‌های جدیدی ماننداپتیک‌های بسته‌بندی‌شده‌ی مشترکوماژول‌های منسجم قابل اتصالآینده شبکه فیبر نوری را بیش از پیش تغییر شکل دهد.
