光モジュールとは何ですか？
伝言を残す
光学モジュールに関しては、誰もが非常に精通していると確信しています。光学通信の急速な発展により、私たちの仕事と人生の多くのシナリオは「銅に代わる繊維」を達成しました。つまり、同軸ケーブルで表される金属媒体通信とネットワークケーブル光ファイバメディアに徐々に置き換えられています。光学モジュールは、のコアコンポーネントです光ファイバ通信システム。
1。光モジュールの構成
英語で光学トランシーバーとして知られる光モジュールは、光学受信モジュール、光学送信機モジュール、光トランシーバーモジュール、光学転送モジュールなど、さまざまなモジュールカテゴリの一般的な用語です。
今日、光学モジュールについて話すとき、通常、光学トランシーバーを意味します（そして、これはテキスト全体でそうです）。
光学モジュールは、OSIモデルの最下層である物理層で動作します。その機能は非常に単純です。光電気変換を実現します。光信号を電気信号に変換し、電気信号を光信号に変換します。
簡単ですが、実装プロセスの技術コンテンツは低くありません。
光学モジュールは、通常、光学送信機（TOSA、トランスミッター光学サブアセンブリ、レーザーダイオードを含む）、光学レシーバー（光測定器を含むレシーバー光学サブアセンブリ）、機能回路、光（電気）インターフェイスで構成されています。
送信端で、ドライバーチップは元の電気信号を処理し、半導体レーザーダイオード（LD）または光発光ダイオード（LED）を駆動して、変調された光信号を放出します。
受信側では、光信号が入った後、光検出器によって電気信号に変換され、その後、プリアンプによって増幅された後に出力されます。
2。光モジュールのパッケージング
初心者にとって、光学モジュールの最もイライラする側面は、非常に複雑なパッケージ名と当らのパラメーターです。
パッケージは、フォームファクター標準として簡単に理解できます。これは、光モジュールを区別する主な方法です。
光ファイバー通信技術の急速な開発は、多数のパッケージング標準の主な理由です。
光学モジュールの速度は絶えず増加しており、そのサイズも縮小しているため、数年ごとに新しいパッケージング標準が導入されます。通常、古い包装標準と新しいパッケージング標準間の互換性は困難です。
さらに、光モジュールの多様なアプリケーションシナリオも、パッケージング標準の増加の理由です。異なる伝送距離、帯域幅要件、および使用場所は、異なるタイプの光ファイバー、したがって異なる光学モジュールに対応しています。
以下の表に示すように、パッケージを含む光学モジュールの分類方法をリストしました。
3。光モジュールの分類
パッケージと分類を説明する前に、光学通信のための標準化組織を紹介しましょう。これらの包装基準は標準化組織によって決定されるためです。
現在、有名なIEEE（電気および電子機器エンジニア研究所）、ITU-T（国際通信連合）、MSA（マルチソース協定）、OIF（光学インターネットワーキングフォーラム）、CCSA（中国コミュニケーション標準協会）など、光学通信を標準化するいくつかのグローバル組織があります。
業界で最も一般的に使用されるのは、IEEEとMSAです。
MSAに精通していないかもしれません。その英語名はマルチソース契約です。これは、IEEEと比較して非公式の組織形式であるマルチベンダーの仕様であり、業界の同盟行動として理解できます。
それでは、パッケージの紹介を始めましょう。
まず、次の画像を見ることができます。これは、異なるパッケージの出現期間とそれに対応する作業速度を正確に説明することができます。
4。一般的なパッケージ
gbic
GBICは、Giga Bitrate Interface Converterの略です。 2000年以前は、GBICは最も人気のある光学モジュールパッケージであり、最も広く使用されているギガビットモジュールフォームでした。
SFP
GBICのサイズが大きいため、SFPは後で登場し、GBICの位置を置き換え始めました。 SFPは、小さなフォームファクタープラグ可能なフルネームであり、小さなホットプラグ可能な光学モジュールです。その小さなサイズは、GBICパッケージに関連しています。
SFPのボリュームはGBICモジュールと比較して半分削減され、同じパネルで2倍以上のポートを構成できます。機能の面では、どちらもホットプラグをサポートしています。 SFPは、4Gbpsの最大帯域幅をサポートしています。
XFP
XFPは{10- gigabit small form-factor pluggableです。 XENPAKとそのデリバティブ製品を置き換えることができるXFI（10GBシリアルインターフェイス）接続を備えたフルスピードシングルチャネルシリアルモジュールを使用します。
SFP+
SFP+は10G光学モジュールでもあります。そのサイズはSFPと一致しており、XFPよりもコンパクト（約30％削減）し、消費電力が少なくなります（一部の信号制御関数が減少します）。
SFP28
25Gbpsの速度のSFP28は、主に40gと100gの光学モジュールの価格が当時高すぎたため、この妥協遷移ソリューションが導入されたためです。
QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP 28- DD
Quad Small Form-Factor Pluggable、4チャンネルSFPインターフェイス。 XFPの多くの成熟した主要な技術がこの設計に適用されています。
QSFPは、4×10G QSFP+、4×25G QSFP28、8×25G QSFP 28- DD光モジュールなどに分割できます。
たとえば、QSFP28は4x25GEアクセスポートに適しています。 QSFP28を使用すると、40gを通過せずに25gから100gにアップグレードすることができ、配線の難易度を大幅に簡素化し、コストを削減します。
QSFP-DD
2016年3月に設立されたDDは、「二重密度」の略です。の4つのチャネルが増加しますQSFP8つのチャネルへ。
QSFPソリューションと互換性があります。元のQSFP28モジュールは引き続き使用でき、別のモジュールを挿入するだけです。オンの電気接点の数QSFP-DDQSFP28の2倍です。
QSFP-DDは、チャネルごとに25Gbps NRZまたは50Gbps PAM4信号形式を使用します。 PAM4を使用すると、最大400gbpsレートをサポートできます。
PAM4
PAM4（4パルス振幅変調）は、「2倍の」テクノロジーです。
光モジュールの場合、レートの改善を達成する場合は、チャネルの数を増やすか、単一のチャネルのレートを上げます。
従来のデジタル信号は、主にNRZ（非返品からゼロ）信号を使用し、高および低信号レベルを使用してデジタルロジック信号の1および0情報を表し、各信号シンボル周期は1ビットの論理情報を送信します。
PAM4信号は、伝送に4つの異なる信号レベルを使用し、各シンボル周期は2ビットの論理情報（0、1、2、3）を表します。同じチャネルの物理帯域幅の下で、PAM4はNRZシグナルとして2倍の情報を送信し、それによりレートの倍増を達成します。
CFP/CFP2/CFP4/CFP8
Centum Gigabitsは、密集した波長分割光学通信モジュールを形成します。伝送速度は100-400 gbpsに達することがあります。
CFPは、SFPインターフェイスに基づいて設計されており、サイズが大きく、100Gbpsのデータ送信をサポートしています。 CFPは、1つまたは複数の40g信号、1つの100g信号をサポートできます。
CFP、CFP2、およびCFP4の違いは、そのサイズにあります。 CFP2のサイズはCFPの半分であり、CFP4はCFPの4分の1です。
CFP8は、CFP2に類似したサイズで、400gで特別に提案されているパッケージングフォームです。 25gbpsと50Gbpsのチャネルレートをサポートし、16x25gまたは8x50の電気インターフェイスを通じて400gbpsモジュールレートを達成します。
OSFP
これはやや簡単に混乱しますOSPFルーティングプロトコル。
OSFP、オクタルスモールフォームファクタープラグ可能「O」は、2016年11月に正式に発売された「Octal」の略です。
8つの電気チャネルを使用して400GBE（8*56GBEを達成しますが、56GBE信号はPAM4変調下で25G DMLレーザーによって形成されます）、QSFP-DDよりわずかに大きく、高ワット光学エンジンとトランシーバー、およびわずかに優れた熱散逸性能を備えています。
これらは、一般的な光モジュールパッケージング標準の一部です。
5。400g光学モジュール
ご存知かもしれませんが、パッケージングの導入中に400Gbpsをサポートする3種類の光学モジュール（QSFP-DD、CFP8、およびOSFPに言及しました。
現在、400Gは光学通信業界の主な競争の方向です。現在、400gは大規模な商業用使用の初期段階にもあります。
よく知られているように、5Gネットワーク構造の大規模な発売とクラウドコンピューティングの急速な発展と大規模なデータセンター構造により、ICT業界の400Gの需要はますます緊急になっています。
初期の400g光学モジュールは、CDFPまたはCFP8パッケージを使用して、16-レーン25Gbps NRZ実装方法を使用しました。
この実装方法は、100gの光学モジュール向けに開発された成熟した25G NRZテクノロジーの使用から利益を得ます。ただし、欠点は、16レーンの並列トランスミッションが必要であり、データセンターアプリケーションには適していない消費電力が高く、サイズが大きいことです。
その後、PAM4はNRZの交換を開始しました。
光学面では、400gの信号伝送が主に8レーンの53Gbps PAM4または4レーンの106Gbps PAM4を使用し、電気側では53GbpsのPAM4電気信号の8レーンが使用され、OSFPまたはQSFP-DDパッケージング形式が使用されます。
比較的言えば、QSFP-DDパッケージは小さく（従来の100G光モジュールQSFP28パッケージに似ています）、これはデータセンターアプリケーションにより適しています。 OSFPパッケージはわずかに大きく、より多くのパワーを提供できるため、通信アプリケーションにより適しています。
現在、パッケージング方法に関係なく、400gの光学モジュールは非常に高価であり、ユーザーの期待を満たすことにはほど遠いものです。したがって、それらはすぐに普及することはできません。
もう1つの注目すべきテクノロジーは、シリコンフォトニクスとして知られているシリコンフォトニクスです。
シリコンフォトニクスは、400G時代に幅広いアプリケーションと強力な競争力を持っていると見られており、多くの企業や研究機関から多くの注目を集めています。
6.光モジュールの重要な概念
400gについて簡単に言及した後、光学モジュールの分類を続けましょう。
パッケージに基づいて、いくつかのパラメーターと組み合わせて、光モジュールの命名があります。
たとえば、100gを使用すると、次のタイプの光学モジュールがよく表示されます。
100GBaseで始まる標準は、IEEE 802.3ワーキンググループによって提案されています。 PSM4およびCWDM4はMSAからです。
PSM4（パラレルシングルモード4レーン、平行シングルモード4チャンネル）
CWDM4（粗波長分割マルチプレクサ4レーン、4チャンネルの粗波長分割多重化）
IEEE 802.3の命名を見てみましょう：
上の図に示すように：
100GBase-LR4名では、LRは長いリーチ、IE、10km、および4つの意味4つのチャネル、つまり4*25Gを組み合わせて、10kmを送信できる100gの光学モジュールを形成することを意味します。
-Rの命名規則は次のとおりです。
IEEEの100GBaseとMSAのPSM4およびCWDM4がある理由は、100GBase-SR4でサポートされている距離が短すぎて、すべての相互接続のニーズを満たすことができず、100GBase-LR4のコストが高すぎるためです。 PSM4とCWDM4は、より良い中距離ソリューションを提供しました。
チャネルの距離と数に加えて、中央の波長を見てみましょう。
光の波長は、その物理的特性を直接決定します。現在、光学繊維で使用される光の中心波長は、主に850nm、1310nm、および1550nmです（nmはナノメートルを表しています）。
その中で、850nmは主にマルチモードに使用され、1310nmと1550nmは主にシングルモードに使用されます。
シングルモードとマルチモードの詳細については、光ファイバーに関する以前の議論を参照してください。
シングルモードとマルチモードの場合、ベアモジュールがマークされていない場合、混乱が簡単です。
したがって、メーカーは一般にプルリングの色でそれらを区別します。
青と黄色のリングを引っ張ります
ここでは、WDM CWDMとDWDMについても言及しています。
WDMは、波長分割多重化を略します。簡単に言えば、さまざまな波長光信号を同じ光ファイバに多重化して、伝送のために多重化します。
実際、波長分割多重化は、一種の周波数分割多重化です。波長×周波数=速度の速度（固定値）。したがって、波長で除算は実際に周波数で除算されます。光学通信では、人々は波長で命名することに慣れています。
DWDMは密なWDMであり、CWDMは粗いWDMです。名前から、D-WDMの波長間隔が小さくなっていることを理解する必要があります。
WDMの利点は大容量であり、長距離にわたって送信できます。
ちなみに、Bidi（双方向）は一方向であり、1つの光繊維、双方向の伝達、受容です。作業原則を下の図に示します。
実際にフィルターを追加しています。トランスミッションと受信の波長は異なり、同時トランスミッションと受信が可能になります。
7。光モジュールの基本指標
光モジュールの基本指標には、主に以下が含まれます。
出力光電力
出力光出力とは、光モジュールの送信端での光源の出力光電力を指します。それは、WまたはMWまたはDBMの単位で、光の強度として理解できます。その中でも、WまたはMWは線形単位であり、DBMは対数単位です。通信では、通常、DBMを使用して光学電力を表します。
光電力の3dBの減少は、それが半分になることを意味し、0 dBMは1MWに対応します。
最大受信感度
受信感度とは、DBMの単位を使用して、特定のレートとエラー率の下で光学モジュールの最小受信光電力を指します。
一般に、レートが高いほど、感度を受信すること、つまり最小受信光電力が大きく、光モジュールの受信エンドデバイスの要件が高くなります。
絶滅比
絶滅比は、光学モジュールの品質を測定するために使用される重要なパラメーターの1つです。
これは、完全な変調条件下での信号の平均光学電力のスペース信号の平均光学電力に対する最小比を指し、{0と1つの信号を区別する能力を示します。光モジュールの絶滅率に影響を与える2つの要因は、バイアス電流（バイアス）と変調電流（mod）です。これは、=バイアス/modと見なすことができます。
絶滅比の値は、必ずしもより良いとは限りません。 802.3標準を満たす絶滅率を持つ光学モジュールは良好です。
光学飽和
飽和光電力とも呼ばれます。これは、DBMの単位で特定のエラー率（10-10-10-12）を維持しながら、特定の伝送速度の下での最大入力光電力を指します。
光検出器は、強い光照射下で飽和現象を示すことに注意する必要があります。この現象が発生すると、検出器は回復するために一定の時間を必要とし、その間に受信感度が低下し、受信信号が誤解され、エラー現象を引き起こす可能性があり、受信エンド検出器にダメージを与えることも非常に簡単です。したがって、使用中に飽和光学電力を超えることを避ける必要があります。
8。光学モジュールの業界チェーン
最後に、光学モジュールの業界チェーンについて簡単に話しましょう。
現在、光学モジュール市場は非常に暑いです。主に5Gとデータセンター、前述のように。
5Gネットワーク構造の2つの最も費用のかかる側面は、ベースステーションと光輸送ネットワークです。光学輸送ネットワークでは、光繊維の水分量はそれほど大きくありませんが、光学モジュールは非常に面倒です。
光モジュールの中心にあるのは、最も高価なコンポーネントがチップです。レーザーとフォトセクターのチップは、コストの半分以上を占めています。
チップに関しては、現在の状況は次のとおりです。外国メーカーはハイエンドチップで利点があり、国内のメーカーは中末から最低チップで有利です。ただし、国内のメーカーは、ハイエンド市場で継続的にブレークスルーを行っています。ハイエンドチップの利益率はローエンドの利益率よりも高く、これは明らかです。
全体として、中国には1000以上の光学通信会社がありますが、利益率はすべて非常に低いです。さらに、産業チェーン構造では、機器メーカーに直面しています（Huawei、ZTE）、光学通信会社も比較的「謙虚」であり、交渉力はありません。
業界競争は激しく、新製品であるハイエンド製品はより多くの利益を得ていますが、時間の経過とともに利益は縮小します。
とにかく、それはほぼこのようです。
