تحليل شامل لوحدة SFP: من الأساسيات إلى التطبيقات

I. مقدمة

(ط) الموقف المهم لـ وحدة SFP في مجال الاتصال

في بنية شبكة الاتصالات الحديثة والمتطورة بسرعة ، أصبحت وحدة SFP (قابلة للتجميع الصغيرة) ، أي الوحدة النمطية الصغيرة القابلة للتجميع ، مكونًا أساسيًا رئيسيًا. مع النمو الأسي لحركة حركة البيانات ، سواء كان التبادل عالي السرعة ونقل البيانات الضخمة داخل مركز البيانات ، أو التفاعل عن المعلومات الطويلة والمستحقة الطويلة في شبكة المنطقة الواسعة ، أو شبكة الحرم الجامعي للمؤسسات لتلبية احتياجات النطاق الترددي العالي والتقنية المنخفضة لتوسيع المكاتب اليومية وتجهيز الأعمال التجارية ، تصنف وحدة SFP دورًا غير قابل للعبور. إنه أحد العناصر الأساسية لضمان تشغيل الشبكة الفعال والمستقر.

(2) اتجاه تطوير الصناعة وتأثيره على وحدة SFP

في الوقت الحاضر ، تتجه صناعة الاتصالات نحو الحقول المتطورة مثل 5G وإنترنت الأشياء والحوسبة السحابية. قدم النشر على نطاق واسع لشبكات 5G متطلبات عالية للغاية على معدل الإرسال والسعة بين المحطات الأساسية وبين المحطات الأساسية والشبكات الأساسية. تحتاج وحدة SFP إلى ارتفاع معدل ، مثل التطور من 1G و 10G إلى 25G ، 100G أو حتى معدلات أعلى للتكيف مع روابط Fronthaul و Midhaul و Backhaul لشبكات 5G. لقد مكّن ظهور إنترنت الأشياء عشرات المليارات من الأجهزة من الوصول إلى الشبكة ، مما دفع وحدة SFP إلى تحسين التكاليف واستهلاك الطاقة بشكل مستمر مع دعم المزيد من الاتصالات لتلبية خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة ونشر أجهزة IoT على نطاق واسع. عزز التطوير القوي للحوسبة السحابية التوسع المستمر وترقية مراكز البيانات. يعتمد الترابط بين الخوادم داخل مراكز البيانات ، والاتصال عالي السرعة لأجهزة التخزين وعقد الحوسبة جميعها على وحدة SFP لتحقيق انتقال البيانات عالي الكثافة وعالي السرعة ، مما أدى إلى مطالب مبتكرة لوحدة SFP من حيث الأداء والكثافة والتوافق. 2. نظرة عامة على وحدة SFP

(ط) التعريف والمفاهيم الأساسية

تعريف وحدة SFP: وحدة SFP هي وحدة حزمة صغيرة قابلة للتبديل مصممة لتوفير حلول واجهة إلكترونية مرنة لأجهزة الشبكة (مثل المفاتيح ، أجهزة التوجيه ، بطاقات شبكة الخادم ، إلخ). يمكنه تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية لنقل الألياف الضوئية ، أو العكس ، تحويل الإشارات البصرية المستلمة إلى إشارات كهربائية لتحقيق اتصال فعال بين أجهزة الشبكة وروابط الألياف البصرية. تعمل ميزة التوصيل والتشغيل على تحسين تشغيل الشبكة وكفاءة الصيانة بأكثر من 30 ٪ ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة اليدوية.

الاختلافات من الوحدات النمطية الأخرى (مثل GBIC ، وما إلى ذلك): مقارنةً بمحول واجهة Gigabit المبكر (GBIC) ، حققت وحدة SFP انخفاضًا كبيرًا في الحجم ، مع حجم حوالي نصف حجم GBIC ، مما يمكّن أجهزة الشبكة من تكوين المزيد من المنافذ في مساحة محدودة للوحة ، وتحسين كثافة الميناء بشكل كبير. من حيث الوظيفة ، على الرغم من أن كلاهما لهما قدرات تحويل إلكترونية بصري ، إلا أن وحدة SFP أكثر تطوراً في التكنولوجيا ، ويدعم معدلات نقل البيانات المرتفعة ، ولديها أداء أفضل في استهلاك الطاقة ، وتبديد الحرارة ، والتوافق. على سبيل المثال ، يدعم GBIC عادةً معدل أقصى قدره 1 جيجابت في الثانية ، في حين أن وحدة SFP لا يمكنها فقط التعامل بسهولة مع 1 جيجابت في الثانية ، ولكن أيضًا تتوسع إلى 10 جيجابت في الثانية ومعدلات أعلى. بعد أن يعتمد نموذج معين من التبديل منافذ SFP ، تزداد كثافة المنفذ لكل وحدة مساحة من 8 منافذ في عصر GBIC إلى 32 منفذًا ، ويزداد معدل استخدام المساحة بمقدار 4 مرات. ​
(2) التحليل الهيكلي

المكونات الداخلية (الليزر ، الكاشفات ، إلخ): تتكون وحدة SFP بشكل أساسي من مكونات أساسية مثل الليزر (المستخدمة لتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية للانبعاثات ، بما في ذلك انبعاثات التجويف العمودي التي تنبعث منها متطلبات (تحوّل للاحتياجات الخاصة بالمعدلات (التحول الرسمي (التحول ". الإشارات ، الإشارات الشائعة هي الأزهار الضوئية الدبوس والوديدات الضوئية للانهيار الجليدي APD) ، دوائر معالجة الإشارات (التعديل ، إزالة التشكيل ، التضخيم ، تشكيل ، إلخ. من الإشارات الكهربائية لضمان انتقال دقيق واستقبال الإشارات) ودوائر التحكم (المستخدمة لمراقبة حالة العمل للوحدة ، مثل درجة الحرارة ، حديد التحيز). أخذ وحدة 10G SFP كمثال ، يعمل ليزر VCSEL على طول موجة 850 نانومتر. مع كاشف APD ، يمكن أن يحقق 300 متر من الإرسال المستقر على الألياف الضوئية متعددة الأدوار. ​
تصميم الواجهة الخارجية (واجهة LC ، وما إلى ذلك): عادة ما تعتمد الواجهة الخارجية لوحدة SFP واجهة LC (موصل Lucent) ، والتي لها مزايا الحجم الصغير والاتصال المريح والأسلاك عالية الكثافة. واجهة LC هي تصميم دوبلكس ، يدرك إرسال وتلقي الإشارات البصرية من خلال واجهتين من الألياف الضوئية على التوالي ، مما يضمن نقل البيانات ثنائية الاتجاه. يجعل تصميم المكونات الإضافية للوحدة مريحة للغاية لتثبيت واستبدالها ، دون الحاجة إلى الأدوات المعقدة والمهارات المهنية ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة نشر الشبكة وصيانتها. بعد تبني مركز بيانات وحدة SFP واجهة LC ، تم تقصير وقت الأسلاك من 4 ساعات/خزانة الواجهة التقليدية إلى 1.5 ساعة. ​
ثالثا. مبدأ العمل في وحدة SFP
(ط) آلية تحويل كهروضوئية
عملية تحويل الإشارات الكهربائية إلى الإشارات البصرية: عندما يتم نقل الإشارة الكهربائية لجهاز الشبكة إلى وحدة SFP ، فإنها تدخل أولاً إلى دائرة محرك الليزر. تقوم الدائرة بدقة بضبط تحيز التيار المقدم للليزر وفقًا للتغيرات السعة والتردد في الإشارة الكهربائية للإدخال. مدفوعًا بتيار التحيز ، يولد الليزر إشارة بصرية تتوافق مع الإشارة الكهربائية للإدخال. على سبيل المثال ، بالنسبة للإشارة الرقمية "1" ، يقوم الليزر بإخراج قوة بصرية قوية ؛ بالنسبة للإشارة الرقمية "0" ، يخرج الليزر قوة ضوئية ضعيفة أو معدومة. وبهذه الطريقة ، يتم تحقيق تحويل الإشارات الكهربائية إلى الإشارات البصرية ، ويتم اقتران الإشارات البصرية المحولة في الألياف البصرية من خلال واجهة الألياف الضوئية للنقل. تحتوي وحدة SFP باستخدام تقنية التعديل المباشر على معدل تعديل يصل إلى 28 جيجابت في الثانية ، والذي يفي بمتطلبات Fronthaul لشبكة 5G. ​
عملية تحويل الإشارات البصرية إلى الإشارات الكهربائية: في الطرف المتلقي ، تدخل الإشارة البصرية التي يتم نقلها بواسطة الألياف البصرية إلى كاشف وحدة SFP. يحول الكاشف الطاقة البصرية المستلمة إلى إشارة كهربائية مماثلة. عادةً ما تكون الإشارة الكهربائية المولدة ضعيفة للغاية وتحتاج إلى تضخيمها بواسطة مضخم. ثم يتم تشكيل الإشارة الكهربائية المتضخمة واستعادتها إلى الإشارة الرقمية الأصلية من خلال دوائر معالجة الإشارات اللاحقة ، مثل الحد من مكبرات الصوت ودوائر القرار. أخيرًا ، يتم نقل الإشارة الكهربائية المعالجة إلى معدات الشبكة لإكمال عملية التحويل من الإشارات البصرية إلى الإشارات الكهربائية. يمكن أن تزيد تكنولوجيا المعادلة المتقدمة من حساسية الاستلام إلى -28dbm وتمديد مسافة الإرسال. ​
(2) عملية نقل البيانات
معالجة البيانات ونقلها في نهاية الإرسال: في نهاية الإرسال ، ترسل معدات الشبكة البيانات ليتم نقلها إلى وحدة SFP في شكل إشارات كهربائية. بعد إدخال وحدة SFP ، يتم ترميز البيانات لأول مرة بواسطة دائرة الترميز ، مثل الترميز 8B/10B ، لتحسين الموثوقية ومكافحة القدرة على نقل البيانات. يتم تعديل البيانات المشفرة على الليزر بواسطة دائرة القيادة بالليزر ، وتحويلها إلى إشارة بصرية وإرسالها عبر الألياف البصرية. خلال هذه العملية ، تقوم وحدة SFP أيضًا بمراقبة وتضبط قوة الإشارة البصرية المنقولة لضمان أن تكون قوة الإشارة البصرية ضمن النطاق المناسب لنقل الألياف البصرية لضمان مسافة النقل الفعالة وجودة الإشارة. تتحكم وحدة 25G SFP28 التي يتم نشرها بواسطة المشغل في نطاق تقلب الطاقة البصرية ضمن ± 0.5dB من خلال وظيفة التحكم في الطاقة التلقائي. ​
استقبال البيانات واستردادها في الطرف المتلقي: في الطرف المتلقي ، تتلقى وحدة SFP الإشارة البصرية من الألياف البصرية من خلال الكشف وتحويلها إلى إشارة كهربائية. بعد التخفيض المسبق والتصفية ، تدخل الإشارة الكهربائية دائرة فك التشفير لفك تشفيرها لاستعادة إشارة البيانات الأصلية. في الوقت نفسه ، ستراقب وحدة SFP في الطرف المتلقي جودة الإشارة المستلمة ، مثل المؤشرات مثل معدل خطأ بت. إذا تم العثور على جودة الإشارة لتكون ضعيفة ، فسيتم إخطار نهاية الإرسال من خلال آلية التغذية المرتدة لضبط معلمات الإرسال ، أو سيتم تصحيح الإشارة المستلمة للتأكد من أن البيانات المرسلة أخيرًا إلى جهاز الشبكة دقيقة. تستخدم وحدة 100G QSFP28 التي تم نشرها في مركز بيانات تقنية تصحيح الأخطاء FEC لتقليل معدل خطأ البتات من 10^-4 إلى 10^-15. ​
رابعا. تصنيف أنواع وحدة SFP
(ط) التصنيف حسب معدل الإرسال
وحدة SFP 1GBPS: وحدة SFP 1GBPS هي نوع أساسي وشائع نسبيًا ، يستخدم على نطاق واسع في شبكات Ethernet المبكرة. في شبكات الحرم الجامعي للمؤسسات ، غالبًا ما يتم استخدامه لتوصيل المعدات المكتبية مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية والطابعات إلى مفاتيح الشبكة لتوفير وصول مستقر لشبكة جيجابت. تختلف مسافة الإرسال وفقًا لنوع الألياف الضوئية وطول الموجة المستخدمة. عندما تتم مطابقة الألياف الضوئية متعددة الأدوار بطول موجة 850nm ، يمكن أن تصل مسافة الإرسال عمومًا إلى حوالي 550 مترًا ؛ عندما تتم مطابقة الألياف الضوئية ذات الوضع الواحد بطول موجة 1310nm ، يمكن تمديد مسافة الإرسال إلى 10 كيلومترات أو حتى أبعد من ذلك. تشمل النماذج الشائعة SFP-1G-SX (مسافة قصيرة متعددة الأدوار) ، SFP-1G-LX (مسافة طويلة الوضع الواحد) ، إلخ.
وحدة SFP 10 جيجابت في الثانية: مع نمو الطلب النطاق الترددي على تطبيقات الشبكة ، ظهرت وحدة SFP 10 جيجابت في الثانية. تم استخدامه على نطاق واسع في الشبكة الداخلية لمراكز البيانات للترابط العالي السرعة بين الخوادم ، والاتصال بين أجهزة التخزين والخوادم في شبكات منطقة التخزين (SANS) ، وغيرها من السيناريوهات. تحقق وحدة SFP ناقل حركة بيانات عالي السرعة 10 جيجابت في الثانية عن طريق تحسين تصميم الدائرة الداخلية واستخدام الليزر عالية السرعة والكاشفات والمكونات الأخرى. من حيث مسافة النقل ، عند استخدام الألياف البصرية متعددة الأدوار مع ألياف بصرية جديدة مثل OM3 و OM4 ، يمكن أن تدعم مسافة الإرسال من 300 متر إلى 500 متر ؛ عند استخدام الألياف الضوئية ذات الوضع الواحد بأطوال موجية 1310nm و 1550nm ، يمكن أن تصل مسافة الإرسال إلى 10 كيلومتر إلى 40 كيلومترًا ، مثل SFP -10G-SR (مسافة قصيرة متعددة الأود) ، SFP -10G-LR (وضع واحد طويل الوضع) ونماذج أخرى. تستخدم مراكز بيانات Google وحدات SFP -10G-SR لتحقيق اتصال عالي السرعة بين الرفوف. وحدة SFP28 سعة 25 جيجابت في الثانية: وحدة SFP28 25 جيجابت في الثانية هي منتج يتكيف مع متطلبات النطاق الترددي الأعلى لترقيات إنشاء شبكة 5G وترقيات بيانات البيانات. في روابط Fronthaul و Midhaul من المحطات الأساسية 5G ، يتم استخدام وحدة SFP28 لتحقيق اتصال عالي السرعة بين معدات المحطة الأساسية وشبكات الألياف الضوئية ، مما يضمن نقل سريع لبيانات المحطة الأساسية. في مركز البيانات ، يمكن استخدامه لترقية بنية الشبكة الحالية ، وزيادة معدل نقل منفذ مفتاح الشبكة ، وتحقيق تبادل بيانات أكثر كفاءة. تعتمد وحدة SFP28 تقنية عملية 28NM المتقدمة ، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويحسن التكامل. من حيث مسافة النقل ، يمكن أن تدعم الألياف متعددة الأدوار حوالي 100 متر إلى 200 متر ، ويمكن أن تحقق الألياف الواحدة أحادية الوضع ناقل حركة من 10 كيلومتر إلى 40 كيلومترًا بأطوال موجية مختلفة ، مثل SFP28-25G-SR (مسافة قصيرة متعددة) ، SFP28-25G-LR (مسافة طويلة الوضع المفرد) ، إلخ.
ارتفاع معدل (مثل 100 جيجابت في الثانية QSFP28 وأنواع مشتقة أخرى): من أجل تلبية الطلب الشديد على النقل عالي السرعة للبيانات الضخمة في مراكز البيانات على نطاق واسع ، ظهرت حوسبة عالية الأداء وغيرها من الحقول ، وحدات ذات معدل أعلى مثل 100 جيجابت في الثانية QSFP28 واحدة تلو الأخرى. تعتمد وحدة QSFP28 تصميمًا من أربع قناة ، ويمكن أن يصل معدل نقل البيانات لكل قناة إلى 25 جيجابت في الثانية. تعمل القنوات الأربع بالتوازي لتحقيق معدل نقل إجمالي قدره 100 جيجابت في الثانية. في طبقة الشبكة الأساسية لمركز البيانات ، يتم استخدام وحدات QSFP28 للترابط العالي السرعة بين المفاتيح لإنشاء شبكة انتقائية منخفضة للبيانات ذات نطاق منخفض. يمكن أن تصل مسافة ناقل الحركة إلى حوالي 100 متر تحت الألياف الضوئية متعددة الوضع ، ويمكن للألياف الضوئية ذات الوضع الواحد ذات الأطوال الموجية المختلفة أن تحقق انتقالًا طويلًا من 40 كم-80 كيلومتر ، مثل QSFP28-100G-SR4 (مسافة قصيرة متعددة الوضع) ، و QSFP28-100G-LR4 (مسافة واحدة ذات طابع واحد). مع تطوير التكنولوجيا ، يتم تحسين أداء الإرسال باستمرار ويتم توسيع سيناريوهات التطبيق. تستخدم مراكز بيانات AWS وحدات QSFP28-100G-LR4 لإنشاء شبكة عمود فقير عالمي. ​
(2) التصنيف حسب وسيط الإرسال
وحدة SFP متعددة الأوضاع: وحدة SFP متعددة الأوضاع مناسبة لسيناريوهات الاتصالات عالية النطاق العالي ، مثل الاتصالات بين المباني داخل شبكات الحرم الجامعي للمؤسسات وبين الرفوف داخل مراكز البيانات. ويستخدم الألياف البصرية متعددة البودات كوسيلة نقل. يكون القطر الأساسي للألياف البصرية متعددة الأدوار سميكة نسبيًا (عادة 50μm أو 62.5μm) ، مما يسمح بنقل أوضاع الضوء المتعددة فيه. عادةً ما تستخدم وحدة SFP Multimode 850 نانومتر Laser Laser كمصدر للضوء. بسبب تشتت الوضع عندما ينتقل الضوء في الألياف البصرية متعددة الأدوار ، سيتم تشويه الإشارة مع زيادة مسافة الإرسال. لذلك ، فإن مسافة انتقالها قصيرة بشكل عام. بمعدل 1 جيجابت في الثانية ، يمكن أن تصل مسافة الإرسال إلى 550 مترًا باستخدام الألياف الضوئية متعددة الأدوار العادية ؛ عند 10 جيجابت في الثانية ومعدلات أعلى ، يجب مطابقة الألياف البصرية متعددة الأدوار الجديدة مثل OM3 و OM4 ، ويمكن زيادة مسافة الإرسال إلى حوالي 300 متر إلى 500 متر. تحتوي وحدة SFP متعددة الأوضاع على مزايا التكلفة المنخفضة نسبيًا والتركيب والصيانة البسيطة. إنه مناسب لسيناريوهات نشر الشبكة التي لا تتطلب مسافة عالية للإرسال ولكنها حساسة للتكلفة.
وحدة SFP أحادية الوضع: تستخدم وحدة SFP أحادية الوضع بشكل أساسي لنقل البيانات الطويل ذات السعة الطويلة ، مثل اتصال شبكة منطقة متروبوليتان في شبكة واسعة ، ونقل شبكة العمود الفقري لمسافات طويلة ، والترابط الإقليمي بين مراكز البيانات. ويستخدم الألياف الضوئية الوضع واحد كوسيلة نقل. يكون القطر الأساسي للألياف الضوئية ذات الوضع الواحد رفيعًا نسبيًا (عادة 9μm) ، مما يسمح فقط بإرسال وضع بصري واحد فيه ، مما يقلل بشكل كبير من تشتت الوضع ، وذلك لتحقيق نقل مسافة أطول. وحدة SFP أحادية الوضع

يستخدم E عمومًا ليزر ثعبان البحر بطول موجة يبلغ 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر كمصدر للضوء. على طول موجي يبلغ 1310 نانومتر ، يمكن أن تصل مسافة الإرسال إلى 10 كيلومتر إلى 20 كم ؛ على طول موجي قدره 1550 نانومتر ، مع مكبر الصوت البصري المناسب ، يمكن تمديد مسافة الإرسال إلى 40 كيلومتر و 160 كيلومترًا أو أبعد من ذلك. على الرغم من أن تكلفة وحدة SFP أحادية الوضع مرتفعة نسبيًا ، إلا أنها تتمتع بمزايا لا تضاهى في انتقال المسافات الطويلة ويمكن أن تضمن استقرار الإشارة وموثوقية الإشارة أثناء انتقال المسافات الطويلة.
(3) نوع الوظيفة الخاصة

وحدة SFP BIDI SFP (وحدة نقل ثنائية الاتجاه): وحدة SFP BIDI (ثنائية الاتجاه) هي وحدة نقل ثنائية الاتجاه ، والتي تدرك انتقال البيانات ثنائية الاتجاه على الألياف البصرية ، وتوفير موارد الألياف الضوئية بشكل فعال. يتمثل مبدأ العمل في استخدام تقنية الإرسال المتعدد في تقسيم الطول الموجي لتعديل الإشارات البصرية المرسلة والمستلمة إلى أطوال موجية مختلفة على التوالي ونقلها في نفس الألياف البصرية. على سبيل المثال ، تقوم وحدة BIDI SFP المشتركة بتعديل إشارة الإرسال إلى الطول الموجي 1310NM وإشارة الاستقبال إلى الطول الموجي 1550nm ، وتدرك فصل ونقل الإشارات ثنائية الاتجاه من خلال أجهزة التصفية والقران الخاصة. في بعض سيناريوهات ترقية الشبكة القديمة مع موارد ألياف ضيقة ، أو أماكن حساسة للغاية للتكلفة ويصعب سلكها ، مثل شبكات مكتب المؤسسات الصغيرة وشبكات الاتصال في المناطق النائية ، فإن وحدة BIDI SFP لها مزايا كبيرة. لا يمكن أن تلبي احتياجات اتصال الشبكة فحسب ، بل يمكن أيضًا تقليل تكلفة وضع الألياف في وضع الألياف. يستخدم تجديد مجتمع قديم وحدات BIDI SFP ، مما يوفر 50 ٪ من موارد الألياف. ​
وحدة CWDM SFP (وحدة الإرسال النمطية لإرسال الطول الموجي الخشن): وحدة الإرسال CWDM (تعدد الإرسال الطول الموجي CWDM (تعدد الإرسال الخشن) SFP هي وحدة تعدد تقسيم الطول الموجي الخشن ، مما يحسن بشكل كبير من سعة الإرسال للألياف البصرية عن طريق تعدد الإرسال الباطني متعدد الأطوال المختلفة. تستخدم وحدة CWDM SFP عادة 8 أو 16 أطوال موجية في نطاق الطول الموجي من 1270 نانومتر - 1610nm ، مع كل فترة طول موجة تبلغ حوالي 20 نانومتر. في شبكة المنطقة الحضرية ، يمكن تعدد بيانات عدة مستخدمين على الألياف الضوئية إلى العقدة الأساسية من خلال وحدة CWDM SFP ذات الأطوال الموجية المختلفة ، مع تحقيق الاستخدام الفعال لموارد الألياف البصرية. بالمقارنة مع انتقال الطول الموجي أحادي الطول التقليدي ، لا تحتاج وحدة CWDM SFP إلى وضع كمية كبيرة من الألياف البصرية ، مما يقلل من تكلفة البناء وتعقيد إدارة الألياف البصرية. ​
وحدة DWDM SFP (وحدة الإرسال الكثيفة ذات الطول الموجي): DWDM (تعدد الإرسال الكثيف للتقسيم الموجي) وحدة SFP هي وحدة تعدد تقسيم الطول الموجي الكثيف. بالمقارنة مع CWDM ، يمكن أن يعدد الإشارات البصرية أكثر في فترة الطول الموجي الأضيق لتحقيق قدرة نقل الألياف البصرية أعلى. تستخدم وحدة DWDM SFP عمومًا نطاق الطول الموجي من 1530 نانومتر - 1565 نانومتر ، مع فترة طول موجة صغيرة تصل إلى 0.4 نانومتر أو أقل ، ويمكن أن تعدد 80 أطوال موجية أو أكثر على ألياف بصرية واحدة. تلعب وحدة DWDM SFP دورًا رئيسيًا في السيناريوهات ذات متطلبات سعة النقل العالية للغاية ، مثل شبكات العمود الفقري لمسافات طويلة وترابط عالي السرعة بين مراكز البيانات الفائقة. من خلال تقنية DWDM ، يمكن للألياف البصرية واحدة أن تحمل معدل نقل للبيانات لعدة terabits أو حتى أعلى ، وتلبية احتياجات النقل السريع للبيانات الضخمة في جميع أنحاء العالم. على الرغم من أن تكلفة المعدات والتعقيد الفني لوحدة DWDM SFP مرتفعة ، في سيناريو التطبيق المتمثل في الإرسال الطويل وسعة السعة الكبيرة ، فإن الفوائد الاقتصادية وتحسين أداء الشبكة تتجاوز بكثير الاستثمار في التكلفة.
خامسا حقل تطبيق وحدة SFP
(ط) مركز البيانات
ربط الخادم: في مركز البيانات ، تستخدم وحدة SFP على نطاق واسع للترابط بين الخوادم. مع تعميم التطبيقات مثل الحوسبة السحابية وتحليل البيانات الضخمة ، تحتاج الخوادم في مراكز البيانات إلى تبادل البيانات بسرعة عالية وثابتة. تستخدم وحدات مثل SFP و SFP28 و QSFP28 بمعدل 10 جيجابت في الثانية وما فوق على نطاق واسع لتوصيل بطاقات شبكة الخادم ومفاتيح الشبكة ، وتحقيق مشاركة البيانات عالية السرعة والعمل التعاوني داخل مجموعات الخادم. على سبيل المثال ، في مراكز بيانات الحوسبة السحابية واسعة النطاق ، يتم توصيل خوادم متعددة بالمفاتيح الأساسية من خلال وحدات QSFP28 100 جيجابت في الثانية لضمان أن عمليات مثل ترحيل الجهاز الظاهري والنسخ الاحتياطي للبيانات والاسترداد يمكن إكمالها في وقت قصير ، وتحسين الكفاءة التشغيلية وجودة خدمة مركز البيانات.
شبكة منطقة التخزين (SAN): في شبكة منطقة التخزين ، يتم استخدام وحدة SFP لتوصيل أجهزة التخزين (مثل صفائف القرص ومكتبات الأشرطة ، إلخ) للخوادم أو مفاتيح التخزين. مع النمو المتفجر لحجم بيانات المؤسسة ، لدى SAN متطلبات أعلى لاستقرار وسرعة نقل البيانات. إن أخذ الصناعة المالية كمثال ، يجب تخزين بيانات المعاملات المصرفية ومعلومات العميل وما إلى ذلك. يمكن أن تضمن وحدة SFP القناة الليفية من 16 جيجابت في الثانية أو 32 جيجابت في الثانية نقل البيانات عالية السرعة والمستقرة للبيانات بين أجهزة التخزين والخوادم.
(2) شبكة مشغل الاتصالات
ناقل الحركة الأساسي 5G: في بنية شبكة 5G ، تعد وحدة SFP المكون الأساسي لرابط نقل المحطة الأساسية. في Fronthaul للمحطة الأساسية ، تحقق وحدة 25G SFP28 اتصالًا فعالًا بين الوحدة الموزعة (DU) ووحدة الهوائي النشطة (AAU) مع مزايا سرعتها العالية والضوء ؛ في روابط Midhaul و Backhaul ، يجب اختيار 100G QSFP28 أو حتى 400G QSFP-DD وفقًا للمسافة والقدرة. في الوقت نفسه ، من أجل التغلب على مزيد من الطلب على النطاق الترددي للإرسال في 5G-Advanced في المستقبل ، بدأ المشغلون في اختبار 50 جرام SFP56 للتحضير لترقيات الشبكة. ​
الوصول إلى النطاق العريض للألياف (FTTH ، إلخ): في سيناريو من الألياف إلى المنزل (FTTH) ، تقوم وحدة SFP بإنشاء قناة بيانات عالية السرعة بين محطة الخط البصري (OLT) ووحدة الشبكة البصرية (ONU). مع زيادة الطلب على المستخدمين على الفيديو 8K ، وتطبيقات VR ، وما إلى ذلك ، أصبحت تقنيات 10G-EPON و XG-PON شعبية تدريجياً ، وأصبحت وحدات SFP 10G هي التكوين القياسي لمعدات OLT.
(3) شبكة المؤسسة

اتصال العمود الفقري لشبكة الحرم الجامعي: في شبكة الحرم الجامعي للمؤسسات ، تتطلب روابط العمود الفقري بين المباني المختلفة اتصالات عالية النطاق منخفضة ، منخفضة الكلية. غالبًا ما يتم استخدام وحدات SFP 10G أو 25G لتوصيل مفتاح Campus Core ومفتاح المبنى لضمان النقل المستقر لبيانات نظام الصوت ، ومؤتمرات الفيديو ، وبيانات نظام الأعمال. على سبيل المثال ، قامت حديقة مؤسسية كبيرة في مجال التصنيع ببناء شبكة متداخلة من خلال نشر وحدات 25G SFP28 ، وتحقيق التوصيل البيني عالي السرعة بين مختلف مجالات المصنع ومباني المكاتب ، وضمان تفاعل البيانات في الوقت الفعلي بين أنظمة إدارة الإنتاج وأنظمة ERP ، وتحسين الكفاءة التشغيلية الإجمالية للمؤسسة. في الوقت نفسه ، بدأت بعض الشركات في استخدام وحدات CWDM SFP لحمل خدمات متعددة على الألياف الضوئية واحدة ، مما يؤدي إلى تبسيط بنية الشبكة مع تقليل تكاليف الأسلاك. ​
ربط المكتب الفرعي: بالنسبة لمكاتب فرع المؤسسة الموزعة على نطاق واسع ، توفر وحدة SFP حلاً مرنًا لتوصيلها البيني مع شبكة المقر. يمكن أن تحقق وحدات SFP أحادية الوضع ، جنبًا إلى جنب مع خطوط مخصصة للمشغل المؤجر ، مسافة طويلة وآمنة وموثوقة. يمكن للفروع الصغيرة استخدام وحدات BIDI SFP لتحقيق اتصال ثنائي الاتجاه باستخدام ألياف ضوئية واحدة ، وتوفير موارد الألياف الضوئية.
السادس. تحديات صناعة وحدة SFP والردود
(ط) التحديات الفنية

سلامة الإشارة بمعدلات مرتفعة: مع زيادة معدل الإرسال إلى 100 جرام أو حتى 400 جرام ، تصبح توهين الإشارة والمحادثات المتبادلة والتداخل أكثر خطورة. يحتاج المصنعون إلى ضمان تكامل الإشارة من خلال تحسين أداء الليزر والكاشف وتحسين خوارزميات معالجة الإشارات ، مثل استخدام تقنية التعديل عالي الترتيب (PAM4) وتكنولوجيا المعادلة المتقدمة. على سبيل المثال ، في وحدة 400G QSFP-DD ، تزيد تقنية تعديل PAM4 من عدد البتات المنقولة لكل رمز إلى 4 بت ، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين معدل الإرسال ، ولكن أيضًا وضع متطلبات أعلى على معالجة الإشارات.
استهلاك الطاقة والتحكم في تبديد الحرارة: زاد استهلاك الطاقة من وحدات SFP عالية السرعة بشكل كبير. على سبيل المثال ، يمكن أن تصل استهلاك الطاقة من وحدات QSFP28 100 جرام إلى 7-8W. إن النشر المركزي لعدد كبير من الوحدات النمطية سيؤدي إلى مشاكل تبديد الحرارة. تحقيقًا لهذه الغاية ، تستخدم الشركات المصنعة مواد أشباه الموصلات الجديدة وتحسين تصميم الدوائر لتقليل استهلاك الطاقة ، مع تحسين بنية تغليف الوحدة النمطية وتعزيز أداء تبديد الحرارة ، مثل استخدام أحواض الحرارة المعدنية وتحسين تصميم قناة الهواء. ​
(2) تحديات السوق
ضغط التكلفة: مدفوعًا بتوسيع 5G للبناء وتوسيع مركز البيانات ، زاد الطلب على وحدات SFP بشكل كبير ، لكن منافسة السوق شرسة وتتراجع الأسعار باستمرار. يحتاج المصنعون إلى تقليل التكاليف من خلال الإنتاج على نطاق واسع والابتكار التكنولوجي ، وتطوير منتجات متباينة ، مثل الوحدات النمطية المخصصة لتلبية احتياجات الصناعة المحددة ، لزيادة قيمة المنتج المضافة. ​
التوافق وقابلية التشغيل البيني: قد تكون هناك مشكلات توافق بين وحدات SFP ومعدات الشبكة من مختلف الشركات المصنعة. تضمن منظمات الصناعة مثل MSA (اتفاقية المصادر المتعددة) قابلية التشغيل البيني للمنتجات من مختلف الشركات المصنعة عن طريق صياغة معايير موحدة. يحتاج المستخدمون أيضًا إلى اختبار توافق الوحدات والمعدات بدقة عند الشراء لتجنب فشل الشبكة.
السابع. اتجاه التنمية المستقبلي لوحدة SFP
ارتفاع معدل الإرسال: مع تطوير التقنيات مثل الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة ، يستمر الطلب على معدل الإرسال في النمو. دخلت وحدات 400 جم و 800 جم وحتى 1.6T SFP مرحلة البحث والتطوير والاختبار وسيتم تسويقها تدريجياً في المستقبل. ​
التكامل والذكاء: ستقوم وحدات SFP بدمج المزيد من الوظائف ، مثل رقائق المراقبة الذكية المدمجة لتحقيق المراقبة في الوقت الفعلي لحالة الوحدة النمطية وتحذير الأخطاء ؛ في الوقت نفسه ، سيتم دمجها بعمق مع نظام إدارة معدات الشبكة لتحسين المستوى الذكي لتشغيل الشبكة وصيانتها. ​
توفير الطاقة الخضراء: يتم استخدام الأجهزة منخفضة الطاقة وتصميمات لتوفير الطاقة لتقليل استهلاك طاقة الوحدة النمطية ، والتي تلبي احتياجات التطوير الخضراء لمراكز البيانات وشبكات الاتصال. على سبيل المثال ، أطلقت بعض الشركات المصنعة وحدات SFP 100G مع استهلاك الطاقة أقل من 5W لتقليل تكاليف استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة. ​
توسيع سيناريوهات التطبيق الجديدة: مع تطوير التقنيات المتطورة مثل 6G والاتصالات الكمومية ، ستلعب وحدات SFP دورًا في المزيد من المجالات ، مثل انتقال الإشارات البصرية في أنظمة التوزيع الرئيسية الكمومية ، مما يجلب فرصًا جديدة للتطوير إلى الصناعة.
الثامن. الخلاصة
أصبحت وحدة SFP مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه لشبكات الاتصالات الحديثة بسبب مرونتها وعالية الأداء وقابلية التطبيق على نطاق واسع. من مراكز البيانات إلى شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية ، من الجامعات المؤسسية إلى المستخدمين المنزليين ، تدعم وحدة SFP النقل الفعال للبيانات الضخمة. على الرغم من التحديات المزدوجة للتكنولوجيا والسوق ، مدفوعة بالابتكار المستمر للصناعة ، ستتطور وحدة SFP في اتجاه السرعة العالية وانخفاض استهلاك الطاقة والمزيد من الذكاء ، مما يوفر ضمانًا قويًا لترقية شبكات الاتصال المستقبلية وتحويلها. .