سلسلة النحاس SFP+

ما هو مبدأ عمل الوحدة الضوئية 10G SFP؟ كيف يقوم بنقل البيانات؟

الوحدة الضوئية 10G SFP (Small Form-factor Pluggable Plus) عبارة عن جهاز نقل ألياف ضوئية عالي السرعة يستخدم لنقل البيانات بمعدل 10 جيجابت في الثانية (10 جيجابت في الثانية). إنها وحدة قابلة للتبديل السريع تُستخدم بشكل شائع في معدات الشبكات مثل المحولات وأجهزة التوجيه والخوادم لتحقيق نقل بيانات عالي السرعة.

مبدأ العمل:
التحويل الكهروضوئي:
المرسل: عند إرسال البيانات، يتم إرسال الإشارة الكهربائية من المرسل عبر الواجهة الكهربائية في الوحدة الضوئية 10G SFP. داخل الوحدة، يتم تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية. يتم إنجاز هذه العملية بواسطة الليزر (أو LED)، الذي يحول الإشارة الكهربائية إلى نبضات ضوئية، والتي تمثل التشفير الثنائي للبيانات الرقمية. يتم بعد ذلك إرسال الإشارة الضوئية إلى منفذ إخراج الألياف من خلال مقرنة الألياف الموجودة في الوحدة.

نقل الألياف الضوئية:
بمجرد دخول الإشارة الضوئية إلى الألياف، فإنها تنتقل عبر الألياف. الألياف الضوئية عبارة عن ألياف زجاجية رفيعة مصنوعة من مادة ذات معامل انكسار عالي، والتي تسمح بنقل الإشارات الضوئية على طول الألياف الضوئية بطريقة انعكاس كلي، مما يقلل من توهين الإشارة وتشويهها. تنتقل الإشارة الضوئية إلى الطرف المستقبل عبر الألياف الضوئية بسرعة الضوء.

التحويل الكهروضوئي:
طرف الاستلام: بعد أن تصل الإشارة الضوئية إلى طرف الاستقبال، تدخل جهاز الاستقبال البصري في الوحدة الضوئية 10G SFP.
يقوم جهاز الاستقبال البصري بتحويل الإشارة الضوئية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية. تشبه هذه العملية تلك التي تتم على طرف الإرسال، ولكن على الطرف المستقبل، يتم اكتشاف الإشارة الضوئية وتحويلها إلى إشارة كهربائية تطابق الإشارة الأصلية.
في النهاية، يتم إخراج الإشارة الكهربائية إلى جهاز في الطرف المتلقي، مثل المحول أو جهاز التوجيه أو الخادم، لمزيد من المعالجة والاستخدام.

معالجة البيانات ونقلها: بمجرد وصول البيانات إلى الطرف المستقبل على شكل إشارات كهربائية، يمكن استقبالها ومعالجتها بواسطة الجهاز المستهدف. وقد يشمل ذلك إزالة التشكيل والتشكيل وخطوات المعالجة الأخرى لضمان سلامة البيانات وصحتها.

ينقل الليزر الإشارات: عند طرف الإرسال، تتم معالجة الإشارات الكهربائية ومن ثم نقلها إلى الليزر في الوحدة الضوئية. يقوم الليزر بتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية تسمى نبضات الليزر. تنتقل هذه الإشارات الضوئية إلى الطرف المستقبل عبر الألياف الضوئية.

نقل الألياف الضوئية: تنتقل الإشارات الضوئية إلى الطرف المستقبل من خلال الألياف الضوئية. الألياف الضوئية عبارة عن ألياف زجاجية رفيعة ذات معامل انكسار عالي يمكنها نقل الإشارات الضوئية بشكل فعال وتقليل توهين الإشارة وتشويهها.

يستقبل جهاز الاستقبال البصري الإشارة: عند الطرف المتلقي، تصل الإشارة الضوئية إلى جهاز الاستقبال البصري في الوحدة البصرية. يقوم جهاز الاستقبال البصري بتحويل الإشارة الضوئية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية، أي استعادة إشارة البيانات الأصلية.

معالجة البيانات: تتم معالجة الإشارة الكهربائية المستقبلة بشكل أكبر، بما في ذلك خطوات مثل إزالة التشكيل والتشكيل، لضمان دقة البيانات وسلامتها.

نقل البيانات:
تنقل الوحدة الضوئية 10G SFP البيانات عبر الألياف الضوئية، ويمكن أن يصل معدل نقلها إلى 10 جيجابت في الثانية، مما يعني أنها يمكنها نقل مليار بت في الثانية. هذا النقل عالي السرعة يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في السيناريوهات التي تتطلب نطاقًا تردديًا كبيرًا واتصالات عالية السرعة، مثل مراكز البيانات والحوسبة السحابية وتدفق الفيديو وغيرها من المجالات.

ما هي سيناريوهات تطبيق الوحدات الضوئية 10G SFP في شبكات مراكز البيانات؟

تحتوي الوحدات الضوئية 10G SFP على مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق في شبكات مراكز البيانات. وفيما يلي سوف أعرض عدة جوانب:

اتصال الخادم:
توفر الوحدة الضوئية 10G SFP معدل نقل يصل إلى 10 جيجابت في الثانية وهي مناسبة لسيناريوهات التطبيقات التي تتطلب كميات كبيرة من نقل البيانات. من خلال هذا الاتصال عالي السرعة، يمكن للخوادم الموجودة في مركز البيانات مشاركة الموارد ونقل البيانات ودعم تشغيل التطبيقات عالية الأداء بسرعة. تعتبر تطبيقات مركز البيانات حساسة للغاية لزمن الوصول، خاصة في سيناريوهات التطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة، مثل المعاملات المالية والألعاب عبر الإنترنت وما إلى ذلك. تدرك الوحدة الضوئية 10G SFP نقل البيانات من خلال نقل الألياف الضوئية ولها تأخير نقل منخفض، مما يمكن أن يلبي الطلب على الكمون المنخفض. تتميز الوحدات الضوئية 10G SFP بحجم مادي أصغر، مما يمنحها المرونة في اتصالات الخادم. غالبًا ما تحتوي الخوادم على مساحة محدودة، كما أن التصميم الصغير للوحدات الضوئية SFP يسمح لها بالتوافق بسهولة مع تكوينات المنافذ الخاصة بالخوادم ومعدات الشبكة المختلفة. قد يتم توزيع الخوادم الموجودة في مركز البيانات على رفوف أو غرف كمبيوتر مختلفة وتتطلب اتصالات ممتدة للتواصل مع بعضها البعض. يمكن للوحدات الضوئية 10G SFP تحقيق اتصالات بعيدة المدى من خلال نقل الألياف الضوئية، مما يجعل الاتصالات عالية السرعة بين الخوادم بعيدة المدى ممكنة.

اتصال شبكة التخزين:
تتطلب أنظمة التخزين في مراكز البيانات عادةً اتصالات شبكة ذات نطاق ترددي عالٍ وزمن وصول منخفض لتمكين عمليات قراءة البيانات وكتابتها وتخزينها بسرعة. يمكن استخدام الوحدات الضوئية 10G SFP لتوصيل أجهزة التخزين، مثل توصيل خوادم التخزين بمصفوفات التخزين، ومفاتيح التخزين، وما إلى ذلك، لتحقيق نقل بيانات عالي السرعة ومستقر من خلال نقل الألياف الضوئية.

تجميع الشبكة:
تستخدم شبكات مراكز البيانات عادةً تقنية تجميع الشبكات لتجميع روابط الشبكة المتعددة في رابط شبكة ذي نطاق ترددي عالٍ وعالي التوفر. يمكن استخدام الوحدات الضوئية 10G SFP لتوصيل أجهزة تجميع الشبكة، مثل توصيل المفاتيح وأجهزة التوجيه الأساسية، وتوصيل روابط النقل بين مراكز البيانات المختلفة، وما إلى ذلك، لتحقيق تجميع البيانات ونقلها بسرعة عالية من خلال نقل الألياف الضوئية.

البيئة الافتراضية:
في البيئة الافتراضية، قد تحتاج الأجهزة الافتراضية المتعددة إلى الوصول إلى موارد التخزين أو أن تكون مترابطة في نفس الوقت، مما يتطلب اتصالات شبكة عالية السرعة لدعم نقل البيانات والتواصل بين الأجهزة الافتراضية. يمكن استخدام الوحدات الضوئية 10G SFP لتوصيل الاتصالات بين الخوادم والمحولات في البيئات الافتراضية، مما يوفر اتصالات شبكة ذات نطاق ترددي عالٍ وزمن وصول منخفض للأجهزة الافتراضية.

الحوسبة عالية الأداء:
عند أداء مهام حوسبة عالية الأداء مثل الحوسبة العلمية وتحليل البيانات الضخمة، يلزم وجود كمية كبيرة من نقل البيانات وموارد الحوسبة. يمكن استخدام الوحدات الضوئية 10G SFP لتوصيل الاتصالات بين الخوادم والمحولات في مجموعات الحوسبة عالية الأداء لتحقيق نقل بيانات عالي السرعة والمعالجة الموزعة لمهام الحوسبة.

تتضمن سيناريوهات تطبيق الوحدات الضوئية 10G SFP في شبكات مراكز البيانات بشكل أساسي اتصال الخادم واتصال شبكة التخزين وتجميع الشبكة وبيئة المحاكاة الافتراضية والحوسبة عالية الأداء. يوفر إمكانات نقل شبكية عالية السرعة ومستقرة لمراكز البيانات ويلبي الاحتياجات المختلفة. المتطلبات في سيناريوهات التطبيق المختلفة.