Phân tích toàn diện về mô -đun SFP: Từ những điều cơ bản đến các ứng dụng

I. Giới thiệu

(I) Vị trí quan trọng của Mô -đun SFP Trong lĩnh vực giao tiếp

Trong kiến ​​trúc mạng truyền thông hiện đại và phát triển nhanh chóng, mô-đun SFP (có thể cắm được hình thức nhỏ), nghĩa là mô-đun nhỏ có thể cắm, đã trở thành một thành phần cơ bản chính. Với sự tăng trưởng theo cấp số nhân của lưu lượng dữ liệu, cho dù đó là sự trao đổi tốc độ cao và truyền dữ liệu lớn trong trung tâm dữ liệu, hoặc tương tác thông tin đường dài và công suất lớn trong mạng lưới diện rộng, hoặc mạng lưới doanh nghiệp để đáp ứng nhu cầu của băng thông cao và độ trễ thấp đối với việc mở rộng văn phòng và kinh doanh hàng ngày. Đây là một trong những yếu tố cốt lõi để đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của mạng.

(Ii) Xu hướng phát triển ngành và tác động của nó đối với mô -đun SFP

Hiện tại, ngành công nghiệp truyền thông đang sải bước hướng tới các lĩnh vực tiên tiến như 5G, Internet of Things và điện toán đám mây. Việc triển khai quy mô lớn của các mạng 5G đã đưa ra các yêu cầu cực kỳ cao về tốc độ truyền và công suất giữa các trạm cơ sở và giữa các trạm cơ sở và mạng cốt lõi. Mô -đun SFP cần có tỷ lệ cao hơn, chẳng hạn như phát triển từ tỷ lệ 1G và 10G truyền thống đến 25G, 100G hoặc thậm chí cao hơn để thích ứng với các liên kết Fronthaul, Midhaul và Backhaul của mạng 5G. Sự gia tăng của Internet of Things đã cho phép hàng chục tỷ thiết bị truy cập mạng, điều này đã thúc đẩy mô-đun SFP liên tục tối ưu hóa chi phí và mức tiêu thụ năng lượng trong khi hỗ trợ nhiều kết nối hơn để đáp ứng các đặc điểm của mức tiêu thụ điện năng thấp và triển khai các thiết bị IoT quy mô lớn. Sự phát triển mạnh mẽ của điện toán đám mây đã thúc đẩy việc mở rộng và nâng cấp liên tục các trung tâm dữ liệu. Kết nối các máy chủ trong các trung tâm dữ liệu, giao tiếp tốc độ cao của các thiết bị lưu trữ và các nút tính toán đều dựa vào mô-đun SFP để đạt được truyền dữ liệu cao và tốc độ cao, dẫn đến nhu cầu sáng tạo đối với mô-đun SFP về hiệu suất, mật độ và khả năng tương thích. 2. Tổng quan cơ bản về mô -đun SFP

(I) Định nghĩa và các khái niệm cơ bản

Định nghĩa mô-đun SFP: Mô-đun SFP là một mô-đun gói nhỏ có thể ho hoán đổi được thiết kế để cung cấp các giải pháp giao diện quang điện tử linh hoạt cho các thiết bị mạng (như công tắc, bộ định tuyến, thẻ mạng máy chủ, v.v.). Nó có thể chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để truyền sợi quang hoặc ngược lại, chuyển đổi nhận được tín hiệu quang thành tín hiệu điện để đạt được kết nối hiệu quả giữa các thiết bị mạng và liên kết sợi quang. Tính năng cắm và chơi này giúp cải thiện hiệu quả hoạt động và bảo trì mạng hơn 30%, giảm đáng kể chi phí bảo trì thủ công.

Sự khác biệt so với các mô -đun khác (như GBIC, v.v.): So với bộ chuyển đổi giao diện Gigabit sớm (GBIC), mô -đun SFP đã đạt được kích thước giảm đáng kể, với khối lượng chỉ bằng một nửa so với GBIC, cho phép các thiết bị mạng định cấu hình nhiều cổng hơn trong không gian bảng điều khiển hạn chế. Về chức năng, mặc dù cả hai đều có khả năng chuyển đổi quang điện tử, mô -đun SFP tiên tiến hơn trong công nghệ, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và có hiệu suất tốt hơn trong tiêu thụ năng lượng, tản nhiệt và tương thích. Ví dụ, GBIC thường hỗ trợ tốc độ tối đa 1Gbps, trong khi mô -đun SFP không chỉ dễ dàng xử lý 1Gbps mà còn mở rộng lên 10Gbps và tốc độ cao hơn. Sau khi một mô hình chuyển đổi nhất định áp dụng các cổng SFP, mật độ cổng trên một đơn vị diện tích được tăng từ 8 cổng trong kỷ nguyên GBIC lên 32 cổng và tốc độ sử dụng không gian được tăng thêm 4 lần. ​
(Ii) Phân tích cấu trúc

Các thành phần bên trong (laser, máy dò, v.v.): Mô -đun SFP chủ yếu bao gồm các thành phần cốt lõi như laser (được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để phát xạ, bao gồm các loại laser phát hành khác nhau Tín hiệu điện, các tín hiệu phổ biến là photodiodes pin và APD photodiodes Apd), các mạch xử lý tín hiệu (điều chế, giải điều chế, khuếch đại, định hình, v.v. Lấy mô -đun SFP 10G làm ví dụ, laser VCSEL của nó hoạt động ở bước sóng 850nm. Với máy dò APD, nó có thể đạt được 300 mét truyền ổn định trên sợi quang đa chế độ. ​
Thiết kế giao diện bên ngoài (Giao diện LC, v.v.): Giao diện bên ngoài của mô-đun SFP thường áp dụng giao diện LC (đầu nối Lucent), có ưu điểm của kích thước nhỏ, kết nối thuận tiện và hệ thống dây mật độ cao. Giao diện LC là một thiết kế song công, nhận ra việc gửi và nhận tín hiệu quang học thông qua hai giao diện sợi quang tương ứng, đảm bảo truyền dữ liệu hai chiều. Thiết kế trình cắm của nó làm cho mô-đun cực kỳ thuận tiện để cài đặt và thay thế, mà không cần các công cụ phức tạp và kỹ năng chuyên nghiệp, cải thiện đáng kể hiệu quả của việc triển khai và bảo trì mạng. Sau khi một trung tâm dữ liệu áp dụng mô -đun SFP giao diện LC, thời gian nối dây đã được rút ngắn từ 4 giờ/tủ của giao diện truyền thống xuống còn 1,5 giờ. ​
Iii. Nguyên tắc làm việc của mô -đun SFP
(I) Cơ chế chuyển đổi quang điện
Quá trình chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang học: Khi tín hiệu điện của thiết bị mạng được truyền đến mô -đun SFP, trước tiên nó đi vào mạch truyền động laser. Mạch điều chỉnh chính xác dòng điện thiên vị được cung cấp cho laser theo sự thay đổi biên độ và tần số của tín hiệu điện đầu vào. Được điều khiển bởi dòng điện sai lệch, laser tạo ra tín hiệu quang tương ứng với tín hiệu điện đầu vào. Ví dụ, đối với tín hiệu số "1", laser tạo ra một công suất quang mạnh; Đối với tín hiệu số "0", laser xuất ra công suất quang yếu hoặc không có đầu ra. Theo cách này, việc chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang được thực hiện và các tín hiệu quang được chuyển đổi được ghép vào sợi quang thông qua giao diện sợi quang để truyền. Mô -đun SFP sử dụng công nghệ điều chế trực tiếp có tốc độ điều chế lên tới 28Gbps, đáp ứng các yêu cầu fronthaul của mạng 5G. ​
Quá trình chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện: ở đầu nhận, tín hiệu quang được truyền bởi sợi quang đi vào máy dò của mô -đun SFP. Máy dò chuyển đổi công suất quang nhận được thành tín hiệu điện tương ứng. Tín hiệu điện được tạo ra thường rất yếu và cần được khuếch đại bởi bộ tiền khuếch đại. Tín hiệu điện được khuếch đại sau đó được định hình và khôi phục tín hiệu kỹ thuật số ban đầu thông qua các mạch xử lý tín hiệu tiếp theo, như giới hạn bộ khuếch đại và mạch quyết định. Cuối cùng, tín hiệu điện được xử lý được truyền đến thiết bị mạng để hoàn thành quá trình chuyển đổi từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện. Công nghệ cân bằng nâng cao có thể làm tăng độ nhạy nhận được -28dBm và mở rộng khoảng cách truyền. ​
(Ii) Quá trình truyền dữ liệu
Xử lý và truyền dữ liệu ở đầu truyền: Ở đầu truyền, thiết bị mạng gửi dữ liệu được truyền đến mô -đun SFP dưới dạng tín hiệu điện. Sau khi nhập mô-đun SFP, dữ liệu trước tiên được mã hóa bởi mạch mã hóa, chẳng hạn như mã hóa 8B/10B, để cải thiện độ tin cậy và khả năng chống can thiệp của truyền dữ liệu. Dữ liệu được mã hóa được điều chỉnh thành laser bằng mạch lái laser, được chuyển đổi thành tín hiệu quang và được gửi qua sợi quang. Trong quá trình này, mô -đun SFP cũng theo dõi và điều chỉnh công suất của tín hiệu quang được truyền để đảm bảo rằng cường độ tín hiệu quang học nằm trong phạm vi truyền sợi quang thích hợp để đảm bảo khoảng cách truyền và chất lượng truyền hiệu quả của tín hiệu. Mô -đun SFP28 25G được triển khai bởi toán tử điều khiển phạm vi dao động công suất quang trong phạm vi ± 0,5dB thông qua chức năng điều khiển công suất tự động. ​
Tiếp nhận và phục hồi dữ liệu ở đầu nhận: Ở đầu nhận, mô -đun SFP nhận tín hiệu quang từ sợi quang thông qua máy dò và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Sau khi khuếch đại và lọc trước, tín hiệu điện đi vào mạch giải mã để giải mã để khôi phục tín hiệu dữ liệu gốc. Đồng thời, mô -đun SFP ở đầu nhận sẽ theo dõi chất lượng của tín hiệu nhận được, chẳng hạn như các chỉ số như tỷ lệ lỗi bit. Nếu chất lượng tín hiệu được tìm thấy là kém, kết thúc gửi sẽ được thông báo thông qua cơ chế phản hồi để điều chỉnh các tham số gửi hoặc tín hiệu nhận được sẽ được sửa để đảm bảo rằng dữ liệu cuối cùng được truyền đến thiết bị mạng là chính xác. Mô-đun QSFP28 100G được triển khai trong một trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ hiệu chỉnh lỗi chuyển tiếp FEC để giảm tỷ lệ lỗi bit từ 10^-4 xuống còn 10^-15. ​
Iv. Phân loại các loại mô -đun SFP
(I) Phân loại theo tỷ lệ truyền
Mô -đun SFP 1GBPS: Mô -đun SFP 1Gbps là một loại tương đối cơ bản và phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong các mạng Ethernet Gigabit sớm. Trong các mạng của khuôn viên doanh nghiệp, nó thường được sử dụng để kết nối các thiết bị văn phòng như máy tính để bàn và máy in để chuyển đổi mạng để cung cấp truy cập mạng Gigabit ổn định. Khoảng cách truyền thay đổi tùy theo loại sợi quang và bước sóng được sử dụng. Khi sợi quang đa chế độ được khớp với bước sóng 850nm, khoảng cách truyền thường có thể đạt khoảng 550m; Khi sợi quang đơn chế độ được khớp với bước sóng 1310nm, khoảng cách truyền có thể được mở rộng đến 10km hoặc thậm chí xa hơn. Các mô hình phổ biến bao gồm SFP-1G-SX (khoảng cách ngắn đa chế độ), SFP-1G-LX (khoảng cách dài một chế độ), v.v.
Mô -đun SFP 10Gbps: Với sự tăng trưởng của nhu cầu băng thông cho các ứng dụng mạng, mô -đun SFP 10Gbps ra đời. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong mạng nội bộ của các trung tâm dữ liệu để kết nối tốc độ cao giữa các máy chủ, kết nối giữa các thiết bị lưu trữ và máy chủ trong mạng lưu trữ (SANS) và các kịch bản khác. Mô-đun SFP đạt được truyền dữ liệu tốc độ cao 10Gbps bằng cách tối ưu hóa thiết kế mạch bên trong và sử dụng laser, máy dò tốc độ cao hơn và các thành phần khác. Về khoảng cách truyền, khi sợi quang đa chế độ được sử dụng với các sợi quang mới như OM3 và OM4, nó có thể hỗ trợ khoảng cách truyền 300m-500m; Khi sợi quang đơn chế độ được sử dụng với bước sóng 1310nm và 1550nm, khoảng cách truyền có thể đạt 10km-40km, chẳng hạn như SFP -10G-SR (khoảng cách ngắn đa chế độ), SFP -10G-LR (đường dài một chế độ đơn) và các mô hình khác. Các trung tâm dữ liệu của Google sử dụng các mô-đun SFP -10G-SR để đạt được kết nối tốc độ cao giữa các giá đỡ. Mô -đun SFP28 25Gbps: Mô -đun SFP28 25Gbps là một sản phẩm thích nghi với các yêu cầu băng thông cao hơn của việc nâng cấp trung tâm dữ liệu và xây dựng mạng 5G. Trong các liên kết Fronthaul và Midhaul của các trạm cơ sở 5G, mô-đun SFP28 được sử dụng để đạt được kết nối tốc độ cao giữa thiết bị trạm gốc và mạng sợi quang, đảm bảo truyền dữ liệu trạm gốc nhanh. Trong trung tâm dữ liệu, nó có thể được sử dụng để nâng cấp kiến ​​trúc mạng hiện có, tăng tốc độ truyền của cổng chuyển đổi mạng và đạt được trao đổi dữ liệu hiệu quả hơn. Mô -đun SFP28 áp dụng công nghệ quy trình 28nm tiên tiến, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và cải thiện tích hợp. Về khoảng cách truyền, sợi đa chế độ có thể hỗ trợ khoảng 100m-200m và sợi đơn chế độ có thể đạt được truyền 10km-40km ở các bước sóng khác nhau, chẳng hạn như SFP28-25G-SR (khoảng cách ngắn đa chế độ), SFP28-25G-LR (khoảng cách dài một chế độ), v.v.
Tỷ lệ cao hơn (chẳng hạn như QSFP28 100Gbps và các loại phái sinh khác): Để đáp ứng nhu cầu cực đoan về truyền dữ liệu lớn tốc độ cao trong các trung tâm dữ liệu quy mô cực lớn, điện toán hiệu suất cao và các trường khác, các mô-đun có tốc độ cao hơn như Mô-đun QSFP28 áp dụng thiết kế bốn kênh và tốc độ truyền dữ liệu của mỗi kênh có thể đạt 25Gbps. Bốn kênh hoạt động song song để đạt được tổng tốc độ truyền 100Gbps. Trong lớp mạng cốt lõi của trung tâm dữ liệu, các mô-đun QSFP28 được sử dụng để kết nối tốc độ cao giữa các công tắc để xây dựng mạng truyền động truyền dữ liệu băng thông thấp, có độ trễ thấp. Khoảng cách truyền của nó có thể đạt khoảng 100m dưới sợi quang đa chế độ và sợi quang đơn chế độ với các bước sóng khác nhau có thể đạt được truyền con đường dài 40km-80km, chẳng hạn như QSFP28-100G-SR4 (khoảng cách ngắn đa chế độ) Với sự phát triển của công nghệ, hiệu suất truyền liên tục được tối ưu hóa và các kịch bản ứng dụng được mở rộng. Các trung tâm dữ liệu AWS sử dụng các mô-đun QSFP28-100G-LR4 để xây dựng mạng xương sống toàn cầu. ​
(Ii) Phân loại theo phương tiện truyền tải
Mô-đun SFP đa chế độ: Mô-đun SFP đa chế độ phù hợp với các kịch bản giao tiếp băng thông ngắn, ngắn, chẳng hạn như kết nối giữa các tòa nhà trong mạng của trường doanh nghiệp và giữa các giá đỡ trong các trung tâm dữ liệu. Nó sử dụng sợi quang đa chế độ làm phương tiện truyền tải. Đường kính lõi của sợi quang đa chế độ tương đối dày (thường là 50μm hoặc 62,5μm), cho phép nhiều chế độ ánh sáng được truyền trong đó. Mô -đun SFP đa chế độ thường sử dụng laser VCSEL bước sóng 850nm làm nguồn sáng. Do sự phân tán chế độ khi ánh sáng được truyền trong sợi quang đa chế độ, tín hiệu sẽ bị biến dạng khi khoảng cách truyền tăng. Do đó, khoảng cách truyền của nó nói chung là ngắn. Với tốc độ 1Gbps, khoảng cách truyền có thể đạt 550m bằng sợi quang đa chế độ thông thường; Với tốc độ 10Gbps và cao hơn, nó cần được khớp với các sợi quang đa chế độ mới như OM3 và OM4, và khoảng cách truyền có thể được tăng lên khoảng 300m-500m. Mô -đun SFP Multimode có những ưu điểm của chi phí tương đối thấp và cài đặt và bảo trì đơn giản. Nó phù hợp cho các kịch bản triển khai mạng không yêu cầu khoảng cách truyền cao nhưng rất nhạy cảm với chi phí.
Mô-đun SFP một chế độ đơn: Mô-đun SFP đơn chế độ chủ yếu được sử dụng để truyền dữ liệu đường dài, công suất lớn, như kết nối mạng khu vực Metropolitan trong mạng diện rộng, truyền mạng đường trục đường dài và kết nối chéo giữa các trung tâm dữ liệu. Nó sử dụng sợi quang đơn chế độ làm môi trường truyền. Đường kính lõi của sợi quang đơn chế độ tương đối mỏng (thường là 9μM), chỉ cho phép một chế độ quang được truyền trong đó, làm giảm đáng kể sự phân tán chế độ, để đạt được truyền khoảng cách dài hơn. Mô-đun SFP đơn chế độ

E thường sử dụng laser lươn với bước sóng 1310nm hoặc 1550nm làm nguồn sáng. Ở bước sóng 1310nm, khoảng cách truyền có thể đạt 10km-20km; Ở bước sóng 1550nm, với bộ khuếch đại quang học thích hợp, khoảng cách truyền có thể được mở rộng đến 40km-160km hoặc thậm chí xa hơn. Mặc dù chi phí của mô-đun SFP một chế độ là tương đối cao, nhưng nó có những lợi thế không thể so sánh được trong việc truyền con đường dài và có thể đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của tín hiệu trong quá trình truyền đường dài.
(Iii) Loại chức năng đặc biệt

Mô -đun BIDI SFP (Mô -đun truyền hai chiều): Mô -đun SFP của BIDI (hai chiều) là một mô -đun truyền hai chiều, nhận ra việc truyền dữ liệu hai chiều trên một sợi quang, tiết kiệm hiệu quả tài nguyên sợi quang. Nguyên tắc làm việc của nó là sử dụng công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng để điều chỉnh các tín hiệu quang được truyền và nhận được các bước sóng khác nhau tương ứng và truyền chúng trong cùng một sợi quang. Ví dụ, mô -đun BIDI SFP phổ biến điều chỉnh tín hiệu truyền đến bước sóng 1310nm và tín hiệu nhận đến bước sóng 1550nm và nhận ra sự phân tách và truyền tín hiệu hai chiều thông qua các thiết bị lọc và ghép đặc biệt. Trong một số kịch bản nâng cấp mạng cũ với tài nguyên sợi chặt chẽ, hoặc những nơi cực kỳ nhạy cảm với chi phí và khó khăn, chẳng hạn như mạng lưới văn phòng doanh nghiệp nhỏ và mạng lưới truyền thông ở vùng xa, mô-đun BIDI SFP có lợi thế đáng kể. Nó không chỉ có thể đáp ứng nhu cầu giao tiếp mạng, mà còn làm giảm chi phí và độ khó xây dựng của việc đặt sợi. Việc cải tạo một cộng đồng cũ sử dụng các mô -đun BIDI SFP, tiết kiệm 50% tài nguyên sợi. ​
Mô -đun SFP CWDM (Mô -đun đa kênh phân chia bước sóng thô): CWDM (Bộ chia phân chia bước sóng thô) Mô -đun SFP là một mô -đun ghép kênh phân chia bước sóng thô, giúp cải thiện rất nhiều khả năng truyền của sợi quang bằng cách ghép đa dạng quang học. Mô -đun SFP CWDM thường sử dụng 8 hoặc 16 bước sóng trong phạm vi bước sóng 1270nm - 1610nm, với mỗi khoảng bước sóng khoảng 20nm. Trong mạng khu vực Metropolitan, dữ liệu của nhiều người dùng có thể được ghép kênh trên một sợi quang vào nút lõi thông qua mô -đun CWDM SFP có bước sóng khác nhau, nhận ra việc sử dụng hiệu quả các tài nguyên sợi quang. So với truyền dẫn bước sóng đơn truyền thống, mô-đun CWDM SFP không cần phải đặt một lượng lớn sợi quang, làm giảm chi phí xây dựng và độ phức tạp của quản lý sợi quang. ​
Mô -đun DWDM SFP (Mô -đun ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc): DWDM (Bộ ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc) Mô -đun SFP là một mô -đun ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc. So với CWDM, nó có thể đa tín hiệu quang hơn trong khoảng thời gian bước sóng hẹp hơn để đạt được khả năng truyền sợi quang cao hơn. Mô -đun DWDM SFP thường sử dụng phạm vi bước sóng từ 1530nm - 1565nm, với khoảng bước sóng nhỏ tới 0,4nm trở xuống và có thể ghép kênh 80 hoặc nhiều bước sóng trên một sợi quang duy nhất. Mô-đun DWDM SFP đóng vai trò chính trong các kịch bản với các yêu cầu về khả năng truyền cực cao, chẳng hạn như mạng xương sống đường dài và kết nối tốc độ cao giữa các trung tâm dữ liệu cực lớn. Thông qua công nghệ DWDM, một sợi quang duy nhất có thể mang tốc độ truyền dữ liệu của một số terabit hoặc thậm chí cao hơn, đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu lớn trên toàn thế giới. Mặc dù chi phí thiết bị và độ phức tạp kỹ thuật của mô-đun DWDM SFP rất cao, nhưng trong kịch bản ứng dụng của việc truyền con đường dài và công suất lớn, lợi ích kinh tế và cải thiện hiệu suất mạng mà nó mang lại vượt xa đầu tư chi phí.
Trường ứng dụng mô -đun V. SFP
(I) Trung tâm dữ liệu
Kết nối máy chủ: Trong trung tâm dữ liệu, mô -đun SFP được sử dụng rộng rãi để kết nối giữa các máy chủ. Với việc phổ biến các ứng dụng như điện toán đám mây và phân tích dữ liệu lớn, các máy chủ trong các trung tâm dữ liệu cần trao đổi dữ liệu ở tốc độ cao và ổn định. Các mô-đun như SFP, SFP28 và QSFP28 với tốc độ 10Gbps trở lên được sử dụng rộng rãi để kết nối các thẻ mạng và chuyển mạch mạng, nhận ra chia sẻ dữ liệu tốc độ cao và công việc hợp tác trong các cụm máy chủ. Ví dụ, trong các trung tâm dữ liệu điện toán đám mây quy mô lớn, nhiều máy chủ được kết nối với các công tắc lõi thông qua các mô-đun QSFP28 100Gbps để đảm bảo rằng các hoạt động như di chuyển máy ảo, sao lưu dữ liệu và phục hồi có thể được hoàn thành trong một thời gian ngắn, cải thiện hiệu quả hoạt động và chất lượng dịch vụ của trung tâm dữ liệu.
Mạng lưu trữ (SAN) Kết nối: Trong mạng khu vực lưu trữ, mô -đun SFP được sử dụng để kết nối các thiết bị lưu trữ (như mảng đĩa, thư viện băng, v.v.) với máy chủ hoặc công tắc lưu trữ. Với sự tăng trưởng bùng nổ của khối lượng dữ liệu doanh nghiệp, SAN có yêu cầu cao hơn về tính ổn định và tốc độ truyền dữ liệu. Lấy ngành công nghiệp tài chính làm ví dụ, dữ liệu giao dịch ngân hàng, thông tin khách hàng, vv cần được lưu trữ và sao lưu trong thời gian thực. Mô-đun SFP của Kênh sợi quang 16Gbps hoặc 32Gbps có thể đảm bảo truyền dữ liệu tốc độ cao và ổn định giữa các thiết bị lưu trữ và máy chủ.
(Ii) Mạng vận hành viễn thông
Truyền trạm cơ sở 5G: Trong kiến ​​trúc mạng 5G, mô -đun SFP là thành phần cốt lõi của liên kết truyền trạm cơ sở. Trong fronthaul của trạm gốc, mô -đun SFP28 25G đạt được kết nối hiệu quả giữa đơn vị phân tán (DU) và đơn vị ăng -ten hoạt động (AAU) với lợi thế tốc độ cao và thu nhỏ của nó; Trong các liên kết Midhaul và backhaul, các mô-đun QSFP28 100G hoặc thậm chí 400g cần phải được chọn theo khoảng cách và công suất. Đồng thời, để đối phó với nhu cầu tiếp tục về băng thông truyền tải 5G trong tương lai, các nhà khai thác đã bắt đầu thử nghiệm các mô-đun SFP56 50G để chuẩn bị nâng cấp mạng. ​
Truy cập băng thông rộng bằng sợi (FTTH, v.v.): Trong kịch bản sợi-từ nhà (FTTH), mô-đun SFP xây dựng một kênh dữ liệu tốc độ cao giữa thiết bị đầu cuối đường quang (OLT) và đơn vị mạng quang (ONU). Khi nhu cầu của người dùng tại nhà về video 8K, các ứng dụng VR, v.v ... Tăng, các công nghệ 10G-EPON và XG-PON đang dần trở nên phổ biến và các mô-đun SFP 10G đã trở thành cấu hình tiêu chuẩn của thiết bị OLT.
(Iii) Mạng doanh nghiệp

Kết nối xương sống mạng của trường: Trong mạng doanh nghiệp, các liên kết xương sống giữa các tòa nhà khác nhau yêu cầu các kết nối băng thông cao, có độ trễ thấp. Các mô -đun SFP 10G hoặc 25G thường được sử dụng để kết nối công tắc lõi của trường và công tắc tòa nhà để đảm bảo việc truyền tải trọng lượng, hội nghị truyền hình và dữ liệu hệ thống kinh doanh ổn định. Ví dụ, một công viên doanh nghiệp sản xuất lớn đã xây dựng một mạng lưới xương sống bằng cách triển khai các mô-đun 25G SFP28, thực hiện kết nối tốc độ cao giữa các khu vực nhà máy khác nhau và các tòa nhà văn phòng, đảm bảo tương tác dữ liệu thời gian thực giữa các hệ thống quản lý sản xuất và hệ thống ERP và cải thiện hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp. Đồng thời, một số công ty đã bắt đầu sử dụng các mô -đun CWDM SFP để thực hiện nhiều dịch vụ trên một sợi quang, đơn giản hóa kiến ​​trúc mạng trong khi giảm chi phí hệ thống dây điện. ​
Kết nối văn phòng chi nhánh: Đối với các văn phòng chi nhánh doanh nghiệp được phân phối rộng rãi, mô -đun SFP cung cấp một giải pháp linh hoạt cho kết nối của họ với mạng lưới trụ sở. Các mô-đun SFP một chế độ, kết hợp với các dòng chuyên dụng của toán tử cho thuê, có thể đạt được truyền dữ liệu đường dài, an toàn và đáng tin cậy. Các nhánh nhỏ có thể sử dụng các mô-đun BIDI SFP để đạt được giao tiếp hai chiều bằng cách sử dụng một sợi quang duy nhất, tiết kiệm tài nguyên sợi quang.
Vi. Các thách thức và phản hồi của ngành công nghiệp mô -đun SFP
(I) Những thách thức kỹ thuật

Tính toàn vẹn tín hiệu ở tốc độ cao: khi tốc độ truyền tăng lên 100g hoặc thậm chí 400g, suy giảm tín hiệu, các vấn đề về nhiễu xuyên âm và jitter trở nên nghiêm trọng hơn. Các nhà sản xuất cần đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu bằng cách tối ưu hóa hiệu suất laser và máy dò và cải thiện các thuật toán xử lý tín hiệu, chẳng hạn như sử dụng công nghệ điều chế bậc cao (PAM4) và công nghệ cân bằng nâng cao hơn. Ví dụ, trong mô-đun QSFP-DD 400G, công nghệ điều chế PAM4 làm tăng số lượng bit được truyền trên mỗi ký hiệu lên 4 bit, cải thiện hiệu quả tốc độ truyền, nhưng cũng đặt các yêu cầu cao hơn về xử lý tín hiệu.
Tiêu thụ điện năng và kiểm soát tản nhiệt: Tiêu thụ năng lượng của các mô-đun SFP tốc độ cao đã tăng đáng kể. Ví dụ, mức tiêu thụ năng lượng của các mô-đun QSFP28 100G có thể đạt 7-8W. Việc triển khai tập trung một số lượng lớn các mô -đun sẽ gây ra các vấn đề tản nhiệt. Cuối cùng, các nhà sản xuất sử dụng vật liệu bán dẫn mới và tối ưu hóa thiết kế mạch để giảm mức tiêu thụ điện năng, đồng thời cải thiện cấu trúc đóng gói mô -đun và tăng cường hiệu suất tản nhiệt, như sử dụng tản nhiệt kim loại và tối ưu hóa thiết kế ống dẫn khí. ​
(Ii) Thách thức thị trường
Áp suất chi phí: Được thúc đẩy bởi việc mở rộng trung tâm dữ liệu và xây dựng 5G, nhu cầu về các mô -đun SFP đã tăng đáng kể, nhưng cạnh tranh thị trường rất khốc liệt và giá cả liên tục giảm. Các nhà sản xuất cần giảm chi phí thông qua sản xuất quy mô lớn và đổi mới công nghệ, và phát triển các sản phẩm khác biệt, chẳng hạn như các mô-đun tùy chỉnh cho các nhu cầu cụ thể của ngành, để tăng giá trị gia tăng sản phẩm. ​
Khả năng tương thích và khả năng tương tác: Có thể có các vấn đề tương thích giữa các mô -đun SFP và thiết bị mạng từ các nhà sản xuất khác nhau. Các tổ chức công nghiệp như MSA (Thỏa thuận đa nguồn) đảm bảo khả năng tương tác của các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau bằng cách xây dựng các tiêu chuẩn thống nhất. Người dùng cũng cần kiểm tra nghiêm ngặt khả năng tương thích của các mô -đun và thiết bị khi mua để tránh lỗi mạng.
Vii. Xu hướng phát triển trong tương lai của mô -đun SFP
Tốc độ truyền cao hơn: Với sự phát triển của các công nghệ như trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn, nhu cầu về tỷ lệ truyền tiếp tục tăng. Các mô -đun SFP 400g, 800g và thậm chí 1.6T đã tham gia vào giai đoạn nghiên cứu và phát triển và thử nghiệm và sẽ được thương mại hóa dần trong tương lai. ​
Tích hợp và thông minh: Các mô-đun SFP sẽ tích hợp nhiều chức năng hơn, chẳng hạn như các chip giám sát thông minh tích hợp để đạt được trạng thái mô-đun thời gian thực và cảnh báo lỗi; Đồng thời, chúng sẽ được tích hợp sâu với hệ thống quản lý của thiết bị mạng để cải thiện mức độ thông minh của hoạt động và bảo trì mạng. ​
Tiết kiệm năng lượng xanh: Các thiết bị năng lượng thấp và thiết kế tiết kiệm năng lượng được sử dụng để giảm mức tiêu thụ năng lượng mô-đun, đáp ứng nhu cầu phát triển xanh của các trung tâm dữ liệu và mạng truyền thông. Ví dụ, một số nhà sản xuất đã ra mắt các mô -đun SFP 100G với mức tiêu thụ năng lượng dưới 5W để giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí tản nhiệt. ​
Mở rộng các kịch bản ứng dụng mới: Với sự phát triển của các công nghệ tiên tiến như 6G và giao tiếp lượng tử, các mô-đun SFP sẽ đóng một vai trò trong nhiều lĩnh vực hơn, như truyền tín hiệu quang trong các hệ thống phân phối khóa lượng tử, mang lại cơ hội phát triển mới cho ngành.
Viii. Kết luận
Mô -đun SFP đã trở thành một thành phần chính không thể thiếu của các mạng truyền thông hiện đại do tính linh hoạt, hiệu suất cao và khả năng ứng dụng rộng. Từ các trung tâm dữ liệu đến mạng viễn thông, từ các cơ sở doanh nghiệp đến người dùng gia đình, mô -đun SFP hỗ trợ việc truyền dữ liệu lớn hiệu quả. Bất chấp những thách thức kép của công nghệ và thị trường, được thúc đẩy bởi sự đổi mới liên tục của ngành, mô -đun SFP sẽ phát triển theo hướng tốc độ cao hơn, mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và trí thông minh hơn, cung cấp bảo đảm vững chắc cho việc nâng cấp và chuyển đổi mạng truyền thông trong tương lai.