Transceiver quang là gì?

Một transceiver quang (transmitter + receiver — bộ phát + bộ thu) là một module cắm nóng, gọn nhẹ, nằm giữa một thiết bị mạng và một sợi quang. Ở một phía, nó nhận tín hiệu điện từ cổng của switch, router, máy chủ hoặc hệ thống lưu trữ; ở phía kia, nó biến tín hiệu đó thành ánh sáng được điều chế cho sợi quang — và làm ngược lại với ánh sáng đi tới. Trong một liên kết sợi quang (FOL / ВОЛС), transceiver là giao diện giữa điện tử và thủy tinh: mọi thứ mà sợi quang mang đều bắt đầu và kết thúc trong nó.

Định nghĩa trong bối cảnh FOL

Một liên kết sợi quang gồm một nguồn sáng, một môi trường truyền dẫn (sợi quang, các đầu nối và mối hàn của nó, cùng mọi phần tử thụ động hoặc chủ động nằm giữa) và một bộ thu ánh sáng. Transceiver là thành phần cung cấp cả nguồn phát lẫn bộ thu ở mỗi đầu, được đóng gói sao cho thiết bị host không cần biết gì về bước sóng, loại sợi quang hay cự ly — nó chỉ đơn giản trao đổi các bit điện với module. Vì vậy, cự ly, bước sóng, loại sợi quang (đơn mode hay đa mode) và thậm chí cả công nghệ mạng (Ethernet, Fibre Channel, PON, InfiniBand) đều được chọn bằng cách chọn module, chứ không phải bằng cách thay cổng.

Bên trong có gì

Khối	Chức năng
TOSA (cụm quang phát)	laser (VCSEL, FP, DFB, EML) cùng driver của nó; quyết định bước sóng và công suất phát
ROSA (cụm quang thu)	photodiode (PIN hoặc APD) cùng bộ khuếch đại trans-impedance và bộ khuếch đại giới hạn; quyết định độ nhạy
CDR / DSP	tái định thời dữ liệu nối tiếp và, trên các module PAM4, cân bằng nó — xem CDR
Vi điều khiển + EEPROM	thông tin nhận dạng, khả năng, chẩn đoán số (DDM) và điều khiển trong bản đồ bộ nhớ MSA chuẩn
Giao diện điện	đầu nối card-edge tới host: 1, 2, 4 hoặc 8 làn vi sai cộng thêm các tín hiệu điều khiển tốc độ thấp
Giao diện quang	đầu nối LC, SC, MPO-12/16, SN/CS hoặc loại khác, hoặc một cáp đồng cố định trên các DAC

Bản đồ bộ nhớ là phần mà CodingBox làm việc cùng: mọi trường mà switch đọc để quyết định có chấp nhận một module hay không — nhà sản xuất, mã sản phẩm, số sê-ri, mã tuân thủ, ngưỡng — đều nằm ở đó. Xem form factor và đặc tả MSA.

Transceiver được dùng ở đâu

Lĩnh vực	Module và công nghệ điển hình
LAN doanh nghiệp và khuôn viên	SFP/SFP+ 1G/10G, uplink 40G/100G — Ethernet
Fabric trung tâm dữ liệu	liên kết máy chủ 25G, leaf–spine 100G/400G/800G — Cụm máy chủ AI
Truyền dẫn viễn thông và metro	quang học màu CWDM/DWDM, module điều chỉnh được và coherent — CWDM, DWDM
Mạng truy nhập	quang học OLT và ONU của GPON/XGS-PON — PON
Mạng lưu trữ	quang học SW/LW 16/32/64GFC — Fibre Channel
Kết nối HPC và AI	InfiniBand EDR/HDR/NDR — InfiniBand
Fronthaul di động, video, công nghiệp	CPRI/eCPRI, SDI, Ethernet công nghiệp trên quang học lớp SFP

Lược sử các form factor

Trước đây quang học được hàn cố định lên card đường dây: một card, một cự ly. Transceiver dạng cắm rút đã biến cổng trở nên vạn năng và giúp ngành công nghiệp chuẩn hóa quanh một số ít kiểu vỏ thông qua các Multi-Source Agreement (MSA).

Giai đoạn	Cột mốc	Lớp tốc độ
giữa thập niên 1990	GBIC — module quang cắm nóng đầu tiên (đầu nối SC)	1G
~2001	SFP MSA (INF-8074) — bằng một phần ba kích thước của GBIC, đầu nối LC; XENPAK, rồi tới X2 và XFP cho 10G	1G; 10G
~2006–2009	SFP+ (SFF-8431) đưa 10G vào form factor của SFP; QSFP (INF-8438) đưa vào bốn làn	10G; 4×10G
~2009–2010	QSFP+ (SFF-8436) cho 40GbE; CFP cho 100G thế hệ đầu	40G; 100G
~2014–2016	QSFP28 (SFF-8665) biến 100G thành một module nhỏ; SFP28 đưa 25G tới máy chủ; CFP2/CFP4	100G; 25G
2016–2018	MSA QSFP-DD và OSFP ra đời cho 400G; SFP-DD; CMIS thống nhất quản lý	400G
~2019–2021	400G QSFP-DD/OSFP ra thị trường; QSFP56 (200G), SFP56; module cắm rút coherent 400ZR	200G; 400G
~2022–2024	800G OSFP / QSFP-DD800; QSFP112; ZR+; quang học linear-drive (LPO)	800G
2024 →	OSFP-XD 16 làn 1,6T; co-packaged optics cho các switch lớn nhất	1,6T

Mỗi thế hệ giữ nguyên form factor của thế hệ trước bất cứ khi nào có thể — SFP → SFP+ → SFP28 → SFP56, và QSFP → QSFP+ → QSFP28 → QSFP56 → QSFP112 — đó là lý do một cổng hiện đại thường vẫn chấp nhận một module ra đời trước nó hai mươi năm. Chi tiết theo từng form factor có trong tổng quan và so sánh.

Các tiêu chuẩn đã phát triển như thế nào

Ba lớp tiêu chuẩn định nghĩa một transceiver, được viết bởi các tổ chức khác nhau:

Cơ khí và điện — các liên minh MSA và SFF Committee (nay là SNIA SFF TA): vỏ hộp, đầu nối, sơ đồ chân, cấp công suất. Các tài liệu như INF-8074, SFF-8431, SFF-8665, MSA của QSFP-DD và OSFP. Xem danh mục đặc tả.
Bộ nhớ quản lý — cách host đọc thông tin nhận dạng và chẩn đoán: serial ID của GBIC đã nhường chỗ cho SFF-8472 (hai địa chỉ, có thêm DDM), rồi tới SFF-8636 dạng trang cho QSFP, và cuối cùng là CMIS độc lập với form factor, có máy trạng thái module cho 400G trở lên. Các mã dùng chung nằm trong SFF-8024.
Lớp vật lý (PMD) — thứ gì đi trên sợi quang: IEEE 802.3 cho Ethernet (10GBASE-LR, 100GBASE-DR…), INCITS T11 FC-PI cho Fibre Channel, IBTA cho InfiniBand, dòng ITU-T G cho PON và lưới DWDM, OIF cho 400ZR. Xem tài liệu tham khảo PMD quang.

Hệ quả đối với tính tương thích: một module có thể hoàn hảo về điện và quang mà vẫn bị từ chối, vì bộ nhớ quản lý của nó không nói ra điều mà một host cụ thể mong đợi — đây chính là nguồn gốc của khóa nhà sản xuất và lý do các công cụ mã hóa tồn tại.

Tốc độ dữ liệu đã tăng như thế nào

Tốc độ tổng đã tăng theo ba trục cùng một lúc:

Trục	Tiến trình
Tốc độ trên mỗi làn	1G → 10G → 25G (NRZ) → 50G → 100G (PAM4) → 200G
Số làn trên mỗi module	1 → 4 → 8 → 16
Điều chế	khóa bật/tắt (NRZ) → PAM4 4 mức → QPSK/16-QAM coherent cho đường dài

Tổng	Module điển hình	Thời kỳ ước tính
1G	GBIC, SFP	thập niên 1990 →
10G	XFP, SFP+	2002 →
40G	QSFP+	2010 →
25G / 100G	SFP28 / QSFP28	2015 →
200G / 400G	QSFP56 / QSFP-DD, OSFP	2019 →
800G	OSFP, QSFP-DD800	2022 →
1,6T	OSFP-XD	2024 →

Việc chuyển sang PAM4 kéo theo sửa lỗi hướng tới bắt buộc và các module dựa trên DSP; việc vượt quá 100 km kéo theo tách sóng coherent vào các module cắm rút. Xem FEC và huấn luyện liên kết và quang học coherent.

Đọc tiếp ở đâu

Form factor: tổng quan và so sánh — mọi kiểu vỏ được hỗ trợ trên một trang.
Kiến thức cơ bản về DDM — chẩn đoán mà một module báo cáo.
Các kiểu bảo vệ ghi — cách module bảo vệ bộ nhớ của nó.
Các vấn đề và giải pháp thường gặp — những gì có thể sai tại hiện trường.

Trong CodingBox, tất cả những điều này hội tụ trên một màn hình: Check transceiver đọc bộ nhớ của module, xác định form factor và tiêu chuẩn, đồng thời hiển thị thông tin nhận dạng và DDM mà phần còn lại của tài liệu này giải thích.

Những gì có trên bo mạch ngoài phần quang học — driver, bộ khuếch đại, DSP, bộ điều khiển, nguồn — theo từng khối: Điện tử của module.

Thế hệ form factor 1,6T: OSFP224 và OSFP-XD.

Liên kết mà một transceiver kết cuối — vật lý sợi quang, suy hao, tán sắc, quỹ công suất, hạ tầng, đo kiểm và sự cố: Liên kết sợi quang.

Transceiver là một phần tử của hạ tầng quang chủ động — bên cạnh bộ khuếch đại, transponder, ROADM, OLT và các thiết bị giám sát: Hạ tầng quang chủ động; khớp module với loại sợi quang, khoảng cách, đầu nối và quỹ công suất: Transceiver trong liên kết.

Nếu bạn phát hiện thông tin chưa chính xác hoặc lỗi trong bài viết này, hãy chọn đoạn liên quan và nhấn Ctrl+Enter để .