Apakah tujuan transceiver optik?
Dec 23, 2025|
Ramai orang mungkin tidak biasa dengan istilah "transceiver optik." Tetapi setiap kali anda menyemak imbas TikTok, membuat panggilan video atau menyimpan fail dalam storan awan, peranti kecil ini berfungsi secara senyap di belakang tabir.
Saya telah bekerja dalam industri telekomunikasi selama lebih sepuluh tahun, daripada mula bekerja dengan modul SFP 1G hingga kini mengembara ke seluruh dunia mempromosikan penyelesaian 400G dan 800G, menyaksikan sendiri pertumbuhan pesat industri itu. Hari ini, saya akan bercakap tentang apa sebenarnya transceiver optik digunakan, cuba menerangkannya dalam istilah mudah dan mengelakkan jargon.
Mula-mula, mari kita fahami apa itu transceiver optik
Transceiver optik, biasanya dipanggil "modul optik" dalam industri, pada asasnya adalah penukar isyarat.
Penghala rumah anda, suis syarikat dan pelayan pusat data semuanya berjalan pada isyarat elektrik. Tetapi isyarat elektrik mempunyai masalah besar-ia tidak bergerak jauh. Dengan kabel tembaga, isyarat 10G hanya boleh bergerak sejauh 30-50 meter sebelum ia rosak, dan ia sangat terdedah kepada gangguan; malah motor yang berdekatan berjalan boleh menyebabkan masalah.
Isyarat optik adalah berbeza. Secara teorinya, isyarat optik dalam gentian mod tunggal-boleh bergerak ratusan kilometer, dengan lebar jalur yang luar biasa besar; gentian tunggal yang nipis seperti rambut manusia boleh menghantar berpuluh-puluh terabait data secara serentak.
Tetapi inilah masalahnya: peranti tidak dapat memproses isyarat optik.
Itulah sebabnya kami memerlukan modul optik sebagai "penterjemah":
Semasa menghantar:menukar isyarat elektrik kepada isyarat optik dan menghantarnya ke dalam gentian.
Apabila menerima:menukar isyarat optik dalam gentian kembali kepada isyarat elektrik untuk peranti memproses-ia semudah itu.
Pusat Data – Pengguna Terbesar Modul Optik
Biar saya mulakan dengan beberapa angka konkrit. Tahun lepas, saya berpeluang melawat pusat data penyedia awan terkemuka di Zhangbei. Kakitangan operasi dan penyelenggaraan memberitahu saya bahawa kampus tunggal mereka mempunyai lebih 500,000 modul optik, dan mereka menggantikan beberapa ratus setiap bulan atas pelbagai sebab; alat ganti berlonggok seperti gunung kecil di dalam gudang.
Dan ini hanya satu kampus. Jumlah gabungan beberapa pengeluar domestik utama dengan mudah melebihi sepuluh juta modul optik yang beroperasi.
Akses Pelayan
Di pusat data arus perdana hari ini, setiap pelayan dilengkapi dengan sekurang-kurangnya dua port rangkaian 25G atau 100G, yang kesemuanya memerlukan modul optik. Rak yang menempatkan 40 pelayan memerlukan 80 modul optik hanya untuk lapisan pelayan itu.
Sesetengah orang bertanya, "Mengapa tidak menggunakan kabel tembaga sahaja untuk jarak dekat?"
Memang ada penyelesaian sedemikian, dipanggil DAC (Direct Connect Copper Cable), yang sememangnya murah dan berkesan dalam jarak 3 meter. Walau bagaimanapun, ia tidak berfungsi melebihi 3 meter kerana pengecilan isyarat yang teruk. Kabel pusat data jarang kemas dan rapi; ia selalunya melibatkan liku-liku, dengan 5 atau 10 meter adalah perkara biasa. Dalam kes sedemikian, modul optik adalah penting.
Tulang Belakang-Seni Bina Sambung Daun
Kebanyakan pusat data yang baik kini menggunakan seni bina Spine-Leaf. Suis daun mengurus akses pelayan, manakala suis Spine mengendalikan pemajuan trafik timur-barat.
Jarak antara Daun dan Tulang Belakang berbeza dari puluhan hingga beberapa ratus meter, dan secara amnya 100G atau lebih tinggi, dengan pengeluar utama sudah beralih kepada 400G.
Menurut data daripada LightCounting pada awal tahun 2024, modul optik 100G masih merupakan kategori terbesar dalam penghantaran pusat data, tetapi 400G mengalami pertumbuhan yang menakjubkan, meningkat hampir 80% tahun-pada-tahun.
Saya merasakan bahawa menjelang 2025, 400G akan menjadi standard untuk pusat data yang baru dibina.
Sambungan Pusat Data (DCI)
Syarikat besar biasanya mempunyai beberapa pusat data di bandar, memerlukan-sambungan berkelajuan tinggi untuk penyegerakan data dan pemulihan bencana.
Jarak DCI dalam bandar yang sama biasanya 10-80 kilometer. Sebelum ini, 100G LR4 dan ER4 digunakan untuk senario ini, tetapi kini 400G ZR semakin diterima pakai. ZR ialah modul optik yang koheren, mampu beroperasi pada jarak 80 kilometer atau lebih lama lagi, dengan panjang gelombang tunggal 400G, yang sangat berkuasa.
Tahun lepas, seorang pelanggan ingin mewujudkan sambungan terus 400G antara dua pusat data dengan jarak 60 kilometer. Pada mulanya, rancangan itu adalah untuk menggunakan peralatan DWDM tradisional, yang akan menelan kos beberapa juta yuan. Kemudian, mereka beralih kepada sambungan terus dengan modul optik 400G ZR, mengurangkan kos lebih daripada separuh dan memudahkan penyelenggaraan dengan ketara. Ini adalah bukti manfaat kemajuan teknologi.
Kluster AI – Trend Terhangat Baru-baru Ini
Model berskala besar-telah menjadi popular sejak dua tahun lalu dan keperluan lebar jalur rangkaian untuk kluster latihan adalah gila.
Pelayan DGX H100 NVIDIA, dengan 8 GPU setiap mesin dan setiap GPU dilengkapi dengan port Ethernet 400G, memerlukan lapan modul optik 400G setiap mesin. Menetapkan kumpulan berpuluh-puluh ribu GPU akan mengakibatkan kos astronomi untuk modul optik.
Dikhabarkan bahawa pengeluar utama telah membuat prabayar ratusan juta kepada pembekalnya untuk mendapatkan kapasiti pengeluaran modul optik 800G.
Secara peribadi, saya merasakan bahawa permintaan untuk AI telah datang terlalu cepat, dan rantaian bekalan modul optik telah ketat secara konsisten. Bukti paling langsung ialah harga saham beberapa pengeluar modul optik terkemuka telah melonjak tahun ini.
Rangkaian operator telekomunikasi ialah pasaran tradisional untuk modul optik. Walaupun tidak "seksi" seperti pusat data, skala mereka stabil.
Rangkaian Pengangkutan 5G
Stesen pangkalan 5G dibahagikan kepada tiga peringkat: AAU, DU dan CU. Hubungan antara mereka dipanggil fronthaul, midhaul, dan backhaul.
Fronthaul (AAU ke DU) selalunya menggunakan modul optik 25G, dengan jarak umumnya tidak melebihi 20 kilometer. Segmen ini mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk kependaman dan penyegerakan, menggunakan protokol eCPRI, dan modul optik juga mempunyai beberapa keperluan khas. Tahun lepas, dalam projek fronthaul 5G dengan pengendali mudah alih wilayah, mereka sangat ketat dengan ujian kependaman modul optik; beberapa kelompok telah dikembalikan kerana kependaman yang berlebihan. Kawalan kualiti adalah penting dalam projek telekomunikasi.
Midhaul dan backhaul menggunakan modul optik dengan kelajuan yang lebih tinggi, termasuk 50G dan 100G, dan pada jarak yang lebih jauh, berpotensi berpuluh-puluh kilometer.
Kemuncak penggunaan 5G sebenarnya telah berlalu, tetapi 6G sedang dalam-penyelidikan, jadi masih ada peluang kemudian.
Rangkaian Kawasan Metropolitan (MAN) dan Rangkaian Tulang Belakang
Rangkaian kawasan metropolitan (MAN) terutamanya rangkaian yang dikendalikan oleh pembawa dalam bandar, mengagregatkan pelbagai trafik akses dan menghantarnya ke rangkaian tulang belakang.
Rangkaian tulang belakang ialah rangkaian penghantaran-jauh yang merangkumi bandar dan wilayah, membawa hampir semua trafik Internet. Rangkaian tulang belakang mesti menggunakan sistem DWDM, menjejalkan puluhan atau bahkan ratusan panjang gelombang ke dalam gentian optik tunggal, setiap panjang gelombang berjalan pada 100G atau 400G.
Modul optik yang digunakan dalam bidang ini adalah modul optik yang paling maju dari segi teknologi, terutamanya modul optik yang koheren, dan mahal; satu modul dengan mudah boleh menelan belanja puluhan ribu yuan. Terus terang, perniagaan rangkaian tulang belakang mempunyai margin keuntungan yang tinggi, tetapi jumlahnya kecil, dan pangkalan pelanggan terhad kepada beberapa pembawa, menjadikan perhubungan penting.
Keperluan modul optik rangkaian perusahaan
Syarikat yang lebih besar sedikit pastinya perlu menjalankan kabel gentian optik antara bangunan pejabat. Contoh paling ekstrem yang saya lihat ialah rangkaian kampus kilang kereta. Kawasan kilang adalah sangat besar sehingga beberapa bangunan berjarak tiga atau empat kilometer, memerlukan modul optik 10G LR atau bahkan ER.
Pelanggan perusahaan biasanya sensitif-harga. Modul optik pengilang peralatan asal (OEM) terlalu mahal, jadi kebanyakan akan memilih-modul serasi pihak ketiga. Selagi anda mencari pembekal yang boleh dipercayai, modul yang serasi biasanya berfungsi tanpa masalah. Walau bagaimanapun, terdapat pengecualian. Sesetengah perusahaan besar-milik kerajaan dan institusi kewangan memerlukan penggunaan modul OEM dalam proses perolehan mereka, walaupun ia dua atau tiga kali lebih mahal. Keperluan pematuhan ada; tiada jalan lain.
Dalam pusat data perusahaan, modul optik juga diperlukan untuk menyambungkan pelayan dan peranti storan.
Terdapat dua sistem utama untuk rangkaian storan: Saluran Fiber (FC) dan Ethernet. FC ialah protokol lama, tetapi ia masih digunakan secara meluas dalam industri seperti kewangan dan penjagaan kesihatan kerana kestabilan dan kebolehpercayaannya.
Modul optik FC mempunyai spesifikasi tersendiri: 8G, 16G dan 32G FC, dan ia tidak boleh digunakan secara bergantian dengan modul optik Ethernet. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, protokol NVMe-oF telah mendapat populariti, menggunakan Ethernet untuk membawa trafik storan dan bahagian pasaran FC secara beransur-ansur terhakis. Walau bagaimanapun, proses ini akan menjadi sangat perlahan kerana pasaran sedia ada terlalu besar.
Aplikasi Lain Modul Optik
Persekitaran kilang adalah keras, dengan tahap gangguan elektromagnet yang tinggi dan turun naik suhu yang drastik, yang tidak dapat ditahan oleh modul optik biasa. Modul optik gred{1}}perindustrian memerlukan julat suhu operasi -40 darjah hingga +85 darjah, serta rintangan getaran dan kejutan. Kosnya jauh lebih tinggi daripada modul optik biasa, tetapi pelanggan industri tidak mengambil berat tentang kos tambahan; mereka mengutamakan kestabilan.
Seorang rakan yang bekerja pada projek kilang keluli memberitahu saya bahawa suis biasa tidak boleh digunakan untuk peralatan rangkaian berhampiran relau letupan mereka; mereka perlu menggunakan-peralatan gred industri dengan modul optik-perindustrian, jika tidak, rangkaian akan menjadi terlalu panas dan ranap.
Stesen TV juga menggunakan modul optik untuk menghantar isyarat video secara dalaman, tetapi protokolnya berbeza sedikit; ia adalah SDI atas Fiber.
Isyarat definisi ultra-tinggi-4K dan 8K mempunyai lebar jalur yang sangat besar dan pemampatan memperkenalkan kependaman, yang tidak boleh diterima untuk siaran langsung. Oleh itu, industri penyiaran menggunakan penghantaran tidak termampat, yang meletakkan permintaan yang sangat tinggi pada lebar jalur modul optik.
Modul optik ketenteraan adalah dunia yang sama sekali berbeza, memerlukan pelbagai pengerasan dan pensijilan, dan harganya juga dalam liga yang sama sekali berbeza-sangat mahal. Butiran khusus tidak mudah untuk didedahkan, tetapi secara ringkasnya, halangan teknikal adalah sangat tinggi, dan tidak ramai pemain yang boleh memasuki bidang ini.
Bagaimana untuk memilih modul optik?
Setelah membincangkan banyak kegunaan, bagaimanakah anda memilih modul optik dalam kerja sebenar?
SR: Dalam 100 meter, gunakan gentian berbilang mod
DR: 500 meter, gentian mod tunggal-.
FR: 2 kilometer, gentian mod-tunggal
LR: 10 kilometer, gentian mod tunggal-.
ER: 40 kilometer
ZR: 80 kilometer atau lebih lama.
Tinggalkan sedikit jidar apabila memilih modul optik. Sebagai contoh, jika jarak yang diukur ialah 800 meter, pilih
DR (spesifikasi 500 meter) pasti tidak mencukupi; anda perlu menggunakan FR.
Modul optik berbilang mod hanya boleh digunakan dengan gentian berbilang mod dan modul optik-satu mod hanya boleh digunakan dengan gentian-satu mod. Jika anda memilih jenis yang salah, modul tidak akan menyala.
Gentian berbilang mod mempunyai beberapa gred: OM1, OM2, OM3, OM4 dan OM5. Semakin tinggi gred, semakin jauh jarak yang disokong. Pada masa ini, OM3 dan OM4 adalah arus perdana. Gentian mod tunggal-pada asasnya ialah G.652, jadi anda tidak perlu risau tentang model tersebut.
Walaupun modul optik mempunyai standard MSA, pengeluar peralatan yang berbeza masih melaksanakan pelbagai kaedah, jadi tidak semua semestinya serasi. Peralatan Cisco dan Huawei mempunyai lebih banyak sekatan pada-modul optik pihak ketiga, dan sesetengahnya memerlukan input baris-arahan untuk pengecaman. Arista dan Mellanox agak lebih terbuka. Untuk berada di bahagian yang selamat, tanya pembekal sama ada mereka telah mengujinya pada peranti sasaran. Pengeluar modul optik serasi utama biasanya mempunyai senarai keserasian.
Modul optik-kelajuan tinggi menggunakan lebih banyak kuasa. Modul 400G DR4 menggunakan 8-10W, manakala modul 400G ZR boleh mencapai 15-20W.
Jika semua modul optik dipasang dalam suis, jumlah penggunaan kuasa boleh menjadi beberapa ratus watt, menimbulkan cabaran kepada pelesapan haba. Ingatlah untuk memasukkan perkara ini ke dalam reka bentuk anda, untuk mengelakkan lebihan beban sistem penyejukan pusat data.
Modul 800G kini mendapat permintaan tinggi, dengan beberapa model mempunyai masa penghantaran tiga hingga empat bulan. Jika projek mempunyai jadual yang padat, adalah penting untuk mendapatkan bekalan terlebih dahulu.
Menyelesaikan masalah Modul Optik
Mulakan dengan yang paling mudah: Adakah modul optik dipasang dengan selamat? Adakah kabel gentian optik disambungkan dengan betul? Jangan ketawa, sesetengah orang sebenarnya tidak mendengar "klik" apabila memasang kabel gentian optik dan menganggap ia disambungkan dengan betul sedangkan ia tidak. Kemudian semak kekutuban gentian. Untuk sambungan gentian-dwi, pemancar (Tx) hendaklah disambungkan kepada penerima (Rx); menyambungkannya secara terbalik akan menghalangnya daripada menyala. Jika masih tidak berfungsi, gunakan meter kuasa optik untuk mengukur kuasa penghantaran dan terima untuk melihat jika salah satu modul optik rosak.
Keadaan ini lebih rumit dan boleh menyebabkan banyak sebab:
Kuasa optik yang diterima tidak mencukupi (kehilangan gentian tinggi, penyambung kotor)
Lenturan gentian yang berlebihan (terutama gentian-mod tunggal; jejari-lentur yang terlalu kecil akan menyebabkan kebocoran ringan)
Masalah dengan modul optik itu sendiri
Masalah dengan pelabuhan
Jejaki pautan untuk melihat segmen gentian yang rosak. Jika anda masih tidak menemui masalah, cuba gantikan modul optik, gentian atau port-menggunakan proses penyingkiran.
Mari bercakap tentang beberapa trend teknologi
800G dan 1.6T:
400G kini adalah arus perdana, manakala 800G sudahpun melihat pengeluaran besar-besaran. Pada 2024, jumlah penghantaran modul optik 800G mencecah dua hingga tiga juta unit.
1.6T juga sedang dibangunkan dan penghantaran-kecilan bermula pada tahun 2025. Peningkatan kelajuan adalah sangat pantas.
Fotonik silikon telah digembar-gemburkan selama bertahun-tahun.
Terus terang, saya secara peribadi berpendapat ia telah tamat-dipasarkan. Secara teorinya, fotonik silikon boleh mengurangkan kos dan meningkatkan integrasi, tetapi dalam pengeluaran besar-besaran sebenar, isu hasil belum diselesaikan sepenuhnya. Tambahan pula, bahan berasaskan silikon-tidak boleh digunakan untuk membuat laser; ia masih perlu dicampur dan disepadukan dengan bahan kumpulan III-V.
Sudah tentu, ini hanya pendapat saya; ramai dalam industri tidak bersetuju. Intel dan Cisco sangat mempromosikan fotonik silikon, dan mereka mesti mempunyai alasan mereka.
Konsep ini lebih radikal: ia secara langsung membungkus enjin optik dan cip pensuisan bersama-sama. Kelebihannya ialah pengurangan ketara dalam penggunaan kuasa dan peningkatan kepadatan lebar jalur. Kelemahannya ialah modul optik tidak boleh diganti secara individu; jika satu gagal, keseluruhan papan mungkin perlu diganti.
Syarikat-syarikat utama seperti Google dan Meta sedang mempromosikan MSM secara besar-besaran, dan penggunaan sebenar dijangka pada 2025 atau 2026. Walau bagaimanapun, sama ada ia akan menjadi arus perdana masih tidak pasti. Rakan sekerja penyelenggaraan takut CPO: bagaimana anda menggantikannya jika ia gagal? Patutkah keseluruhan sistem dilupuskan?
Akhirnya
Idea teras adalah mudah: transceiver optik adalah asas rangkaian komunikasi moden, dengan aplikasi yang sangat luas.
Dari ONU jalur lebar rumah anda kepada rangkaian tulang belakang pengendali telekomunikasi; daripada rangkaian pejabat perusahaan kepada pusat data skala besar; daripada stesen pangkalan 5G kepada kluster latihan AI-modul optik ada di mana-mana.
Industri ini tidak glamor, dan halangan teknikal tidak begitu menakutkan seperti dalam industri cip, tetapi kekuatannya terletak pada pertumbuhannya yang mantap dan berterusan. Gelombang AI telah memberikan industri rangsangan yang ketara. Jika anda seorang jurutera rangkaian, jurutera operasi pusat data, atau hanya berminat dalam industri komunikasi, meluangkan sedikit masa untuk mempelajari modul optik sememangnya berbaloi. Semakin lama anda bekerja dalam bidang ini, semakin anda akan menghargai ini.