“網(wǎng)絡(luò)”，對于大部分當代人來說已經(jīng)成為了“必需品”。大家也常有對于這一現(xiàn)象的調(diào)侃，比如以下這個“被與時俱進”的馬斯洛需求層次理論：

這樣便利的網(wǎng)絡(luò)時代之所以能夠到來，“光纖通信技術(shù)”可謂是功不可沒。

1966年，英籍華人高琨提出了光導(dǎo)纖維的概念，在全世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展光纖通信的高潮。1978年工作于0.8μm的第一代光波系統(tǒng)被正式投入商業(yè)應(yīng)用，而早期采用多模光纖的第二代光波通信系統(tǒng)，也很快在20世紀80年代初問世。到1990年，工作于2.4Gb／s，1.55μm的第三代光波系統(tǒng)，則已能提供商業(yè)通信業(yè)務(wù)了。

“光纖之父”高琨，因在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”做出了突破性貢獻，其被授予了2009年的諾貝爾物理學獎。

光纖通信如今已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。也被看作是世界新技術(shù)革命的重要標志，以及未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

近年來，大數(shù)據(jù)、云計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等應(yīng)用市場快速發(fā)展，將要來臨的無人駕駛應(yīng)用市場，給數(shù)據(jù)流量帶來了爆炸性增長，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)逐漸發(fā)展成為光通信的研究熱點。

谷歌大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)部

目前的數(shù)據(jù)中心已不再僅僅是一座或幾座機房，而是一組數(shù)據(jù)中心集群。為實現(xiàn)各種互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用市場的正常工作，要求數(shù)據(jù)中心之間協(xié)同運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)中心之間信息實時海量交互，這就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)需求，光纖通信則成為了實現(xiàn)互聯(lián)的必要手段。

與傳統(tǒng)的電信接入網(wǎng)傳輸設(shè)備不同，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需要實現(xiàn)信息量更大、更密集的傳輸，就要求交換設(shè)備擁有更高速率、更低功耗，以及更加小型化。而決定這些性能是否能夠?qū)崿F(xiàn)的一個核心因素，則是其中的光收發(fā)模塊。

關(guān)于光收發(fā)模塊的一些基礎(chǔ)知識

信息網(wǎng)絡(luò)主要以光纖作為傳輸介質(zhì)，但目前計算、分析還必須基于電信號，光收發(fā)模塊是實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的核心器件。

光模塊的核心組件由Transimitter（光發(fā)射次模塊）／Receiver（光接收次模塊）或Transceiver（光收發(fā)一體模塊）、電芯片，另外還包括透鏡、分路器、合束器等無源器件及外圍電路組成。

在發(fā)射端：電信號通過Transimitter轉(zhuǎn)換為光信號，再由光適配器輸入到光纖；在接收端：光纖中的光信號通過光適配器被Receiver接收并轉(zhuǎn)變成電信號，并輸送到計算單元進行處理。

光收發(fā)模塊示意圖

伴隨著光電集成技術(shù)的發(fā)展，光收發(fā)模塊的封裝形式也經(jīng)歷了一些變化。在光模塊行業(yè)成型之前，早期由各大電信設(shè)備制造商各自開發(fā)，接口五花八門，不能通用，這樣導(dǎo)致光收發(fā)模塊不能互換。為了行業(yè)的發(fā)展，最終“多源協(xié)議（MSA，Multi Source Agreement）”應(yīng)運而生。有了MSA標準之后，獨立專注于開發(fā)Transceiver的公司開始嶄露頭角，隨之行業(yè)興起。

光收發(fā)模塊按封裝形式可分為SFP、XFP、QSFP、CFP 等：

· SFP（Small Form－factor Pluggable）是一種緊湊型、可插拔的收發(fā)器模塊標準，用于電信和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用，最高可支持10Gbps傳輸速率。

· XFP（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）是10G速率的小型可插拔收發(fā)器模塊標準，支持多種通信協(xié)議，如10G 以太網(wǎng)、10G 光纖通道和SONETOC－192。XFP收發(fā)器可用于數(shù)據(jù)通信和電信市場，并提供比其他10Gbps 收發(fā)器更好的功耗特性。

· QSFP（Quad Small Form－factor Pluggable）是一種緊湊型、可插拔的收發(fā)器標準，主要用于高速數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。根據(jù)速度可將QSFP 分為4×1G QSFP、4×10GQSFP＋、4×25G QSFP28光模塊等。目前QSFP28已廣泛應(yīng)用于全球數(shù)據(jù)中心。

· CFP（Centum gigabits Form Pluggable）是基于標準化的密集波分光通信模塊，傳輸速率可達100－400Gbps。CFP模塊的尺寸比SFP／XFP／QSFP更大，一般用于城域網(wǎng)等長距離傳輸。

應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心通信的光收發(fā)模塊

數(shù)據(jù)中心通信可按照連接類型分為三類：

（1）數(shù)據(jù)中心到用戶，由訪問云端進行瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件和視頻流等終端用戶行為產(chǎn)生；

（2）數(shù)據(jù)中心互聯(lián)，主要用于數(shù)據(jù)復(fù)制、軟件和系統(tǒng)升級；

（3）數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，主要用于信息的存儲、生成和挖掘。根據(jù)思科預(yù)測，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部通信占數(shù)據(jù)中心通信70％以上的比例，數(shù)據(jù)中心建設(shè)的大發(fā)展，也就催生了高速光模塊的發(fā)展。

數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長，數(shù)據(jù)中心大型化、扁平化趨勢推動光模塊向兩方面發(fā)展：

· 傳輸速率需求提升

· 數(shù)量需求增長

目前全球數(shù)據(jù)中心光模塊需求已經(jīng)由10／40G光模塊向100G光模塊更迭。中國阿里云宣傳2018年將成為100G光模塊大規(guī)模應(yīng)用元年，預(yù)計2019年進行400G光模塊的升級。

阿里云光模塊演進路徑