ما هو التوصيل المتوازي؟

يُعدّ التوصيل المتوازي حلاً للكابلات يُستخدم في مراكز البيانات والشبكات عالية السرعة، حيث يستخدم أليافًا ضوئية متعددة النوى أو واجهات كهربائية متعددة القنوات لنقل البيانات في وقت واحد. ويختلف هذا الحل عن التوصيل التسلسلي التقليدي (ثنائي الألياف أحادي القناة)، إذ يُحسّن بشكل ملحوظ عرض النطاق الترددي للمنفذ الواحد من خلال نهج "التوازي متعدد المسارات".

التوصيل التسلسلي مقابل التوصيل المتوازي: الاختلافات الأساسية

التسلسل يشبه "قناة واحدة مزدوجة الألياف"، بينما التوازي يشبه "طريقًا سريعًا متعدد الألياف من 8 إلى 24 مسارًا".

العناصر	التوصيل التسلسلي	الأسلاك المتوازية
Tطريقة الإرسال	الإرسال التسلسلي لإشارة منطقية واحدة	الإرسال المتوازي لإشارات منطقية متعددة
عدد ألياف التوصيل لكل منفذ	ثنائي النواة (واحد للإرسال، وواحد للاستقبال)	8-24 نواة (استقبال المزيد، إرسال المزيد)
Iنوع الواجهة	دوبلكس LC	MPO/MTP (موصل متعدد الألياف يعمل بالضغط)
بنية القناة	قناة 1	القناة N (4/8/12/16)
المعدل النموذجي	10 جيجا، 25 جيجا، 100 جيجا (قناة واحدة)	40G ، 100G ، 200G ، 400G ، 800G
Pكثافة المناطق	سفلي (واجهة LC أكبر)	عالية للغاية (يمكن لوحدة 1U استيعاب أكثر من 144 نواة)
Pاستهلاك ower	أعلى (يتطلب وحدة بصرية + ألياف بصرية)	الدائرة المشتركة متعددة القنوات (المنخفضة)
تطبيقات نموذجية	شبكة المؤسسة FTTH، مركز البيانات التقليدي	مركز بيانات ضخم للغاية، مجموعة الذكاء الاصطناعي/الحوسبة عالية الأداء

لماذا يُعد التوصيل المتوازي ضروريًا؟

مع ظهور تقنيات 400G/800G، يواجه تحسين سرعة القناة الواحدة قيودًا فيزيائية (فقدان الإشارة في الأسلاك النحاسية، وعرض نطاق الأجهزة الكهروضوئية). يعتمد التوصيل المتوازي على تقنية VCSEL المتطورة 25G/50G، والتي تُضاعف عرض النطاق الترددي بزيادة عدد القنوات وتقليل متطلبات معدل نقل البيانات للقناة الواحدة. هذا لا يُبسط تصميم الوحدات الضوئية فحسب، بل يُجنب أيضًا الخسائر الكبيرة في نقل الإشارات عالية السرعة.

تكون مضاعفة عرض النطاق الترددي كما يلي:

• 400 غرام: 8 × 50 غرام PAM4 أو 4 × 100 غرام PAM4؛
• 800 غرام: 8 × 100 غرام من مادة PAM4 أو 16 × 50 غرام من مادة PAM4

التقنية الأساسية للكابلات المتوازية

موصل الكابل المتوازي: MTP/MPO

أساس كابل البيانات المتوازي هو موصل MPO/MTP متعدد الألياف الذي يتم توصيله بالضغط، والذي يستوعب الألياف الضوئية متعددة النوى (4/8/12/16/24 نواة) في واجهة واحدة.

• MTP مقابل MPO: MTP هو نسخة محسنة من MPO مع أداء بصري أفضل ودقة ميكانيكية، وهما متوافقان فيزيائيًا.

نوع الموصل	عدد الألياف	تطبيق نموذجي	قنوات متوازية
مبو-12	12 النوى	40 جيجابايت/100 جيجابايت SR4	4Tx 4Rx (8 ألياف قيد الاستخدام، 4 غير مستخدمة)
مبو-16	16cores	400G SR8/PSM8	8Tx 8Rx (16 نواة تستخدم جميعها)
مبو-24	24cores	400 غرام SR8 (عالي الكثافة) / 800 غرام	8Tx 8Rx أو 16Tx 16Rx

توجد عدة كابلات متوازية من نوع MPO/MTP productما يمكن أن توفره شركة يينغدا، بما في ذلك:

هيكل مواز

يعتمد التوصيل المتوازي على أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة القنوات للألياف الضوئية المتوازية، وتشمل البنى الشائعة ما يلي:

الهيكلية	كمية القناة	المعدل النموذجي	نوع الوحدة البصرية	السطح البيني
4×25G NRZ	4 قناة	100غ	QSFP28 ريال 4	مبو-12
4×50 جرام PAM4	4 قناة	200G / 400G	QSFP56 FR4 / QSFP-DD FR4	دوبلكس LC
8×25G NRZ	8 قناة	200غ	QSFP-DD SR8 (في البداية)	مبو-16
8×50 جرام PAM4	8 قناة	400غ	QSFP-DD SR8 / PSM8	مبو-16
16×50 جرام PAM4	16 قناة	800غ	QSFP-DD SR16	مبو-24

الميزة الأساسية للكابلات المتوازية

• كثافة نطاق ترددي فائقة الارتفاع: يمكن لواجهة MPO-24 واحدة نقل بيانات بسرعة 800 جيجابت في الثانية (16 × 50 جيجابت في الثانية)، وهو ما يتجاوز بكثير حلول LC ​​المزدوجة.
• وفر مساحة في الخزانة: يمكن لمساحة 1U استيعاب 144 نواة (6 × MPO-24)، مع زيادة بنسبة 300% في كثافة المنافذ
• تقليل استهلاك الطاقة: تتشارك الوحدات المتوازية في الدوائر، ويكون استهلاك الطاقة فيها أقل من مجموع استهلاك الطاقة في الوحدات التسلسلية المتعددة.
• النشر المبسط: كابل MPO رئيسي مُجهز مسبقًا، يحل محل 12 سلك توصيل LC LC بكابل واحد
• موعد تقديم مرن اختراقيدعم فروع الربع والثمن لحماية الاستثمارات

• موجه نحو المستقبلتعتمد جميع وحدات التخزين 400G/800G/1.6T على بنية متوازية، مع تطور سلس.

مخطط توصيل الكابلات المتوازية

1. التصنيف حسب وسيط النقل

Tيب]	Fنوع الألياف	المسافة النموذجية	سيناريوهات التطبيق
توصيل متعدد الأوضاع بالتوازي	ألياف متعددة الأنماط OM3/OM4	70-100 متر	غرف الخزائن الداخلية وربط أوراق TOR في مراكز البيانات
توصيل أحادي الوضع بالتوازي	الألياف أحادية الوضع OS2	من 500 متر إلى 2 كيلومترات	ربط الحدائق، مسافة قصيرة DCI
كابل الألياف الضوئية النشط المتوازي (AOC)	كابل ألياف ضوئية متعدد النوى مُجهز مسبقًا	30-100 متر	مسافة قصيرة، توصيل وتشغيل داخل الخزانة

2. مصنفة حسب البنية الطوبولوجية

توصيل مباشر بين نقطتين باستخدام مفتاح التبديل:

في مركز بيانات بسرعة 400 جيجابت في الثانية، يُعد التوصيل المتوازي الحل القياسي لتحقيق نطاق ترددي عالٍ وكثافة عالية للربط البيني، باستخدام أسلاك توصيل MPO/MTP من نوع 8/12/16، بدون مجموعة أدوات تفرع، بسيط وفعال، وبدون فروع:

• ترابط أوراق العمود الفقري: 400 جرام SR8 + كابل MPO 16 توصيل متوازي، عرض نطاق ترددي للمنفذ الواحد يبلغ 400 جيجابت في الثانية، مسافة نقل تبلغ 100 متر.
• رابط TOR إلى Leaf: 100 جرام SR4 + كابل MTP 12 توصيل الأسلاك بالتوازي، مسافة الإرسال 100 متر.
• الترابط بين الورقة والعمود الفقري: 400 جرام DR4/FR4 + كابل ألياف ضوئية MPO 12 توصيل متوازي، بمسافة نقل تبلغ 500 متر.

من 1 إلى 4 حالات انفصال (الأكثر شيوعاً): 400 غرام → 4 × 100 غرام

جهاز إرسال واستقبال ألياف ضوئية 400G DR4 ← كابلات توصيل مزدوجة MPO 12 إلى 4x LC ← 4 أجهزة إرسال واستقبال ألياف ضوئية 100G DR1

الطريقة الأكثر شيوعًا لتوصيل الأسلاك هي تقسيم منفذ 400G واحد وتوصيل أربعة أجهزة 100G، مما لا يحمي الاستثمار الحالي في 100G فحسب، بل يدعم أيضًا ترقيات الشبكة المرحلية.

من 1 إلى 8: تقسيم إلى أجزاء: 400 غرام → 8 × 25 غرام

وحدة ألياف ضوئية PSM8 بسرعة 400 جيجابت ← كابل توزيع MPO 16 إلى 8 LC ← وحدة ألياف ضوئية SFP28 بسرعة 8 × 25 جيجابت

يُعدّ نظام التفرع 400G إلى 8x25G من أنظمة التفرع الشائعة الاستخدام في بدايات تقنية 400G، حيث يوفر وصولاً فائق الكثافة. يمكن تقسيم منفذ 400G واحد وتوصيله بثمانية أجهزة 25G. تجدر الإشارة إلى أن تقنية 400G تستخدم تعديل PAM4، بمعدل قناة واحدة 100G، بينما تستخدم وحدات 25G الضوئية تعديل NRZ. لذا، يجب على وحدات 400G الضوئية استخدام رقائق PAM4+NRZ القياسية المزودة بوظيفة Gearbox.

تحديات وحلول التوصيل المتوازي

Cهلل	Solution
إدارة القطبية أمر معقد	اعتماد النوع B (النوع المتقاطع) لتوحيد القطبية وتبسيط المخزون
صعوبة بالغة في تنظيف السطح النهائي	منظف ​​MPO بنقرة واحدة للأسطح الطرفية ذات 12/16 قلبًا
التحكم في نصف قطر الانحناء	ألياف مقاومة للانحناء من نوع G. 657، نصف قطر الانحناء الأدنى 7.5 مم
صعوبة في تحديد المشكلة وحلها	جهاز قياس الانعكاس الزمني البصري المخصص لـ MPO، لتحديد قنوات محددة
تكلفة عالية نسبيا	تكلفة الملكية الإجمالية أقل من الحلول التسلسلية أثناء النشر على دفعات، مما يوفر وقت التوصيل.

خاتمة

يُعد التوصيل المتوازي هو معيار الكابلات لعصر 400G/800G في مراكز البيانات - حيث يدمج MPO/MTP من 8 إلى 16 ليفًا في واجهة واحدة لتحقيق عرض نطاق ترددي فائق لمنفذ واحد 400G / 800G، بكثافة تزيد ثلاثة أضعاف عن حلول LC ​​التقليدية وزيادة بنسبة 80٪ في كفاءة النشر.

في الوقت الحالي، يجري تحديث سرعة القناة الواحدة باستمرار من 25 جيجابت إلى 50 جيجابت ثم إلى 100 جيجابت بتقنية PAM4. يستخدم الحل المتوازي السائد لسرعة 400 جيجابت معالجات MPO 24 أو MPO 16، بينما يتوفر معالج 800 جيجابت بتقنية SR8 تجاريًا. أما معالج 800 جيجابت/1.6 تيرابايت ذو الكثافة الأعلى فسيستخدم معالج MPO-32. وسعيًا لخفض استهلاك الطاقة، سيزداد تدريجيًا عدد وحدات CPO (البصريات المدمجة) التي تدمج المحركات البصرية مع الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) وتستغني عن معالجات الإشارات الرقمية (DSP).

الأسئلة الشائعة