高速光传输技术赋能工业智能化——芯瑞科技2×100G光模块
工业4.0时代，工业机器人逐步向智能化、集群化迭代，智能工厂普遍建成一体化生产体系。通信网络作为智能制造的核心基建，直接决定设备作业精度与产线运行效率。传统铜缆通信受带宽不足、抗干扰性弱、传输距离受限、功耗较高等弊端制约，无法满足高端工业场景高速、低时延、高稳定性的传输需求。为此，芯瑞科技推出GQD-MPO201-DSR4C2x100GBASE-SR4QSFPDD高速光模块，针对性破解工业通信痛点，为工业机器人及智能制造产业升级提供坚实的硬件支撑。
一、行业现状与通信痛点
如今,各种各样的工业机器人,已经在汽车制造、3C电子、仓储物流等诸多行业,得到了广泛的运用。对于智能产线而言,它是依靠工业相机、激光雷达、传感器等一系列设备,从而产生出海量的实时数据。这些数据,对通信带宽、传输时延、与信号稳定性,提出了更为高的标准要求。如此一来,传统通信方案的弊端,也就显著地显现出来了:
带宽存在不足情况,这种不足使得其没办法承载3D视觉成像的数据,也无法承载集群机器人同步控制的数据,进而容易出现数据拥堵的状况,还容易出现指令延迟等方面的问题。
在工业车间里,电磁环境极为复杂之处,抗干扰性不佳会致使铜缆容易遭受干扰引发频繁出现数据丢包的状况,还会造成信号失真的情形。
面临传输受限状况,高速传输与传输距离难以同时兼顾,大型智能工厂跨区域组网需求无法适配。使用。
运维成本处于较高水平,在高密度组网情形之下,整体所呈现的功耗偏高,散热方面面临巨大压力,并且设备的故障率一直维持在较高的未下降状态。
二、GQD-MPO201-DSR4C光模块核心竞争优势
该产品是八通道全双工的,属于QSFPDD双倍密度光收发模块,而且符合IEEE802.3bm100GBASESRN通用标准,和民用光模块比起来,它更适合工业复杂工况,其核心优势如下:
（一）强劲传输性能
配置8通道850nm的VCSEL激光器阵列,以及PIN光电探测器阵列,单通道峰值速率为26Gbps,常规工作速率是25.78125Gbps,支持双向2×100G并行传输,收发两端内置CDR时钟数据恢复电路,且支持旁路模式,能够修正信号抖动,降低误码率,保障控制指令以毫秒级进行下发,适配多机器人协同作业的场景。
（二）适配工业组网场景
运用MPO24接口,与OM3、OM4多模光纤适配,其传输距离分别是70m、100m,适用于中小型车间、机器人工作站短距离组网,支持QSFPDD热插拔,能够带电拆装,无需停机就可完成维护；整体功耗小于4W,散热压力小,可以安装在密闭机柜、机器人控制柜等狭小空间里。
（三）工况适配性强
工作壳的温度范围是0℃至70℃,能够承受高低温的切换,以及粉尘和轻微震动,等复杂的工业环境；该产品符合RoHS2.0无铅环保标准,满足海内外制造企业的准入规范,还支持规模化的批量部署。
三、产品在工业智能化领域的应用价值
（一）升级单机智能，提升作业精度
对机器人内部铜缆传输线路具有替代作用,于多摄像头、3D视觉同步采集数据方面提供支撑,将图像传输延迟予以消除。凭借光纤天然具备的抗电磁干扰特性,对运动控制指令进行稳定传输,把走位偏差、设备骤停等故障避开,在协作机器人、人形机器人精密分拣、装配、质检等作业场景实现适配。
（二）支撑集群协同，提升生产效率
乘着2×100G超大带宽的东风,去承载全产线机器人的控制信号,以及运行监测数据,进而达成多设备时钟同步与无缝式联动。它能切实解决汽车、3C电子这类行业中复杂产线的集群组网瓶颈问题,还能缩短工序等待的时长,以此来提升整体生产节拍以及自动化水平。
（三）简化组网架构，降低运维成本
主要是用来与工业交换机相连接,还要连接边缘网关、控制柜以及物联网终端,进而搭建起高速的工业以太网。MPO24多芯接口可以达成高密度布线的目的,能够节省布线所占据的空间；其标准化封装在兼容性方面表现很强,能够适配主流的工业设备；具备超低功耗并搭配热插拔设计,能大幅削减企业组网选型的成本,还能降低电力消耗以及设备维护成本。
（四）打通数据链路，助力智能决策
扮演着边缘节点跟工业云平台之间传输枢纽的角色,能够高速上传设备运行参数,能够高速上传产能数据,能够高速上传故障信息等海量数据,对平台有帮助,能借助大数据、AI算法达成故障预判,能借助大数据、AI算法达成产能调度,能借助大数据、AI算法达成参数优化,促使工厂从经验化生产转变为数据驱动的智能化生产。
四、行业发展展望
循着工业互联网、TSN网络普及以及机器人智能化升级的脚步,工业内网数据传输需求不断增长,工业通信“光进铜退”成为必然走向,100G高速光模块在未来会变成智能工厂组网的标准配置。
芯瑞科技的GQD-MPO201-DSR4C模块,依靠低成本短距传输,凭借成熟的VCSEL与CDR技术,能够覆盖绝大多数工业短距组网场景。在后续阶段,该产品会深度渗透人形机器人、柔性产线、算力互联这些细分领域；与此同时,芯瑞科技会持续不断地迭代产品,优化高温适配能力,完善配套互联方案,从而开展全方位赋能,以期达成工业智能化转型升级。
审核编辑 黄宇
