في صناعة الاتصالات الضوئية ، تكون الوحدات الضوئية هي الأكثر تعرضًا.لها أحجام مادية مختلفة ، وعدد القنوات ومعدلات الإرسال تختلف اختلافًا كبيرًا.كيف يتم إنتاج هذه الوحدات ، وما هي خصائصها ، وكل الأسرار الموجودة في المعيار.
سيتم تجاهل معايير التغليف الأقدم مثل GBIC و XPAK و X2 و Xenpak ، وستركز الطاقة الرئيسية على المعايير الأكثر قوة أو أحدث ، والتي سيتم تقييمها واحدًا تلو الآخر أدناه.
منظمة التوحيد القياسي SFF: تم إنشاء منظمة التقييس SFF (الحزمة الصغيرة ذات الحجم الصغير) في أغسطس 1990. وقد طورت في البداية محركات أقراص مقاس 2.5 بوصة وتوسعت لتشمل مجالات أخرى في نوفمبر 1992. حتى الآن ، أصبح SFF الأكثر شيوعًا ونجاحًا معيار الوحدة في مجال تغليف الوحدة الضوئية.تشتمل معايير الوحدة البصرية التي صاغها SFF بشكل أساسي على SFP / QSFP / XFP.
معيار SFP
SFP (صغير الحجم قابل للتوصيل) ، عائلة من أجهزة الإرسال والاستقبال صغيرة الحجم القابلة للتوصيل ، تستخدم بشكل أساسي لشبكة Ethernet ، والقناة الليفية ، و CPRI اللاسلكي ، و SONET: تحدد حزمة SFP أحادية القناة من 1 جيجابت / ثانية إلى 28 جيجابت / ثانية التي يجب أن تكون وفقًا للمعيار ، يظهر هيكلها في الشكل أدناه.أولاً ، كان هناك مستند تصريحي ، مثل SFF-8402 المقترح SFP28 ، SFF-8083 المقترح SFP10 (الرقم في النهاية يمثل مستوى معدل الإرسال ، غالبًا ما يتم كتابة SFP10 كـ SFP + الآن) ، ذكرت وثيقة الإعلان هذه المتطلبات الفنية لها cited وهذه المتطلبات التقنية المذكورة تشكل مجتمعة المعيار الموضوعي لهذه الوحدة.
تشمل المواصفات الفنية لسلسلة SFP بشكل أساسي ما يلي:
يحدد SFF-8432 حجم الوحدة (حجم التثبيت بشكل أساسي) ، وقوة التوصيل ، ومواصفات قفص الوحدة.
يحدد SFF-8071 موصل فتحة البطاقة على اللوحة الأم HOST وتسلسل الوصول بالأصابع الذهبية للوحدة الأم.
SFF-8433 ، يحدد العديد من أقفاص الوحدة جنبًا إلى جنب والمواصفات الفنية لشظايا التداخل الكهرومغناطيسي.
SFF-8472 ، يحدد ذاكرة الوحدة ومواصفات إدارة التشخيص.
يحدد SFF-8431 مصدر الطاقة ، والإشارات الكهربائية منخفضة السرعة (خطوط الاتصال) ، والإشارات عالية السرعة ، والتوقيت ، ومواصفات قراءة وكتابة الذاكرة.
نظرًا لأن معدل دعم SFP أصبح أعلى وأعلى ، فإن مواصفات الإشارة عالية السرعة في SFF8431 لا تنطبق على SFP16 / 28 ، لذلك تم تقسيم SFF-8431 لاحقًا إلى SFF-8418 و SFF-8419.يحدد SFF-8418 على وجه التحديد متطلبات واجهة الإشارة الكهربائية عالية السرعة 10 جيجابت / ثانية.بالنسبة لمتطلبات الواجهة المادية التي تزيد عن 10 جيجابت / ثانية ، راجع القناة الليفية.يحدد SFF-8419 بشكل خاص المحتوى بخلاف الإشارات عالية السرعة في SFF-8431 ، وهو مناسب لجميع وحدات سلسلة SFP.
لذلك ، يجب أن يكون مهندسو تصميم هيكل وحدة SFP على دراية بـ SFP-8431.إذا كنت شخصًا يصمم ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو يكتب البرامج أو يجري الاختبار ، فيجب أن يكون SFF-8472 و SFF-8418 و SFF-8419 على دراية به.
معيار QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) ، جهاز إرسال واستقبال صغير قابل للتوصيل بأربع قنوات ، يستخدم بشكل أساسي في Infiniband ، Ethernet ، Fibre Channel ، OTN ، عائلة بروتوكول SONET: يقوم QSFP بترقية SFP أحادي القناة إلى أربع قنوات بحجم It فقط أكثر من الضعف.بالنسبة لمحول الحجم نفسه ، تبلغ قدرة التحويل QSFP 2.67 مرة عن SFP.تم تعريف بروتوكول QSFP في الأصل بواسطة INF-8438i ، ثم تمت ترقيته إلى SFF-8436 ،
ثم تم تقسيم SFF-8436 إلى عدة أجزاء للتعريف والمرجعية.الهندسة تشبه الآن SFP:
المواصفات الفنية QSFP تشمل بشكل أساسي:
يحدد SFF-8679 الإشارة عالية السرعة والإشارة منخفضة السرعة ومصدر الطاقة ومواصفات التوقيت للوحدة ويحدد الواجهة البصرية ومواصفات لون حلقة السحب.
يحدد SFF-8636 معلومات الذاكرة وعمليات قراءة وكتابة الذاكرة.
يحدد SFF-8661 حجم الوحدة وحجم الإصبع الذهبي ومواصفات قوة إدخال الوحدة وإخراجها.
يحدد SFF-8662 و SFF-8663 القفص والموصل (النوع A) لوحدة QSFP28.
يحدد SFF-8672 و SFF-8683 الأقفاص والموصلات (النوع B) لوحدة QSFP28.
يحدد SFF-8682 و SFF-8683 أقفاص وموصلات QSFP14 والوحدات النمطية الأقل من المعدل.
يمكن الاطلاع على معلومات تكميلية أخرى عن QSFP في بروتوكول Infiniband.(حجم مواصفات InfiniBand TM Architecture)
معيار XFP
XFP (10 Gb / s Small Form Factor Pluggable module ، حيث X تعني 10 بالأرقام الرومانية وتستخدم بشكل أساسي في مجموعة بروتوكول SONET OC-192 و 10 Gigabit Ethernet والقناة الليفية): XFP إنها وحدة ضبط الطول الموجي ، والتي تم تعريفها في الأصل بواسطة XFP MSA وتم تقديمها لاحقًا إلى منظمة SFF للنشر.يتضمن بروتوكول XFP SFF-8477 و INF-8077.
يحدد بروتوكول INF8077 الحجم والواجهة الكهربائية ومعلومات الذاكرة والتحكم في الاتصالات وتشخيصات وحدة XFP (يشمل البروتوكول جميع جوانب الوحدة).تم تحسين SFF-8477 بشكل أساسي للتحكم في ضبط الطول الموجي.
معيار CXP
يتم تنظيم بروتوكول CXP (12x صغير الحجم قابل للتوصيل بعامل الشكل ، 12 قناة صغيرة قابلة للتوصيل ، حيث يرمز C إلى 100G ، يستخدم بشكل أساسي لـ Infiniband ، والقناة الليفية ، والإيثرنت) بشكل أساسي من قبل منظمة Infiniband.
يوفر الملحق A6120 جيجابت / ثانية 12x واجهة صغيرة الحجم قابلة للتوصيل (CXP) للكابلات والكابلات النشطة وأجهزة الإرسال والاستقبال جميع جوانب مواصفات CXP (يمكن تنزيلها مجانًا على www.infinibandta.org).بالإضافة إلى ذلك ، تنظم مؤسسة SFF أقفاص الدرع وفتحات البطاقات لنقاط CXP ذات درجات السرعة المختلفة.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Shielded Cage / Connector 12 قناة CXP قفص وفتحة لوحة الوحدة المواصفات.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP10) 12x10Gb / s CXP وحدة القفص وفتحة لوحة الوحدة المواصفات.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP14) 12x14Gb / s CXP وحدة القفص وفتحة لوحة الوحدة المواصفات.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP28) 12x28Gb / s CXP وحدة القفص وفتحة لوحة الوحدة المواصفات.
microQSFP (QSFP المصغر) ، بروتوكول متعدد الأبعاد تم إنشاؤه في عام 2015 ، هو 4 قنوات مثل QSFP ، ولكن الحجم لا يتجاوز حجم وحدة SFP ، وهو يدعم معدلات قناة 25G و 50 G (تعديل PAM4).من خلال تصميم زعانف تبديد الحرارة على غلاف الوحدة ، فإنه يتمتع بأداء حراري أفضل.تفاصيل "جهاز الإرسال والاستقبال الرباعي القابل للتوصيل بأربع قنوات ، وموصل المضيف ، وعامل شكل تجميع القفص الصغير الرباعي الصغير" تفاصيل مواصفات micro-QSFP.
حزمة CFP
باستثناء حزم SFP و QSFP ، يجب أن يكون CFP هو الشكل الأكثر شيوعًا للتعبئة في الوحدات البصرية.يمثل C في CFP 100 في ساعة الأرقام الرومانية ، لذلك يهدف CFP بشكل أساسي إلى التطبيقات بمعدل 100G (بما في ذلك 40G) وما فوق.
تشتمل عائلة CFP بشكل أساسي على CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 ، والتي لا يزال CFP8 منها في مرحلة الاقتراح.
على عكس الأرقام الإضافية 10 و 28 خلف QSFP ، والتي تمثل درجة السرعة ، فإن الأرقام الموجودة خلف CFP تمثل جيلًا جديدًا ، بحجم أكثر إحكاما (باستثناء CFP8) وكثافة أعلى.
عندما تم اقتراح حزمة CFP لأول مرة ، كان من الصعب تقنيًا تحقيق معدل 25 جيجابت / ثانية واحد ، لذلك تم تعريف معدل الواجهة الكهربائية لكل CFP على أنه مستوى 10 جيجابت / ثانية ، وتم تحقيق 40 جيجابت و 40 جيجابت من خلال 4x10 جيجابت / ثانية و 10x10 جيجابت / s واجهات كهربائية.100G وحدة سرعة.حجم وحدة CFP كبير جدًا بحيث يمكنها وضع الكثير من الوظائف على اللوحة الأم في الوحدة النمطية لإكمال [ASIC (SerDes)].عندما لا تتطابق سرعة كل مسار بصري مع سرعة الدائرة ، يمكنك إكمال تحويل المعدل من خلال هذه الدوائر (صندوق التروس) على سبيل المثال ، يتم تحويل المنفذ البصري 4X25Gb / s إلى منفذ كهربائي 10x10Gb / s.
حجم CFP2 هو فقط نصف حجم CFP.يمكن للواجهة الكهربائية أن تدعم سرعة 10Gb / s واحدة ، أو 25Gb / s أو حتى 50Gb / s.من خلال الواجهات الكهربائية 10x10G و 4x25G و 8x25G و 8x50G ، يمكن تحقيق معدلات وحدة 100G / 200G / 400G.
يتم تقليل حجم CFP4 إلى نصف حجم CFP2.تدعم الواجهة الكهربائية 10Gb / s و 25 Gb / s ، ويتم تحقيق سرعة الوحدة 40G / 100G من خلال 4x10Gb / s و 4x25Gb / s.وحدات CFP4 و QSFP متشابهة جدًا ، وكلاهما رباعي الاتجاه ، وكلاهما يدعم 40G و 100G ؛الفرق هو أن وحدات CFP4 لها وظائف إدارية أكثر قوة وأحجامًا أكبر (وهذا عيب في اتصالات البيانات عالية الكثافة) ، ويمكن أن تدعم وظائف أكبر.استهلاك الطاقة ، لدرجات السرعة التي تزيد عن 25 جيجابت / ثانية وسيناريوهات النقل لمسافات طويلة (تتطلب التحكم في درجة حرارة TEC ، واستهلاك كبير للطاقة) ، يمكن أن تنعكس مزايا وحدات CFP4 في استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة.
لذلك ، فإن اتصالات البيانات قصيرة المسافة هي في الأساس عالم QSFP ؛بالنسبة لتطبيقات 100G-LR4 10 كيلومترات ، يتم تقسيم CFP4 و QSFP28 بالتساوي.
تظهر معايير عائلة CFP في الشكل التالي: يحتوي كل معيار على 3 ملفات ، منها "مراجعة مواصفات أجهزة CFPx MSA" عبارة عن ملف برمجي ، يصف بإيجاز مفهوم الوحدة ، وإدارة الوحدة ، والواجهة الكهربائية ، والحجم الميكانيكي ، والواجهة البصرية ، فتحات الغش والمواصفات الأخرى ، تحدد الوثيقتان الأخريان الأبعاد الميكانيكية التفصيلية.
يحتوي CFP MSA أيضًا على اثنين من المواصفات الفنية العامة ، تخصيص PIN يحدد REV.25 تعريف دبوس الوحدة ، ويحدد "CFP MSA Management Interface Specification التحكم في إدارة الوحدة وتسجيل المعلومات بالتفصيل.
تعتمد الواجهة الكهربائية عالية السرعة لوحدة CFP على التطبيق ، وتشير إلى مواصفات الواجهة الكهربائية CAUI و XLAUI و CEI-28G / 56G في IEEE802.3.
CFP8 عبارة عن حزمة مقترحة خصيصًا لـ 400G ، وحجمها يعادل CFP2.تدعم الواجهة الكهربائية سرعات القناة 25 جيجابت / ثانية و 50 جيجابت / ثانية ، وتحقق سرعات وحدة 400 ج من خلال واجهات كهربائية 16 × 25 ج أو 8 × 50.CFP8 هو مجرد اقتراح ، ولا يوجد معيار رسمي للتنزيل العام.
تم إنشاء CDFP MSA في عام 2013 ، وكان معيار التعبئة والتغليف CDFP الذي أصدروه هو أول معيار تغليف للوحدة الضوئية 400 جيجا بايت.في ذلك الوقت ، كان معيار الواجهة الكهربائية 25 جيجابت / ثانية فقط (OIF-CEI-28G-VSR) ، لذلك قام CDFP ببساطة بإنشاء 16 قناة ، وأكمل معدل الوحدة 400G حتى 16x25G ، وكان مستهدفًا على وجه التحديد - نطاق التطبيقات أقل من 2 كم.
إذا تم ترتيب المنافذ الكهربائية ذات 16 اتجاهًا على التوالي ، فسيكون الحجم ضخمًا للغاية ، لذا فإن وحدة CDFP تجمع لوحتين من لوحات PCB معًا واستخدمت واجهة MPO16 على المنفذ البصري.الوحدة بأكملها تبدو سمينًا بشكل خاص!وفقًا لترتيب المنافذ الضوئية والكهربائية ، هناك ثلاثة أحجام للوحدات في المجموع.
أحدث معيار CDFP هو: "400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0 والذي يحدد الواجهة الكهربائية وواجهة الإدارة والواجهة الضوئية والوحدة / الفتحة / حجم القفص لوحدة CDFP ، EMI / ESD المحتوى ذي الصلة.اليوم ، PAM4 حار جدًا ، ومن المقدر أن هذه العبوة تم اختبارها جيدًا.
يجب أن يكون QSFP-DD أحدث معيار للتعبئة يدعم 400 جرام.تأسست هذه المنظمة في فبراير 2016 وأصدرت أحدث معيار "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0 في سبتمبر 2016. QSFP-DD بنفس حجم QSFP تقريبًا (لمجرد وجود صف إضافي من الدوائر ، قليلاً طويل).التغيير الأساسي هو مضاعفة الواجهة الكهربائية QSFP من أربعة إلى ثمانية ودعم معدل قناة 50Gb / s 8X50 هو 400G).يتوافق السطح البيني الكهربائي QSFP-DD مع QSFP ، ولكن ليس العكس.
المناقشات المذكورة أعلاه هي جميع الوحدات البصرية 100G و 400G.دعونا نلقي نظرة على CSFP الودود.على الرغم من أن أحدث معيار CSFP هو "مواصفات SFP Campact" التي تم إصدارها في عام 2009 ، إلا أنها ليست قديمة على الإطلاق.يعني Campact حجمًا أكثر إحكاما من الوحدات البصرية SFP ، ويمكن أيضًا تكوين عدد القنوات بمرونة.يحدد CSFP 3 أنواع: 1CH campact SFP و 2CH campact SFP option1 و 2CH campact SFP option2.
تكنولوجيا التعبئة والتغليف الأسود CFP2 - ACO
أخيرًا ، دعنا نلقي نظرة على أكثر التقنيات السوداء تقدمًا في معايير تغليف الوحدات الضوئية: CFP2-ACO.يتم تعريفه بشكل أساسي بواسطة OIF ويشير إلى الأبعاد الميكانيكية لـ CFP2.الجزء الخلفي ACO يعني وحدة بصرية تناظرية متماسكة.وهو يتألف بشكل أساسي من ليزر ضيق قابل للضبط بعرض خط ضيق ، ومُعدِّل ، وجهاز استقبال متماسك.يتم وضع DSP (معالجة الإشارات الرقمية) خارج الوحدة.هذه الوحدة لا تصدق.باستخدام تقنية تعديل DP-QPSK و DP-xQAM ، يمكن أن يتجاوز معدل الطول الموجي الفردي بسهولة 100 جيجابت / ثانية ، ويمكن أن تتجاوز مسافة الإرسال 2000 كم.