U industriji optičkih komunikacija, optički moduli su najviše izloženi.Imaju različite fizičke veličine, a broj kanala i brzine prijenosa uvelike variraju.Kako se ovi moduli proizvode, koje su njihove karakteristike i sve tajne su u standardu.
Stariji standardi pakovanja kao što su GBIC, XPAK, X2 i Xenpak bit će zanemareni, a glavna energija će biti usmjerena na snažnije ili novije standarde, koji će se ocjenjivati jedan po jedan u nastavku.
Organizacija za standardizaciju SFF-a: Organizacija za standardizaciju SFF-a (small form-factor small package) osnovana je u kolovozu 1990. U početku je razvila 2,5-inčne disk jedinice i proširila se na druga polja u novembru 1992. Do sada je SFF postao najčešći i najuspješniji standard modula u oblasti pakovanja optičkih modula.Standardi optičkih modula koje je formulirao SFF uglavnom uključuju SFP / QSFP / XFP.
SFP standard
SFP (small form-factor Pluggable), familija malih primopredajnika koji se mogu priključiti u obliku faktora, koji se uglavnom koriste za Ethernet, fiber kanal, bežični CPRI, SONET: definira jednokanalni SFP paket od 1Gb/s do 28Gb/s koji bi trebao biti u skladu sa Standardom, njegova struktura je prikazana na slici ispod.Prvo je postojao deklarativni dokument, kao što je SFF-8402 predložio SFP28, SFF-8083 predložio SFP10 (broj na kraju predstavlja nivo brzine prenosa, SFP10 se često piše kao SFP + sada), ovaj dokument deklaracije spominje koje tehničke zahtjeve ima citirani Ovi citirani tehnički zahtjevi zajedno čine suštinski standard za ovaj modul.
Tehničke specifikacije serije SFP uglavnom uključuju:
SFF-8432, definira veličinu modula (uglavnom veličinu instalacije), silu umetanja i specifikaciju kaveza modula.
SFF-8071 definira konektor slota za karticu na matičnoj ploči HOST i sekvencu pristupa zlatnim prstom matične ploče modula.
SFF-8433, definira višestruke bočne modulske kaveze i tehničke specifikacije EMI šrapnela.
SFF-8472, definira memoriju modula i specifikacije upravljanja dijagnostikom.
SFF-8431 definira napajanje, električne signale male brzine (komunikacijske linije), signale velike brzine, vrijeme i specifikacije čitanja i pisanja memorije.
Budući da stopa SFP podrške postaje sve veća i veća, specifikacija signala velike brzine u SFF8431 se ne odnosi na SFP16 / 28, pa je SFF-8431 kasnije podijeljen na SFF-8418 i SFF-8419.SFF-8418 posebno definira zahtjeve interfejsa za 10Gb/s za električni signal velike brzine.Za potrebe fizičkog interfejsa iznad 10Gb/s, pogledajte Fibre Channel.SFF-8419 posebno definira sadržaj osim brzih signala u SFF-8431, koji je pogodan za sve module serije SFP.
Stoga, inženjeri dizajna strukture SFP modula moraju biti upoznati sa SFP-8431.Ako ste osoba koja dizajnira PCB-e, piše softver ili provodi testiranje, SFF-8472, SFF-8418 i SFF-8419 moraju biti upoznati s tim.
QSFP standard
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), četverokanalni minijaturni primopredajnik koji se može priključiti, uglavnom se koristi u Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET porodici protokola: QSFP nadograđuje jednokanalni SFP na četiri kanala sa samo It je više nego udvostručen.Za prekidač iste veličine, QSFP komutacijski kapacitet je 2,67 puta veći od SFP-a.QSFP protokol je prvobitno definiran od strane INF-8438i, a zatim nadograđen na SFF-8436,
a zatim je SFF-8436 podijeljen na nekoliko dijelova radi definicije i reference.Arhitektura je sada slična SFP-u:
QSFP tehničke specifikacije uglavnom uključuju:
SFF-8679, definira signal velike brzine, signal male brzine, napajanje, specifikacije vremena modula i definira optički interfejs i specifikacije boje prstena za povlačenje.
SFF-8636, definira memorijske informacije, operacije čitanja i pisanja memorije.
SFF-8661, definira veličinu modula, veličinu zlatnog prsta i specifikaciju sile umetanja i uklanjanja modula.
SFF-8662 i SFF-8663 definiraju kavez i konektor (tip A) QSFP28 modula.
SFF-8672 i SFF-8683 definiraju kaveze i konektore (tip B) QSFP28 modula.
SFF-8682 i SFF-8683 definiraju kaveze i konektore QSFP14 i nižih modula.
Ostale dodatne informacije za QSFP mogu se vidjeti u Infiniband protokolu.(InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
XFP standard
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable modul, gdje X označava 10 rimskim brojevima i uglavnom se koristi za SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet i fiber channel) familiju protokola: XFP To je modul za podešavanje talasne dužine, koji je prvobitno definirao XFP MSA, a kasnije je dostavljen SFF organizaciji za objavljivanje.XFP protokol uključuje SFF-8477 i INF-8077.
INF8077 protokol definira veličinu, električni interfejs, informacije o memoriji, kontrolu komunikacije i dijagnostiku XFP modula (protokol uključuje sve aspekte modula).SFF-8477 je uglavnom optimizovan za kontrolu podešavanja talasne dužine.
CXP Standard
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, gdje C označava 100G, uglavnom se koristi za Infiniband, fiber channel, Ethernet) protokol uglavnom regulira Infiniband organizacija.
Aneks A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) specifikacija interfejsa za kablove, aktivne kablove i primopredajnike pruža sve aspekte CXP specifikacija (može se besplatno preuzeti na www.infinibandta.org).Osim toga, SFF organizacija regulira kaveze za štitove i utore za kartice za CXP-ove različitih brzina.
SFF-8617 Mini Multilane 12X zaštićeni kavez / konektor 12-kanalni CXP kavez i specifikacija slota za modulnu ploču.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X zaštićeni kavez/konektor (CXP10) 12x10Gb/s CXP modul za kavez i specifikacije slota za modulnu ploču.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X zaštićeni kavez/konektor (CXP14) 12x14Gb/s CXP modul kavez i specifikacije slota za modulnu ploču.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X zaštićeni kavez/konektor (CXP28) 12x28Gb/s CXP modul za kavez i specifikacije slota za modulnu ploču.
microQSFP (minijaturizirani QSFP), višedimenzionalni protokol uspostavljen 2015. godine, ima 4 kanala poput QSFP-a, ali veličina je samo veličina SFP modula i podržava brzine kanala 25G i 50G (PAM4 modulacija).Kroz dizajn rebara za rasipanje toplote na kućištu modula, ima bolje termičke performanse.“Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PRIKLJUČI ČETIRI KANALNI PRIMJENJAČ, KONEKTOR HOST I FORM FAKTOR SASTAVLJANJA CAGE” detaljno opisuje mikro-QSFP specifikaciju.
CFP paket
Osim za SFP i QSFP pakete, CFP bi trebao biti najčešći oblik pakiranja u optičkim modulima.C u CFP-u predstavlja 100 u satu sa rimskim brojevima, tako da je CFP uglavnom usmjeren na aplikacije sa stopom od 100G (uključujući 40G) i više.
CFP porodica uglavnom uključuje CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, od kojih je CFP8 još uvijek u fazi prijedloga.
Za razliku od dodatnih brojeva 10 i 28 iza QSFP-a, koji predstavljaju stepen brzine, brojevi iza CFP-a predstavljaju novu generaciju, sa kompaktnijom veličinom (osim CFP8) i većom gustinom.
Kada je CFP paket prvi put predložen, tehnički je bilo teško postići jednu brzinu od 25Gb/s, tako da je brzina električnog interfejsa svakog CFP-a definisana kao nivo od 10Gb/s, a 40G i 40G su postignuti kroz 4x10Gb/s i 10x10Gb / s električnim interfejsima.Brzina modula 100G.Veličina CFP modula je toliko velika da može staviti mnogo funkcija na matičnoj ploči u modul za završetak [ASIC (SerDes)].Kada se brzina svake optičke putanje ne poklapa sa brzinom kola, možete dovršiti konverziju brzine kroz ova kola (Mjenjač). Na primjer, optički port 4X25Gb/s se pretvara u električni port 10x10Gb/s.
Veličina CFP2 je samo upola manja od CFP-a.Električni interfejs može podržati jedan 10Gb/s, ili jedan 25Gb/s ili čak 50Gb/s.Preko električnih interfejsa 10x10G, 4x25G, 8x25G i 8x50G mogu se postići modulne brzine 100G / 200G / 400G.
Veličina CFP4 je smanjena na pola veličine od CFP2.Električni interfejs podržava pojedinačne 10Gb/s i 25Gb/s, a brzina modula od 40G/100G postiže se kroz 4x10Gb/s i 4x25Gb/s.CFP4 i QSFP moduli su veoma slični, oba su četvorosmerna i oba podržavaju 40G i 100G;razlika je u tome što CFP4 moduli imaju moćnije funkcije upravljanja i veće veličine (ovo je nedostatak za komunikaciju podataka visoke gustoće) i mogu podržavati veće funkcije.Potrošnja energije, za brzine iznad 25Gb/s i scenarije prijenosa na velike udaljenosti (zahtijeva TEC kontrolu temperature, veliku potrošnju energije), prednosti CFP4 modula u potrošnji energije i odvajanju topline mogu se odraziti.
Stoga je komunikacija podataka na kratkim udaljenostima u osnovi svijet QSFP-a;za 100G-LR4 aplikacije na 10 km, CFP4 i QSFP28 su podjednako podijeljeni.
Standardi porodice CFP prikazani su na sljedećoj slici: svaki standard ima 3 datoteke, od kojih je “CFPx MSA Hardware Specification Revision” programska datoteka, koja ukratko opisuje koncept modula, upravljanje modulom, električni interfejs, mehaničku veličinu, optički interfejs, cheat Slots i druge specifikacije, druga dva dokumenta definišu detaljne mehaničke dimenzije.
CFP MSA također ima dvije javne tehničke specifikacije, dodjela PIN-a REV.25 specificira definiciju pina modula, a “CFP MSA Management Interface Specification” detaljno definira kontrolu upravljanja modulom i informacije registra.
Električni interfejs velike brzine CFP modula zavisi od aplikacije i upućuje na specifikacije CAUI, XLAUI i CEI-28G / 56G električnog interfejsa u IEEE802.3.
CFP8 je paket posebno predložen za 400G, a njegova veličina je ekvivalentna CFP2.Električno sučelje podržava brzine kanala od 25Gb/s i 50Gb/s, i postiže brzine modula od 400G preko 16x25G ili 8×50 električnih interfejsa.CFP8 je samo prijedlog, ne postoji službeni standard za javno preuzimanje.
CDFP MSA osnovan je 2013. godine, a standard za pakovanje CDFP koji su objavili bio je prvi 400G standard za pakovanje optičkih modula.Tada je standard električnog interfejsa bio samo 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), tako da je CDFP jednostavno napravio 16 kanala, i kompletirao brzinu modula 400G kroz 16x25G, i bio je posebno ciljan za kratke domet aplikacija ispod 2 km.
Ako su 16-smjerni električni portovi raspoređeni u nizu, volumen će biti izuzetno ogroman, tako da je CDFP modul jednostavno spojio dvije PCB ploče i koristio MPO16 interfejs na optičkom portu.Cijeli modul izgleda posebno debelo!Prema rasporedu optičkih i električnih priključaka, postoje ukupno tri veličine modula.
Najnoviji CDFP standard je: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ koji specificira električni interfejs, interfejs za upravljanje, optički interfejs, veličinu modula/utora/kaveza CDFP modula, EMI/ESD povezanih sadržaja.Danas je PAM4 toliko vruć, procjenjuje se da je ovaj paket vrlo testiran.
Najnoviji standard pakovanja koji podržava 400G trebao bi biti QSFP-DD.Ova organizacija je osnovana u februaru 2016. i objavila je najnoviji standard “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ u septembru 2016. QSFP-DD je otprilike iste veličine kao QSFP (samo zato što postoji dodatni red kola, malo duže).Osnovna promena je da se udvostruči QSFP električni interfejs sa četiri na osam i podrška 50Gb/s brzina kanala 8X50 je 400G).QSFP-DD električni interfejs je kompatibilan sa QSFP, ali ne i obrnuto.
Gore navedene rasprave su svi 100G i 400G optički moduli.Pogledajmo pristupačni CSFP.Iako je najnoviji CSFP standard “campact SFP specifikacije” objavljene 2009. godine, on uopće nije zastario.Campact znači kompaktniji od SFP optičkih modula, a broj kanala se također može fleksibilno konfigurirati.CSFP definira 3 tipa: 1CH kampak SFP, 2CH kampak SFP opcija1 i 2CH kampak SFP opcija2.
Pakovanje crna tehnologija CFP2—ACO
Na kraju, pogledajmo najnapredniju crnu tehnologiju u standardima pakiranja optičkih modula: CFP2-ACO.Uglavnom je definiran od strane OIF-a i upućuje na mehaničke dimenzije CFP2.Zadnji ACO znači analogni koherentni optički modul.Uglavnom se sastoji od podesivog lasera uske širine linije, modulatora i koherentnog prijemnika.DSP (digitalna obrada signala) se nalazi izvan modula.Ovaj modul je nevjerovatan.Sa DP-QPSK i DP-xQAM modulacijskom tehnologijom, brzina jedne talasne dužine može lako premašiti 100Gb/s, a udaljenost prijenosa može premašiti 2000km.