Az optikai kommunikációs iparban az optikai modulok vannak a leginkább kitéve.Különböző fizikai méretűek, és a csatornák száma és az átviteli sebességük nagyon eltérő.Hogyan készülnek ezek a modulok, mik a jellemzőik, és minden titok megtalálható a szabványban.
A régebbi csomagolási szabványokat, mint például a GBIC, XPAK, X2 és Xenpak figyelmen kívül hagyjuk, és a fő energia az erőteljesebb vagy újabb szabványokra összpontosul, amelyeket az alábbiakban egyenként értékelünk.
SFF szabványosítási szervezet: Az SFF (small form-factor small package) szabványosítási szervezetet 1990 augusztusában hozták létre. Kezdetben 2,5 hüvelykes lemezmeghajtókat fejlesztett ki, majd 1992 novemberében más területekre is kiterjesztette. Eddig az SFF vált a legelterjedtebb és legsikeresebb. modul szabvány az optikai modulok csomagolása területén.Az SFF által megfogalmazott optikai modul szabványok főként az SFP / QSFP / XFP-t tartalmazzák.
SFP szabvány
SFP (small form-factor Pluggable), kis formájú dugaszolható adó-vevők családja, főként Ethernet-hez, üvegszálas csatornához, vezeték nélküli CPRI-hez, SONET-hez: egy csatornás SFP-csomagot határoz meg 1 Gb / s és 28 Gb / s közötti sebességgel. szabványnak megfelelt, felépítését az alábbi ábra mutatja.Először volt egy deklaratív dokumentum, például az SFF-8402 javasolta az SFP28-at, az SFF-8083 az SFP10-et javasolta (a végén lévő szám az átviteli sebesség szintjét jelöli, az SFP10-et gyakran SFP+-nak írják most), ez a nyilatkozat megemlítette, hogy mely műszaki követelmények idézett Ezek az idézett műszaki követelmények együttesen alkotják a modul alapvető szabványát.
Az SFP sorozat műszaki jellemzői főként a következőket tartalmazzák:
SFF-8432, meghatározza a modul méretét (főleg a telepítés méretét), a dugaszoló erőt és a modulrekesz specifikációját.
Az SFF-8071 meghatározza a kártyanyílás csatlakozóját a HOST alaplapon és a modul alaplapjának arany ujjú hozzáférési sorrendjét.
Az SFF-8433 több egymás melletti modulketreceket és EMI-srapnel műszaki specifikációkat határoz meg.
Az SFF-8472 modul memória- és diagnosztikai felügyeleti specifikációkat határoz meg.
Az SFF-8431 meghatározza a tápellátás, a kis sebességű elektromos jelek (kommunikációs vonalak), a nagy sebességű jelek, az időzítés, valamint a memória olvasási és írási specifikációit.
Mivel az SFP támogatási aránya egyre magasabb, az SFF8431 nagysebességű jelspecifikációja nem vonatkozik az SFP16 / 28-ra, így az SFF-8431 később SFF-8418-ra és SFF-8419-re lett felosztva.Az SFF-8418 kifejezetten meghatározza a 10 Gb/s-os nagysebességű elektromos jel interfész követelményeit.A 10 Gb/s feletti fizikai interfész-követelményekről lásd a Fibre Channel részt.Az SFF-8419 kifejezetten a nagysebességű jelektől eltérő tartalmat határoz meg az SFF-8431-ben, amely minden SFP sorozatú modulhoz alkalmas.
Ezért az SFP modulszerkezet-tervező mérnököknek ismerniük kell az SFP-8431-et.Ha Ön olyan személy, aki nyomtatott áramköri lapokat tervez, szoftvereket ír vagy tesztel, akkor az SFF-8472, SFF-8418 és SFF-8419 szabványt ismernie kell.
QSFP szabvány
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), négycsatornás miniatűr csatlakoztatható adó-vevő, főként Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET protokollcsaládban használatos: A QSFP négycsatornásra bővíti az egycsatornás SFP-t, mindössze It hangerővel. több mint duplájára nőtt.Ugyanilyen méretű kapcsoló esetén a QSFP kapcsolási kapacitása 2,67-szerese az SFP-nek.A QSFP protokollt eredetileg az INF-8438i definiálta, majd frissítették SFF-8436-ra,
majd az SFF-8436-ot több részre osztották definíció és hivatkozás céljából.Az architektúra most hasonló az SFP-hez:
A QSFP műszaki specifikációi elsősorban a következőket tartalmazzák:
SFF-8679, meghatározza a nagy sebességű jelet, a kis sebességű jelet, a tápegységet, a modul időzítési specifikációit, valamint meghatározza az optikai interfész és a húzógyűrű színének specifikációit.
SFF-8636, meghatározza a memóriainformációkat, a memória olvasási és írási műveleteit.
SFF-8661, meghatározza a modul méretét, az arany ujj méretét és a modul behelyezési és eltávolítási erejét.
Az SFF-8662 és az SFF-8663 határozza meg a QSFP28 modul rekeszét és csatlakozóját (A típus).
Az SFF-8672 és az SFF-8683 határozza meg a QSFP28 modul ketreceit és csatlakozóit (B típus).
Az SFF-8682 és az SFF-8683 határozza meg a QSFP14 és az alatta lévő modulok ketreceit és csatlakozóit.
A QSFP további kiegészítő információi az Infiniband protokollban tekinthetők meg.(InfiniBand TM ArchitectureSpecification kötet)
XFP szabvány
XFP (10 Gb / s Small Form Factor Pluggable modul, ahol az X a 10-et jelöli római számokkal, és főként SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet és fiber channel) protokollcsalád: XFP Ez egy hullámhosszon hangolható modul, amely eredetileg az XFP MSA határozta meg, majd később benyújtották az SFF szervezetének közzététel céljából.Az XFP protokoll az SFF-8477-et és az INF-8077-et tartalmazza.
Az INF8077 protokoll meghatározza az XFP modul méretét, elektromos interfészét, memóriainformációit, kommunikációs vezérlését és diagnosztikáját (a protokoll a modul összes aspektusát tartalmazza).Az SFF-8477 elsősorban a hullámhossz-beállítás szabályozására van optimalizálva.
CXP szabvány
A CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable csomag, ahol C a 100G rövidítése, főként Infiniband, fiber channel, Ethernet) protokollt főként az Infiniband szervezet szabályozza.
Melléklet A6 120 Gb / s 12x Kis méretű dugaszolható (CXP) interfészspecifikáció kábelekhez, aktív kábelekhez és adó-vevőkhöz a CXP specifikáció minden szempontját tartalmazza (ingyenesen letölthető a www.infinibandta.org webhelyről).Ezenkívül az SFF szervezet szabályozza a pajzsketreceket és a kártyanyílásokat a különböző sebességfokozatú CXP-k számára.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Árnyékolt Cage / Csatlakozó 12 csatornás CXP ketrec és modulkártya nyílás specifikációja.
SFF-8642 EIA-965 Mini többsávos 10 Gb / s 12X árnyékolt kalitka / csatlakozó (CXP10) 12x10 Gb / s CXP modultartó és modulkártya-nyílás specifikációi.
SFF-8647 Mini többsávos 14 Gb / s 12X árnyékolt kalitka / csatlakozó (CXP14) 12x14 Gb / s CXP modultartó és modulkártya-nyílás specifikációi.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X árnyékolt kalitka / csatlakozó (CXP28) 12x28Gb / s CXP modultartó és modulkártya-nyílás specifikációi.
A microQSFP (miniaturized QSFP), egy 2015-ben létrehozott többdimenziós protokoll, 4 csatornás, mint a QSFP, de mérete csak egy SFP modul mérete, és támogatja a 25G és 50G (PAM4 moduláció) csatornasebességet.A modulházon lévő hőleadó bordák kialakítása révén jobb hőteljesítményt biztosít.„Micro QUAD KIS FORMÁTÉNYEZŐS DUGATOZHATÓ, NÉGY CSATORNÁS DUGATOZÓ ADÓVÁLASZTÓ, GAZDASÁGI CSATLAKOZÓ ÉS KITECES FORMA TÉNYEZŐ” részletezi a mikro-QSFP specifikációt.
CFP csomag
Az SFP és QSFP csomagok kivételével a CFP-nek az optikai modulok legelterjedtebb csomagolásának kell lennie.A CFP-ben szereplő C a 100-at jelenti a római órajelben, így a CFP főként a 100G (beleértve a 40G-t) és afeletti sebességű alkalmazásokra irányul.
A CFP család főként a CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8-at tartalmazza, amelyek közül a CFP8 még javaslati szakaszban van.
A QSFP mögötti további 10-es és 28-as számokkal ellentétben, amelyek a sebességfokozatot jelölik, a CFP mögötti számok egy új generációt képviselnek, kompaktabb mérettel (kivéve a CFP8-at) és nagyobb sűrűséggel.
Amikor a CFP csomagot először javasolták, technikailag nehéz volt egyetlen 25 Gb / s sebességet elérni, ezért az egyes CFP elektromos interfész sebességét 10 Gb / s szintként határozták meg, a 40 G és 40 G pedig 4 × 10 Gb / s és 10 × 10 Gb sebességgel történt. / s elektromos interfészek.100G modul sebesség.A CFP modul mérete akkora, hogy az alaplapon sok funkciót be tud helyezni a modulba az [ASIC (SerDes)] befejezéséhez.Ha az egyes optikai utak sebessége nem egyezik meg az áramkör sebességével, akkor ezeken az áramkörökön keresztül hajthatja végre a sebesség-átalakítást (Sebességváltó) Például a 4X25Gb/s optikai port 10x10Gb/s elektromos porttá alakul.
A CFP2 mérete csak a fele a CFP méretének.Az elektromos interfész egyetlen 10 Gb / s, vagy egyetlen 25 Gb / s vagy akár 50 Gb / s sebességet is támogathat.A 10x10G, 4x25G, 8x25G és 8x50G elektromos interfészek révén 100G / 200G / 400G modulráta érhető el.
A CFP4 mérete a CFP2 méretének felére csökken.Az elektromos interfész egyetlen 10 Gb / s és 25 Gb / s sebességet támogat, a 40 G / 100 G modulsebesség pedig 4x10 Gb / s és 4x25 Gb / s sebességgel érhető el.A CFP4 és a QSFP modulok nagyon hasonlóak, mindkettő négyirányú, és mindkettő támogatja a 40G és a 100G;A különbség az, hogy a CFP4 modulok nagyobb teljesítményű felügyeleti funkciókkal és nagyobb méretekkel rendelkeznek (ez hátrány a nagy sűrűségű adatkommunikációnál), és nagyobb funkciókat is támogathatnak.Energiafogyasztás, 25 Gb / s feletti sebességfokozatoknál és nagy távolságú átviteli forgatókönyveknél (TEC hőmérséklet-szabályozás szükséges, nagy energiafogyasztás), a CFP4 modulok előnyei az energiafogyasztásban és a hőleadásban tükröződhetnek.
Ezért a rövid távú adatkommunikáció alapvetően a QSFP világa;A 100G-LR4 10 km-es alkalmazásokhoz a CFP4 és a QSFP28 egyenlő arányban oszlik meg.
A CFP család szabványai az alábbi ábrán láthatók: mindegyik szabványnak 3 fájlja van, amelyek közül a „CFPx MSA Hardware Specification Revision” egy programozott fájl, amely röviden leírja a modul koncepcióját, a modulkezelést, az elektromos interfészt, a mechanikai méretet, az optikai interfészt, cheat Slots és egyéb specifikációk, a másik két dokumentum részletes mechanikai méreteket határoz meg.
A CFP MSA két nyilvános műszaki specifikációval is rendelkezik, a PIN Allocation REV.25 meghatározza a modul érintkezőjének definícióját, a „CFP MSA Management Interface Specification” pedig részletesen meghatározza a modulfelügyeleti vezérlési és regiszterinformációkat.
A CFP modul nagysebességű elektromos interfésze az alkalmazástól függ, és az IEEE802.3 szabványban található CAUI, XLAUI és CEI-28G / 56G elektromos interfész specifikációira hivatkozik.
A CFP8 egy kifejezetten 400G-hoz javasolt csomag, mérete pedig megegyezik a CFP2-vel.Az elektromos interfész támogatja a 25 Gb / s és 50 Gb / s csatornasebességet, és 400 G modulsebességet ér el 16x25G vagy 8 × 50 elektromos interfészeken keresztül.A CFP8 csak egy Javaslat, a nyilvános letöltéshez nincs hivatalos szabvány.
A CDFP MSA-t 2013-ban hozták létre, és az általuk kiadott CDFP csomagolási szabvány volt az első 400G optikai modul csomagolási szabvány.Akkoriban az elektromos interfész szabványa még csak 25 Gb / s volt (OIF-CEI-28G-VSR), így a CDFP egyszerűen 16 csatornát készített, és a 400 G-os modulsebességet 16x25G-n keresztül teljesítette, és kifejezetten a rövidzárlatokra készült. hatótávolságú alkalmazások 2 km alatt.
Ha a 16 utas elektromos portokat sorban helyezik el, akkor a hangerő rendkívül hatalmas lesz, így a CDFP modul egyszerűen összerakott két PCB kártyát, és az optikai porton az MPO16 interfészt használta.Az egész modul különösen kövérnek tűnik!Az optikai és elektromos portok elrendezése szerint összesen három modulméret létezik.
A legújabb CDFP szabvány a következő: "400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0", amely meghatározza az elektromos interfészt, a felügyeleti interfészt, az optikai interfészt, a CDFP modul modul / slot / ketrec méretét, EMI / ESD kapcsolodo tartalom.Ma a PAM4 annyira meleg, hogy a becslések szerint ez a csomag nagyon tesztelt.
A 400G-t támogató legújabb csomagolási szabvány a QSFP-DD legyen.Ezt a szervezetet 2016 februárjában hozták létre, és 2016 szeptemberében kiadta a legújabb szabványt, a „QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0” 2016 szeptemberében. A QSFP-DD nagyjából akkora, mint a QSFP (csak azért, mert van egy extra áramkörsor, egy kicsit hosszabb).A lényegi változás az, hogy a QSFP elektromos interfészét megduplázzák négyről nyolcra, és támogatják az 50 Gb / s csatornasebességet 8x50 400 G).A QSFP-DD elektromos interfész kompatibilis a QSFP-vel, de fordítva nem.
A fenti megbeszélések mindegyike 100G és 400G optikai modulokra vonatkozik.Nézzük a megközelíthető CSFP-t.Bár a legújabb CSFP szabvány a 2009-ben kiadott „cpact SFP specifikációk”, egyáltalán nem elavult.A Campact kompaktabb, mint az SFP optikai modulok, és a csatornák száma is rugalmasan konfigurálható.A CSFP 3 típust határoz meg: 1 csatornás campact SFP, 2 csatornás campact SFP opció1 és 2 csatornás campact SFP opció2.
Csomagolás fekete technológia CFP2-ACO
Végül vessünk egy pillantást az optikai modulok csomagolási szabványainak legfejlettebb fekete technológiájára: CFP2-ACO.Főleg az OIF határozza meg, és a CFP2 mechanikai méreteire hivatkozik.A hátsó ACO analóg koherens optikai modult jelent.Főleg egy keskeny vonalszélességű hangolható lézerből, egy modulátorból és egy koherens vevőből áll.A DSP (digitális jelfeldolgozás) a modulon kívül van elhelyezve.Ez a modul hihetetlen.A DP-QPSK és a DP-xQAM modulációs technológiával az egyhullámhosszúság könnyen meghaladhatja a 100 Gb / s-ot, az átviteli távolság pedig meghaladhatja a 2000 km-t.