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    Comunicazione ottica |Portati a scoprire il segreto dietro il modulo ottico

    Tempo di pubblicazione: 04-dic-2019

    Nel settore delle comunicazioni ottiche, i moduli ottici sono i più esposti.Hanno dimensioni fisiche diverse e il numero di canali e le velocità di trasmissione variano notevolmente.Come vengono prodotti questi moduli, quali sono le loro caratteristiche e tutti i segreti sono nello standard.

    Gli standard di imballaggio più vecchi come GBIC, XPAK, X2 e Xenpak verranno ignorati e l'energia principale sarà concentrata sugli standard più vigorosi o più nuovi, che verranno valutati uno per uno di seguito.

    Organizzazione di standardizzazione SFF: l'organizzazione di standardizzazione SFF (small form-factor small package) è stata fondata nell'agosto 1990. Inizialmente ha sviluppato unità disco da 2,5 pollici e si è estesa ad altri campi nel novembre 1992. Finora, SFF è diventata la più comune e di successo standard di moduli nel campo del confezionamento di moduli ottici.Gli standard dei moduli ottici formulati da SFF includono principalmente SFP / QSFP / XFP.

    standard SFP

    SFP (small form-factor Pluggable), famiglia di ricetrasmettitori pluggable small form-factor, utilizzati principalmente per Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: definisce un pacchetto SFP single-channel da 1Gb/s a 28Gb/s che dovrebbe essere conforme alla Norma, la sua struttura è mostrata nella figura seguente.Prima c'era un documento dichiarativo, come SFF-8402 proposto SFP28, SFF-8083 proposto SFP10 (il numero alla fine rappresenta il livello di velocità di trasmissione, SFP10 è spesso scritto come SFP + ora), questo documento di dichiarazione menzionava quali requisiti tecnici esso citato Questi requisiti tecnici citati costituiscono collettivamente lo standard sostanziale per questo modulo.

    001

    Le specifiche tecniche della serie SFP comprendono principalmente:

    SFF-8432, definisce la dimensione del modulo (principalmente la dimensione dell'installazione), la forza di chiusura e le specifiche della gabbia del modulo.

    SFF-8071 definisce il connettore dello slot della scheda sulla scheda madre HOST e la sequenza di accesso con il dito dorato della scheda madre del modulo.

    SFF-8433, definisce più gabbie per moduli affiancati e specifiche tecniche delle schegge EMI.

    SFF-8472, definisce la memoria del modulo e le specifiche di gestione della diagnostica.

    SFF-8431 definisce l'alimentazione, i segnali elettrici a bassa velocità (linee di comunicazione), i segnali ad alta velocità, i tempi e le specifiche di lettura e scrittura della memoria.

    Poiché il tasso di supporto SFP è sempre più alto, la specifica del segnale ad alta velocità in SFF8431 non si applica a SFP16 / 28, quindi SFF-8431 è stato successivamente suddiviso in SFF-8418 e SFF-8419.SFF-8418 definisce specificamente i requisiti dell'interfaccia del segnale elettrico ad alta velocità da 10 Gb/s.Per i requisiti dell'interfaccia fisica superiori a 10 Gb/s, fare riferimento a Fibre Channel.SFF-8419 definisce specificamente il contenuto diverso dai segnali ad alta velocità in SFF-8431, che è adatto a tutti i moduli della serie SFP.

    Pertanto, i progettisti della struttura del modulo SFP devono avere familiarità con SFP-8431.Se sei una persona che progetta PCB, scrive software o conduce test, SFF-8472, SFF-8418 e SFF-8419 devono conoscerlo.

    standard QSFP

    QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), un ricetrasmettitore pluggable miniaturizzato a quattro canali, utilizzato principalmente nella famiglia di protocolli Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP aggiorna un SFP a canale singolo a quattro canali con un volume di solo It è più che raddoppiato.Per uno switch della stessa dimensione, la capacità di commutazione QSFP è 2,67 volte quella di SFP.Il protocollo QSFP è stato originariamente definito da INF-8438i, quindi aggiornato a SFF-8436,

    e quindi SFF-8436 è stato suddiviso in più parti per definizione e riferimento.L'architettura è ora simile a SFP:

    002

    Le specifiche tecniche di QSFP includono principalmente:

    SFF-8679, definisce il segnale ad alta velocità, il segnale a bassa velocità, l'alimentazione, le specifiche di temporizzazione del modulo e definisce l'interfaccia ottica e le specifiche del colore dell'anello di trazione.

    SFF-8636, definisce le informazioni sulla memoria, le operazioni di lettura e scrittura della memoria.

    SFF-8661, definisce la dimensione del modulo, la dimensione del dito d'oro e la specifica della forza di inserimento e rimozione del modulo.

    SFF-8662 e SFF-8663 definiscono la gabbia e il connettore (tipo A) del modulo QSFP28.

    SFF-8672 e SFF-8683 definiscono le gabbie e i connettori (tipo B) del modulo QSFP28.

    SFF-8682 e SFF-8683 definiscono le gabbie e i connettori dei moduli QSFP14 e inferiori.

    Altre informazioni supplementari per QSFP possono essere visualizzate nel protocollo Infiniband.(Volume delle specifiche dell'architettura InfiniBand TM )

    003

    standard XFP

    XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module, dove X sta per 10 in numeri romani ed è utilizzato principalmente per SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet e Fibre Channel): XFP È un modulo sintonizzabile in lunghezza d'onda, che è stato originariamente definito dall'XFP MSA e successivamente inviato all'organizzazione SFF per la pubblicazione.Il protocollo XFP include SFF-8477 e INF-8077.

    Il protocollo INF8077 definisce le dimensioni, l'interfaccia elettrica, le informazioni sulla memoria, il controllo della comunicazione e la diagnostica del modulo XFP (il protocollo include tutti gli aspetti del modulo).SFF-8477 è principalmente ottimizzato per il controllo della regolazione della lunghezza d'onda.

    Standard CXP

    Il protocollo CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, dove C sta per 100G, utilizzato principalmente per Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) è regolato principalmente dall'organizzazione Infiniband.

    L'allegato A6 120 Gb / s 12x Interfaccia CXP (Small Form-factor Pluggable) Specifiche per cavi, cavi attivi e ricetrasmettitori fornisce tutti gli aspetti delle specifiche CXP (può essere scaricato gratuitamente su www.infinibandta.org).Inoltre, l'organizzazione SFF regola le gabbie di schermatura e gli slot per schede per CXP di diversi gradi di velocità.

    SFF-8617 Mini Multilane 12X Gabbia schermata/Connettore 12 canali CXP gabbia e specifiche slot per scheda modulo.

    SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Gabbia schermata/Connettore (CXP10) 12x10 Gb/s Specifiche della gabbia del modulo CXP e dello slot della scheda del modulo.

    SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Gabbia schermata/Connettore (CXP14) 12x14 Gb/s Specifiche della gabbia del modulo CXP e dello slot della scheda del modulo.

    SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Gabbia/Connettore schermato (CXP28) 12x28 Gb/s Specifiche della gabbia del modulo CXP e dello slot della scheda del modulo.

    microQSFP (QSFP miniaturizzato), un protocollo multidimensionale istituito nel 2015, è a 4 canali come QSFP, ma la dimensione è solo la dimensione di un modulo SFP e supporta frequenze di canale 25G e 50G (modulazione PAM4).Grazie al design delle alette di dissipazione del calore sull'alloggiamento del modulo, ha prestazioni termiche migliori."Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR COLLEGABILE A QUATTRO CANALI RICETRASMETTITORE COLLEGABILE, CONNETTORE HOST E FATTORE DI FORMA PER ASSEMBLAGGIO A GABBIA" descrive in dettaglio la specifica micro-QSFP.

    Pacchetto PCP

    Fatta eccezione per i pacchetti SFP e QSFP, CFP dovrebbe essere la forma di imballaggio più comune nei moduli ottici.La C nel CFP rappresenta 100 nell'orologio in numeri romani, quindi il CFP si rivolge principalmente ad applicazioni con una velocità di 100G (incluso 40G) e oltre.

    La famiglia CFP comprende principalmente CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, di cui CFP8 è ancora in fase di proposta.

    A differenza dei numeri aggiuntivi 10 e 28 dietro il QSFP, che rappresentano il grado di velocità, i numeri dietro il CFP rappresentano una nuova generazione, con una dimensione più compatta (tranne CFP8) e una densità maggiore.

    Quando il pacchetto CFP è stato proposto per la prima volta, era tecnicamente difficile ottenere una singola velocità di 25 Gb / s, quindi la velocità dell'interfaccia elettrica di ciascuna CFP è stata definita come un livello di 10 Gb / s e 40 G e 40 G sono stati raggiunti tramite 4x10 Gb / s e 10x10 Gb / s interfacce elettriche.Velocità del modulo 100G.La dimensione del modulo CFP è così grande che può inserire molte funzioni sulla scheda madre nel modulo per completare [ASIC (SerDes)].Quando la velocità di ciascun percorso ottico non corrisponde alla velocità del circuito, è possibile completare la conversione della velocità attraverso questi circuiti (Gear box). Ad esempio, la porta ottica 4X25Gb/s viene convertita in una porta elettrica 10x10Gb/s.

    004

    La dimensione della CFP2 è solo la metà di quella della CFP.L'interfaccia elettrica può supportare un singolo 10Gb/s, oppure un singolo 25Gb/so anche 50Gb/s.Attraverso le interfacce elettriche 10x10G, 4x25G, 8x25G e 8x50G, è possibile ottenere velocità dei moduli 100G / 200G / 400G.

    La dimensione della CFP4 è ridotta alla metà di quella della CFP2.L'interfaccia elettrica supporta 10Gb/s singoli e 25Gb/s, e la velocità del modulo di 40G/100G è ottenuta tramite 4x10Gb/s e 4x25Gb/s.I moduli CFP4 e QSFP sono molto simili, entrambi sono a quattro vie ed entrambi supportano 40G e 100G;la differenza è che i moduli CFP4 hanno funzioni di gestione più potenti e dimensioni maggiori (questo è uno svantaggio per le comunicazioni di dati ad alta densità) e possono supportare funzioni più grandi.Consumo di energia, per livelli di velocità superiori a 25 Gb / se scenari di trasmissione a lunga distanza (richiede il controllo della temperatura TEC, un grande consumo energetico), si possono riflettere i vantaggi dei moduli CFP4 in termini di consumo energetico e dissipazione del calore.

    Pertanto, la comunicazione dati a breve distanza è fondamentalmente il mondo di QSFP;per le applicazioni 100G-LR4 10km, CFP4 e QSFP28 sono equamente divisi.

    Gli standard della famiglia CFP sono mostrati nella figura seguente: ogni standard ha 3 file, di cui "CFPx MSA Hardware Specification Revision" è un file programmatico, che descrive brevemente il concetto del modulo, la gestione del modulo, l'interfaccia elettrica, la dimensione meccanica, l'interfaccia ottica, cheat Slots e altre specifiche, gli altri due documenti definiscono dimensioni meccaniche dettagliate.

    CFP MSA ha anche due specifiche tecniche pubbliche, PIN Allocation REV.25 specifica la definizione del pin del modulo e "CFP MSA Management Interface Specification" definisce in dettaglio il controllo di gestione del modulo e le informazioni di registrazione.

    L'interfaccia elettrica ad alta velocità del modulo CFP dipende dall'applicazione e fa riferimento alle specifiche dell'interfaccia elettrica CAUI, XLAUI e CEI-28G / 56G in IEEE802.3.

    CFP8 è un pacchetto specificamente proposto per 400G, e le sue dimensioni sono equivalenti a CFP2.L'interfaccia elettrica supporta velocità di canale di 25 Gb/s e 50 Gb/s e raggiunge velocità del modulo 400 G tramite interfacce elettriche 16x25G o 8x50.CFP8 è solo una proposta, non esiste uno standard ufficiale per il download pubblico.

    005

    Il CDFP MSA è stato istituito nel 2013 e lo standard di confezionamento CDFP che hanno rilasciato è stato il primo standard di confezionamento di moduli ottici 400G.A quel tempo, lo standard dell'interfaccia elettrica era di soli 25 Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), quindi il CDFP creava semplicemente 16 canali e completava la velocità del modulo 400G tramite 16x25G, ed era specificamente mirato per brevi applicazioni di portata inferiore a 2 km.

    Se le porte elettriche a 16 vie sono disposte in fila, il volume sarà estremamente enorme, quindi il modulo CDFP ha semplicemente unito due schede PCB e ha utilizzato l'interfaccia MPO16 sulla porta ottica.L'intero modulo sembra particolarmente grasso!A seconda della disposizione delle porte ottiche ed elettriche, ci sono in totale tre dimensioni dei moduli.

    L'ultimo standard CDFP è: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ che specifica l'interfaccia elettrica, interfaccia di gestione, interfaccia ottica, dimensione modulo/slot/gabbia del modulo CDFP, EMI/ESD Contenuto relativo.Oggi, PAM4 è così caldo che si stima che questo pacchetto sia molto testato.

    L'ultimo standard di confezionamento che supporta 400G dovrebbe essere QSFP-DD.Questa organizzazione è stata fondata nel febbraio 2016 e ha rilasciato l'ultimo standard "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0" a settembre 2016. QSFP-DD ha all'incirca le stesse dimensioni di QSFP (solo perché c'è una fila extra di circuiti, un po' più a lungo).La modifica fondamentale è raddoppiare l'interfaccia elettrica QSFP da quattro a otto e supportare una frequenza di canale di 50 Gb / s 8X50 è 400 G).L'interfaccia elettrica QSFP-DD è compatibile con QSFP, ma non viceversa.

    Le discussioni di cui sopra riguardano tutti i moduli ottici 100G e 400G.Diamo un'occhiata al CSFP accessibile.Sebbene l'ultimo standard CSFP sia le "specifiche SFP campact" rilasciate nel 2009, non è affatto obsoleto.Campact significa più compatto dei moduli ottici SFP e anche il numero di canali può essere configurato in modo flessibile.CSFP definisce 3 tipi: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP opzione1 e 2CH campact SFP opzione2.

    Imballaggio tecnologia nera CFP2—ACO

    Infine, diamo un'occhiata alla tecnologia del nero più avanzata negli standard di confezionamento dei moduli ottici: CFP2-ACO.È principalmente definito da OIF e fa riferimento alle dimensioni meccaniche di CFP2.Il retro ACO significa modulo ottico coerente analogico.Consiste principalmente in un laser sintonizzabile a larghezza di linea stretta, un modulatore e un ricevitore coerente.Il DSP (Digital Signal Processing) è posizionato all'esterno del modulo.Questo modulo è incredibile.Con la tecnologia di modulazione DP-QPSK e DP-xQAM, la velocità di lunghezza d'onda singola può facilmente superare i 100 Gb / s e la distanza di trasmissione può superare i 2000 km.



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