光通信業界では、光モジュールが最も露出されています。それらは物理的なサイズが異なり、チャネル数と伝送速度が大きく異なります。これらのモジュールがどのように作成され、どのような特徴があり、すべての秘密が標準に含まれています。
GBIC、XPAK、X2、Xenpak などの古いパッケージング標準は無視され、主なエネルギーはより活発な標準または新しい標準に集中され、以下で 1 つずつ評価されます。
SFF 標準化機構: SFF (small form-factor small package) 標準化機構は、1990 年 8 月に設立されました。最初に 2.5 インチ ディスク ドライブを開発し、1992 年 11 月に他の分野に拡大しました。これまでのところ、SFF は最も一般的で成功を収めています。光モジュールパッケージング分野のモジュールスタンダード。SFFが策定した光モジュール規格には、主にSFP/QSFP/XFPが含まれます。
SFP規格
主にイーサネット、ファイバー チャネル、ワイヤレス CPRI、SONET に使用されるスモール フォーム ファクター プラガブル トランシーバーのファミリーである SFP (スモール フォーム ファクター プラガブル):規格に準拠しており、その構造を下図に示します。最初に、SFF-8402 提案の SFP28、SFF-8083 提案の SFP10 などの宣言文書がありました (末尾の数字は伝送レート レベルを表し、現在 SFP10 は SFP + と表記されることが多い)。これらの引用された技術要件は、集合的にこのモジュールの実体標準を構成します。
SFP シリーズの技術仕様には、主に次のものが含まれます。
SFF-8432 は、モジュールのサイズ (主にインストールのサイズ)、差し込む力、およびモジュール ケージの仕様を定義します。
SFF-8071 は、ホスト マザーボード上のカード スロット コネクタと、モジュール マザーボードのゴールド フィンガー アクセス シーケンスを定義します。
SFF-8433 は、複数の並列モジュール ケージと EMI 破片の技術仕様を定義します。
SFF-8472 は、モジュール メモリと診断管理の仕様を定義します。
SFF-8431 は、電源、低速電気信号 (通信ライン)、高速信号、タイミング、およびメモリの読み取りと書き込みの仕様を定義します。
SFP のサポート率がますます高くなっているため、SFF8431 の高速信号仕様は SFP16 / 28 には適用されないため、SFF-8431 は後に SFF-8418 と SFF-8419 に分割されました。SFF-8418 は、10Gb/s の高速電気信号インターフェイス要件を明確に定義しています。10Gb/s を超える物理インターフェイスの要件については、ファイバー チャネルを参照してください。SFF-8419 は、すべての SFP シリーズ モジュールに適した SFF-8431 の高速信号以外の内容を具体的に定義しています。
したがって、SFP モジュール構造の設計エンジニアは、SFP-8431 に精通している必要があります。PCB の設計、ソフトウェアの作成、またはテストを行う人であれば、SFF-8472、SFF-8418、および SFF-8419 はよく知っているはずです。
QSFP規格
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) は、主にインフィニバンド、イーサネット、ファイバー チャネル、OTN、SONET プロトコル ファミリで使用される 4 チャネルの小型化されたプラグ可能なトランシーバーです。QSFP は、シングル チャネル SFP を 4 チャネルにアップグレードします。倍以上です。同じサイズのスイッチの場合、QSFP のスイッチング容量は SFP の 2.67 倍です。QSFP プロトコルは当初 INF-8438i で定義され、その後 SFF-8436 にアップグレードされました。
その後、SFF-8436 は定義と参照のためにいくつかの部分に分割されました。アーキテクチャは SFP に似ています。
QSFP の技術仕様は主に次のとおりです。
SFF-8679 は、高速信号、低速信号、電源、モジュールのタイミング仕様を定義し、光インターフェイスとプルリングの色仕様を定義します。
SFF-8636 は、メモリ情報、メモリの読み取りおよび書き込み操作を定義します。
SFF-8661 は、モジュールのサイズ、ゴールド フィンガーのサイズ、およびモジュールの挿入と取り外しの力の仕様を定義します。
SFF-8662 と SFF-8663 は、QSFP28 モジュールのケージとコネクタ (タイプ A) を定義します。
SFF-8672 と SFF-8683 は、QSFP28 モジュールのケージとコネクタ (タイプ B) を定義します。
SFF-8682 と SFF-8683 は、QSFP14 以下のレート モジュールのケージとコネクタを定義します。
QSFP のその他の補足情報は、Infiniband プロトコルで表示できます。(InfiniBand TM アーキテクチャ仕様編)
XFP 標準
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module。X はローマ数字で 10 を表し、主に SONET OC-192、10 ギガビット イーサネット、およびファイバー チャネルに使用されます) プロトコル ファミリ: XFP 波長可変モジュールであり、最初は XFP MSA によって定義され、後に公開のために SFF 組織に提出されました。XFP プロトコルには、SFF-8477 と INF-8077 が含まれます。
INF8077 プロトコルは、XFP モジュールのサイズ、電気的インターフェイス、メモリ情報、通信制御、および診断を定義します (プロトコルには、モジュールのすべての側面が含まれます)。SFF-8477 は、主に波長調整制御用に最適化されています。
CXP規格
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package、C は 100G を表し、主に Infiniband、ファイバーチャネル、イーサネットに使用) プロトコルは、主に Infiniband 組織によって規制されています。
Annex A6 120 Gb / s 12x Small Form-factor Pluggable (CXP) InterfaceSpecification for Cables, Active Cables & Transceivers は、CXP 仕様のすべての側面を提供します (www.infinibandta.org から無料でダウンロードできます)。さらに、SFF 組織は、異なるスピード グレードの CXP のシールド ケージとカード スロットを規制します。
SFF-8617 Mini Multilane 12X Shielded Cage / Connector 12チャンネルCXPケージとモジュールボードスロット仕様。
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10Gb/s 12X Shielded Cage/Connector (CXP10) 12x10Gb/s CXPモジュールケージとモジュールボードスロット仕様。
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Shielded Cage / Connector (CXP14) 12x14Gb/s CXPモジュールケージとモジュールボードスロット仕様。
SFF-8648 Mini Multilane 28Gb/s 12X Shielded Cage / Connector (CXP28) 12x28Gb/s CXPモジュールケージとモジュールボードスロット仕様。
2015年に確立された多次元プロトコルであるmicroQSFP（小型化QSFP）は、QSFPと同様に4チャネルですが、サイズはSFPモジュールのサイズのみで、25Gおよび50G（PAM4変調）のチャネルレートをサポートしています。モジュールハウジングの放熱フィンの設計により、熱性能が向上しています。「Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGABLE 4 CHANNEL PLUGGABLE TRANSCEIVER, HOST CONNECTOR, & CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR」には、micro-QSFP 仕様の詳細が記載されています。
CFP パッケージ
SFP および QSFP パッケージを除き、CFP は光モジュールのパッケージの最も一般的な形式です。CFP の C はローマ数字時計の 100 を表すため、CFP は主に 100G (40G を含む) 以上のレートのアプリケーションを対象としています。
CFP ファミリには、主に CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 が含まれ、そのうち CFP8 はまだ提案段階にあります。
スピード グレードを表す QSFP の後ろに追加された 10 と 28 の数字とは異なり、CFP の後ろの数字は、よりコンパクトなサイズ (CFP8 を除く) と高密度の新世代を表します。
CFP パッケージが最初に提案されたとき、単一の 25Gb/s レートを達成することは技術的に困難であったため、各 CFP の電気的インターフェイス レートは 10Gb/s レベルとして定義され、4x10Gb/s と 10x10Gb によって 40G と 40G が達成されました。 / の電気的インターフェース。100G モジュール速度。CFPモジュールのサイズは非常に大きいため、マザーボード上の多くの機能をモジュールに収めて[ASIC（SerDes）]を完成させることができます。各光パスの速度が回線速度と一致しない場合は、これらの回線 (ギアボックス) を介してレート変換を完了することができます。たとえば、光ポート 4X25Gb/s は電気ポート 10x10Gb/s に変換されます。
CFP2 のサイズは、CFP の半分にすぎません。電気的インターフェースは、単一の 10Gb/s、単一の 25Gb/s、さらには 50Gb/s をサポートできます。10x10G、4x25G、8x25G、および 8x50G の電気インターフェイスにより、100G / 200G / 400G モジュール レートを実現できます。
CFP4 のサイズは、CFP2 の半分に縮小されます。電気的インターフェイスは単一の 10Gb/s および 25Gb/s をサポートし、4x10Gb/s および 4x25Gb/s により 40G/100G のモジュール速度が達成されます。CFP4 と QSFP モジュールは非常に似ており、どちらも 4 ウェイで、40G と 100G をサポートしています。違いは、CFP4 モジュールはより強力な管理機能とより大きなサイズ (これは高密度データ通信の欠点です) を持ち、より大きな機能をサポートできることです。消費電力、25Gb / sを超える速度グレードおよび長距離伝送シナリオ（TEC温度制御、大電力消費が必要）の場合、消費電力と熱放散におけるCFP4モジュールの利点を反映できます。
したがって、近距離データ通信は基本的に QSFP の世界です。100G-LR4 10km アプリケーションの場合、CFP4 と QSFP28 は均等に分割されます。
次の図に、CFP ファミリの規格を示します。各規格には 3 つのファイルがあり、そのうちの「CFPx MSA ハードウェア仕様リビジョン」はプログラム ファイルであり、モジュールの概念、モジュール管理、電気的インターフェイス、機械的サイズ、光インターフェイス、チート スロットおよびその他の仕様、他の 2 つのドキュメントでは、詳細な機械的寸法が定義されています。
CFP MSA にも 2 つの公開技術仕様があり、PIN Allocation REV.25 ではモジュールのピン定義が規定されており、「CFP MSA Management Interface Specification」ではモジュールの管理制御とレジスタ情報が詳細に規定されています。
CFP モジュールの高速電気インターフェースはアプリケーションに依存し、IEEE802.3 の CAUI、XLAUI、および CEI-28G / 56G 電気インターフェース仕様を参照します。
CFP8は400G専用に提案されたパッケージで、そのサイズはCFP2と同等です。電気インターフェースは、25Gb/s および 50Gb/s のチャネル速度をサポートし、16x25G または 8x50 電気インターフェースを介して 400G モジュール速度を実現します。CFP8 は単なる提案であり、パブリック ダウンロード用の公式規格はありません。
CDFP MSA は 2013 年に設立され、彼らがリリースした CDFP パッケージング標準は、最初の 400G 光モジュール パッケージング標準でした。当時、電気的インターフェースの規格は25Gb/s（OIF-CEI-28G-VSR）しかなかったので、CDFPは単純に16チャンネルを作り、16x25Gで400Gのモジュールレートを完成させ、具体的にはショート- 2km未満の範囲のアプリケーション。
16 ウェイの電気ポートを一列に並べると、ボリュームが非常に大きくなるため、CDFP モジュールは単純に 2 つの PCB ボードを組み合わせて、光ポートで MPO16 インターフェイスを使用しました。モジュール全体が特に太く見えます！光ポートと電気ポートの配置に応じて、合計 3 つのモジュール サイズがあります。
最新の CDFP 規格は、「400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0」で、電気的インターフェイス、管理インターフェイス、光インターフェイス、CDFP モジュールのモジュール/スロット/ケージ サイズ、EMI/ESD を規定しています。関連性のあるコンテンツ。現在、PAM4 は非常に注目されているため、このパッケージは十分にテストされていると推定されます。
400G をサポートする最新のパッケージ規格は QSFP-DD です。この組織は2016年2月に設立され、2016年9月に最新規格「QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0」をリリースしました。より長いです）。コアの変更は、QSFP 電気インターフェイスを 4 つから 8 つに倍増し、50Gb/秒のチャネル レートをサポートすることです (8X50 は 400G です)。QSFP-DD 電気インターフェイスは QSFP と互換性がありますが、その逆はありません。
上記の議論はすべて100Gおよび400G光モジュールです。親しみやすいCSFPを見てみましょう。最新の CSFP 規格は 2009 年にリリースされた「campact SFP 仕様」ですが、まったく古いものではありません。Campactとは、SFP光モジュールよりもコンパクトであることを意味し、チャネル数も柔軟に構成できます。CSFP は、1CH キャンプ SFP、2CH キャンプ SFP オプション 1、および 2CH キャンプ SFP オプション 2 の 3 つのタイプを定義します。
ブラックテクノロジーのパッケージング CFP2—ACO
最後に、光モジュールのパッケージ規格で最も先進的な黒色技術である CFP2-ACO を見てみましょう。主に OIF によって定義され、CFP2 の機械的寸法を参照します。バックACOは、アナログコヒーレント光モジュールを意味します。主に、狭線幅可変レーザー、変調器、およびコヒーレント受信機で構成されています。DSP (デジタル信号処理) はモジュールの外に配置されます。このモジュールは素晴らしいです。DP-QPSKおよびDP-xQAM変調技術により、単一波長レートは100Gb / sを簡単に超え、伝送距離は2000kmを超える可能性があります。