W branży komunikacji optycznej najbardziej narażone są moduły optyczne.Mają różne rozmiary fizyczne, a liczba kanałów i szybkości transmisji znacznie się różnią.Jak te moduły są produkowane, jakie są ich cechy i wszystkie tajemnice są w standardzie.
Starsze standardy pakowania, takie jak GBIC, XPAK, X2 i Xenpak, zostaną zignorowane, a główna energia zostanie skupiona na bardziej energicznych lub nowszych standardach, które będą oceniane jeden po drugim poniżej.
Organizacja normalizacyjna SFF: Organizacja standaryzacyjna SFF (small form-factor small package) została założona w sierpniu 1990 roku. Początkowo opracowała dyski 2,5-calowe i rozszerzyła się na inne dziedziny w listopadzie 1992 roku. Jak dotąd SFF stała się najbardziej popularną i odnoszącą sukcesy standard modułu w zakresie pakowania modułów optycznych.Standardy modułów optycznych opracowane przez SFF obejmują głównie SFP / QSFP / XFP.
Standard SFP
SFP (small form-factor Pluggable), rodzina wtykowych transceiverów o małej obudowie, używanych głównie do Ethernetu, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: definiuje jednokanałowy pakiet SFP od 1 Gb / s do 28 Gb / s, który powinien być zgodny z normą, jego strukturę przedstawiono na poniższym rysunku.Najpierw był dokument deklaratywny, taki jak SFF-8402 proponował SFP28, SFF-8083 proponował SFP10 (liczba na końcu reprezentuje poziom szybkości transmisji, SFP10 jest często zapisywany jako SFP + teraz), ten dokument deklaracji wspominał, jakie wymagania techniczne cytowane Te cytowane wymagania techniczne łącznie stanowią merytoryczną normę dla tego modułu.
Specyfikacje techniczne serii SFP obejmują głównie:
SFF-8432 określa rozmiar modułu (głównie rozmiar instalacji), siłę wtykania oraz specyfikację klatki modułu.
SFF-8071 definiuje złącze gniazda karty na płycie głównej HOST i sekwencję dostępu złotego palca na płycie głównej modułu.
SFF-8433, definiuje wiele klatek modułowych obok siebie i specyfikacje techniczne odłamków EMI.
SFF-8472, definiuje specyfikacje pamięci modułu i zarządzania diagnostyką.
SFF-8431 definiuje zasilanie, sygnały elektryczne o niskiej prędkości (linie komunikacyjne), sygnały o wysokiej prędkości, taktowanie oraz dane dotyczące odczytu i zapisu pamięci.
Ponieważ współczynnik obsługi SFP staje się coraz wyższy, specyfikacja szybkiego sygnału w SFF8431 nie dotyczy SFP16/28, więc SFF-8431 został później podzielony na SFF-8418 i SFF-8419.SFF-8418 szczegółowo określa wymagania dotyczące szybkiego interfejsu sygnału elektrycznego 10 Gb/s.Wymagania dotyczące interfejsu fizycznego powyżej 10 Gb/s można znaleźć w dokumencie Fibre Channel.SFF-8419 w szczególności definiuje zawartość inną niż szybkie sygnały w SFF-8431, która jest odpowiednia dla wszystkich modułów serii SFP.
Dlatego inżynierowie projektujący struktury modułów SFP muszą znać SFP-8431.Jeśli jesteś osobą, która projektuje PCB, pisze oprogramowanie lub przeprowadza testy, SFF-8472, SFF-8418 i SFF-8419 muszą się z tym zapoznać.
Standard QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), czterokanałowy zminiaturyzowany wtykowy nadajnik-odbiornik, używany głównie w rodzinie protokołów Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP aktualizuje jednokanałowy SFP do czterech kanałów o objętości tylko To jest więcej niż podwojona.W przypadku przełącznika o tym samym rozmiarze zdolność przełączania QSFP jest 2,67 razy większa niż w przypadku SFP.Protokół QSFP został pierwotnie zdefiniowany przez INF-8438i, a następnie zaktualizowany do SFF-8436,
a następnie SFF-8436 został podzielony na kilka części w celu zdefiniowania i odniesienia.Architektura jest teraz podobna do SFP:
Specyfikacje techniczne QSFP obejmują głównie:
SFF-8679, definiuje sygnał o dużej prędkości, sygnał o niskiej prędkości, zasilanie, specyfikacje taktowania modułu oraz definiuje interfejs optyczny i specyfikacje kolorów pierścienia pociągowego.
SFF-8636, definiuje informacje o pamięci, operacje odczytu i zapisu pamięci.
SFF-8661 określa rozmiar modułu, rozmiar złotego palca oraz specyfikację siły wkładania i wyjmowania modułu.
SFF-8662 i SFF-8663 definiują klatkę i złącze (typ A) modułu QSFP28.
SFF-8672 i SFF-8683 definiują klatki i złącza (typ B) modułu QSFP28.
SFF-8682 i SFF-8683 definiują klatki i złącza modułów QSFP14 i niższych.
Inne informacje uzupełniające dotyczące QSFP można wyświetlić w protokole Infiniband.(Objętość specyfikacji architektury InfiniBand TM )
Standard XFP
XFP (10 Gb / s Small Form Factor Pluggable module, gdzie X oznacza 10 w cyfrach rzymskich i jest używany głównie w protokołach SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet i Fibre Channel): XFP Jest to moduł z regulacją długości fali, który został pierwotnie zdefiniowany przez XFP MSA, a następnie przesłany do publikacji organizacji SFF.Protokół XFP obejmuje SFF-8477 i INF-8077.
Protokół INF8077 definiuje rozmiar, interfejs elektryczny, informacje o pamięci, kontrolę komunikacji i diagnostykę modułu XFP (protokół obejmuje wszystkie aspekty modułu).SFF-8477 jest zoptymalizowany głównie do sterowania regulacją długości fali.
Standard CXP
Protokół CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-kanałowy mały pakiet wtykowy, gdzie C oznacza 100G, używany głównie w Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) jest regulowany głównie przez organizację Infiniband.
Załącznik A6 120 Gb/s 12-krotny wtykowy interfejs CXP (Small Form-factor Pluggable) Specyfikacja dla kabli, aktywnych kabli i urządzeń nadawczo-odbiorczych zawiera wszystkie aspekty specyfikacji CXP (można pobrać bezpłatnie ze strony www.infinibandta.org).Ponadto organizacja SFF reguluje klatki osłon i gniazda kart dla CXP o różnych stopniach prędkości.
SFF-8617 Mini Multilane 12X ekranowana klatka / złącze 12-kanałowa klatka CXP i specyfikacja gniazda płyty modułu.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X ekranowana klatka / złącze (CXP10) 12x10 Gb / s CXP klatka modułowa i specyfikacja gniazda płyty modułu.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X ekranowana klatka / złącze (CXP14) 12x14 Gb / s CXP klatka modułowa i specyfikacja gniazda płyty modułu.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X ekranowana klatka / złącze (CXP28) 12x28 Gb / s CXP klatka modułowa i specyfikacja gniazda płyty modułu.
microQSFP (zminiaturyzowany QSFP), wielowymiarowy protokół ustanowiony w 2015 r., to 4 kanały, takie jak QSFP, ale rozmiar jest tylko wielkością modułu SFP i obsługuje szybkości kanałów 25G i 50G (modulacja PAM4).Dzięki konstrukcji żeber rozpraszających ciepło na obudowie modułu ma lepszą wydajność cieplną.„Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR WTYKALNY CZTEROKANAŁOWY WTYKALNY NADAJNIK, ZŁĄCZE DO HOSTA I WSPÓŁCZYNNIK KONSTRUKCJI KLATKI” określa specyfikację micro-QSFP.
Pakiet CFP
Oprócz opakowań SFP i QSFP, CFP powinno być najczęstszą formą pakowania w modułach optycznych.C w CFP reprezentuje 100 w zegarze z cyframi rzymskimi, więc CFP jest skierowany głównie do aplikacji z szybkością 100G (w tym 40G) i wyższą.
Rodzina CFP obejmuje głównie CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, z których CFP8 jest jeszcze na etapie propozycji.
W przeciwieństwie do dodatkowych liczb 10 i 28 za QSFP, które reprezentują stopień szybkości, liczby za CFP reprezentują nową generację, o bardziej kompaktowym rozmiarze (z wyjątkiem CFP8) i większej gęstości.
Kiedy po raz pierwszy zaproponowano pakiet CFP, technicznie trudno było osiągnąć pojedynczą szybkość 25Gb/s, więc szybkość interfejsu elektrycznego każdego CFP została zdefiniowana jako poziom 10Gb/s, a 40G i 40G osiągnięto przez 4x10Gb/s i 10x10Gb /s interfejsy elektryczne.Prędkość modułu 100G.Rozmiar modułu CFP jest tak duży, że może umieścić wiele funkcji na płycie głównej w module, aby ukończyć [ASIC (SerDes)].Gdy prędkość każdej ścieżki optycznej nie jest zgodna z prędkością obwodu, można przeprowadzić konwersję szybkości przez te obwody (przekładnia). Na przykład port optyczny 4X25Gb/s jest konwertowany na port elektryczny 10x10Gb/s.
Wielkość CFP2 jest tylko o połowę mniejsza niż CFP.Interfejs elektryczny może obsługiwać pojedyncze 10Gb/s, pojedyncze 25Gb/s, a nawet 50Gb/s.Dzięki interfejsom elektrycznym 10x10G, 4x25G, 8x25G i 8x50G można osiągnąć szybkości modułów 100G / 200G / 400G.
Rozmiar CFP4 jest zmniejszony do połowy wielkości CFP2.Interfejs elektryczny obsługuje pojedyncze 10Gb/s i 25Gb/s, a prędkość modułu 40G/100G osiągana jest przez 4x10Gb/s i 4x25Gb/s.Moduły CFP4 i QSFP są bardzo podobne, oba są czterodrożne i oba obsługują 40G i 100G;różnica polega na tym, że moduły CFP4 mają bardziej zaawansowane funkcje zarządzania i większe rozmiary (jest to wada w przypadku komunikacji danych o dużej gęstości) i mogą obsługiwać większe funkcje.Pobór mocy, dla prędkości powyżej 25Gb/s i scenariuszy transmisji na duże odległości (wymaga kontroli temperatury TEC, dużego zużycia energii), zalety modułów CFP4 w zakresie zużycia energii i rozpraszania ciepła mogą być odzwierciedlone.
Dlatego komunikacja danych na krótkie odległości to w zasadzie świat QSFP;dla aplikacji 100G-LR4 10 km, CFP4 i QSFP28 są równo podzielone.
Standardy rodziny CFP przedstawiono na poniższym rysunku: każdy standard ma 3 pliki, z których „CFPx MSA Hardware Specification Revision” jest plikiem programistycznym, który krótko opisuje koncepcję modułu, zarządzanie modułami, interfejs elektryczny, rozmiar mechaniczny, interfejs optyczny, cheat Slots i inne specyfikacje, pozostałe dwa dokumenty definiują szczegółowe wymiary mechaniczne.
CFP MSA ma również dwie publiczne specyfikacje techniczne, PIN Allocation REV.25 określa definicję pinów modułu, a „CFP MSA Management Interface Specification” określa szczegółowo kontrolę zarządzania modułem i informacje rejestrowe.
Szybki interfejs elektryczny modułu CFP zależy od aplikacji i odwołuje się do specyfikacji interfejsu elektrycznego CAUI, XLAUI i CEI-28G / 56G w IEEE802.3.
CFP8 to pakiet specjalnie zaproponowany dla 400G, a jego rozmiar odpowiada CFP2.Interfejs elektryczny obsługuje prędkości kanałów 25Gb/s i 50Gb/s, a dzięki interfejsom elektrycznym 16x25G lub 8x50 osiąga prędkość modułu 400G.CFP8 to tylko propozycja, nie ma oficjalnego standardu publicznego pobierania.
CDFP MSA została założona w 2013 roku, a wydany przez nich standard pakowania CDFP był pierwszym standardem pakowania modułów optycznych 400G.W tym czasie standard interfejsu elektrycznego wynosił tylko 25Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), więc CDFP po prostu stworzył 16 kanałów i uzupełnił szybkość modułu 400G przez 16x25G i był specjalnie ukierunkowany na krótkie- zakres zastosowań poniżej 2 km.
Jeśli 16-drożne porty elektryczne zostaną ustawione w rzędzie, objętość będzie niezwykle duża, więc moduł CDFP po prostu połączył dwie płytki PCB i użył interfejsu MPO16 na porcie optycznym.Cały moduł wygląda wyjątkowo grubo!Zgodnie z rozmieszczeniem portów optycznych i elektrycznych, w sumie dostępne są trzy rozmiary modułów.
Najnowszy standard CDFP to: „400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0”, który określa interfejs elektryczny, interfejs zarządzania, interfejs optyczny, rozmiar modułu / gniazda / klatki modułu CDFP, EMI / ESD powiązana zawartość.Dziś PAM4 jest tak gorący, że szacuje się, że ten pakiet jest bardzo przetestowany.
Najnowszym standardem pakowania obsługującym 400G powinien być QSFP-DD.Organizacja ta została założona w lutym 2016 r. i wydała najnowszy standard „QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0” we wrześniu 2016 r. QSFP-DD ma mniej więcej ten sam rozmiar co QSFP (tylko dlatego, że jest dodatkowy rząd obwodów, trochę dłużej).Najważniejszą zmianą jest podwojenie interfejsu elektrycznego QSFP z czterech do ośmiu i obsługa szybkości kanału 50Gb/s 8X50 to 400G).Interfejs elektryczny QSFP-DD jest zgodny z QSFP, ale nie odwrotnie.
Powyższe dyskusje dotyczą wszystkich modułów optycznych 100G i 400G.Spójrzmy na przystępny CSFP.Chociaż najnowszym standardem CSFP jest „specyfikacja Campact SFP” wydana w 2009 roku, wcale nie jest przestarzały.Campact oznacza bardziej kompaktowy niż moduły optyczne SFP, a liczbę kanałów można również elastycznie konfigurować.CSFP definiuje 3 typy: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 i 2CH campact SFP option2.
Technologia pakowania czarnego CFP2—ACO
Na koniec spójrzmy na najbardziej zaawansowaną technologię czerni w standardach pakowania modułów optycznych: CFP2-ACO.Jest ona definiowana głównie przez OIF i odnosi się do mechanicznych wymiarów CFP2.Tylny ACO oznacza analogowy, koherentny moduł optyczny.Składa się głównie z lasera przestrajalnego o wąskiej szerokości linii, modulatora i spójnego odbiornika.Procesor DSP (cyfrowe przetwarzanie sygnału) jest umieszczony na zewnątrz modułu.Ten moduł jest niesamowity.Dzięki technologii modulacji DP-QPSK i DP-xQAM prędkość pojedynczej fali może z łatwością przekroczyć 100Gb/s, a odległość transmisji może przekroczyć 2000km.