В индустрии оптической связи оптические модули наиболее уязвимы.Они имеют разные физические размеры, а количество каналов и скорость передачи сильно различаются.Как производятся эти модули, каковы их характеристики и все секреты в стандарте.
Старые стандарты упаковки, такие как GBIC, XPAK, X2 и Xenpak, будут игнорироваться, а основная энергия будет сосредоточена на более энергичных или новых стандартах, которые будут оцениваться один за другим ниже.
Организация по стандартизации SFF: Организация по стандартизации SFF (small form-factor small package) была создана в августе 1990 г. Первоначально она разрабатывала 2,5-дюймовые дисководы, а в ноябре 1992 г. расширилась до других областей. На сегодняшний день SFF стал наиболее распространенным и успешным стандарт модуля в области упаковки оптических модулей.Стандарты оптических модулей, разработанные SFF, в основном включают SFP/QSFP/XFP.
Стандарт SFP
SFP (Small Form-Factor Pluggable), семейство подключаемых приемопередатчиков малого форм-фактора, в основном используемых для Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: определяет одноканальный пакет SFP от 1 Гбит/с до 28 Гбит/с, который должен быть соответствует Стандарту, его структура показана на рисунке ниже.Сначала был декларативный документ, такой как SFF-8402, предложенный SFP28, SFF-8083, предложенный SFP10 (число в конце представляет уровень скорости передачи, SFP10 теперь часто пишется как SFP +), в этом декларационном документе упоминалось, какие технические требования он цитируется Эти процитированные технические требования в совокупности составляют основной стандарт для этого модуля.
Технические характеристики серии SFP в основном включают:
SFF-8432 определяет размер модуля (в основном размер установки), усилие запирания и спецификацию каркаса модуля.
SFF-8071 определяет разъем слота для карты на материнской плате HOST и последовательность доступа по золотому отпечатку пальца на материнской плате модуля.
SFF-8433 определяет несколько отсеков для модулей, расположенных бок о бок, и технические характеристики осколков электромагнитных помех.
SFF-8472 определяет память модуля и спецификации управления диагностикой.
SFF-8431 определяет источник питания, низкоскоростные электрические сигналы (линии связи), высокоскоростные сигналы, синхронизацию и характеристики чтения и записи памяти.
Поскольку скорость поддержки SFP становится все выше и выше, спецификация высокоскоростного сигнала в SFF8431 не применяется к SFP16/28, поэтому SFF-8431 позже был разделен на SFF-8418 и SFF-8419.SFF-8418 специально определяет требования к высокоскоростному интерфейсу электрических сигналов 10 Гбит/с.Требования к физическому интерфейсу выше 10 Гбит/с см. в Fibre Channel.SFF-8419 специально определяет контент, отличный от высокоскоростных сигналов, в SFF-8431, который подходит для всех модулей серии SFP.
Поэтому инженеры-проектировщики структуры модулей SFP должны быть знакомы с SFP-8431.Если вы проектируете печатные платы, пишете программное обеспечение или проводите тестирование, SFF-8472, SFF-8418 и SFF-8419 должны быть знакомы с ним.
Стандарт КСФП
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), четырехканальный миниатюрный съемный приемопередатчик, в основном используемый в семействе протоколов Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP обновляет одноканальный SFP до четырех каналов с объемом более чем вдвое.Для коммутатора того же размера коммутационная способность QSFP в 2,67 раза больше, чем у SFP.Протокол QSFP изначально был определен INF-8438i, затем обновлен до SFF-8436.
а затем SFF-8436 был разделен на несколько частей для определения и ссылки.Архитектура теперь похожа на SFP:
Технические характеристики QSFP в основном включают:
SFF-8679 определяет высокоскоростной сигнал, низкоскоростной сигнал, источник питания, временные характеристики модуля, а также определяет характеристики оптического интерфейса и цвета вытягивающего кольца.
SFF-8636 определяет информацию о памяти, операции чтения и записи памяти.
SFF-8661 определяет размер модуля, размер золотого пальца и спецификацию силы вставки и извлечения модуля.
SFF-8662 и SFF-8663 определяют корпус и разъем (тип A) модуля QSFP28.
SFF-8672 и SFF-8683 определяют каркасы и разъемы (тип B) модуля QSFP28.
SFF-8682 и SFF-8683 определяют каркасы и разъемы модулей QSFP14 и ниже.
Другую дополнительную информацию для QSFP можно просмотреть в протоколе Infiniband.(Том спецификации архитектуры InfiniBand TM )
Стандарт XFP
Семейство протоколов XFP (подключаемый модуль малого форм-фактора 10 Гбит/с, где X означает 10 римскими цифрами и в основном используется для SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet и оптоволоконных каналов): XFP первоначально был определен XFP MSA, а затем передан в организацию SFF для публикации.Протокол XFP включает SFF-8477 и INF-8077.
Протокол INF8077 определяет размер, электрический интерфейс, информацию о памяти, управление связью и диагностику модуля XFP (протокол включает все аспекты модуля).SFF-8477 в основном оптимизирован для управления регулировкой длины волны.
Стандарт CXP
Протокол CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-канальный небольшой подключаемый пакет, где C означает 100G, в основном используемый для Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) регулируется организацией Infiniband.
Приложение A6 120 Гбит/с 12-кратный сменный интерфейс малого форм-фактора (CXP) Спецификация интерфейса для кабелей, активных кабелей и приемопередатчиков содержит все аспекты спецификаций CXP (можно бесплатно загрузить на сайте www.infinibandta.org).Кроме того, организация SFF регулирует защитные клетки и слоты для карт для CXP разных классов скорости.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Экранированная клетка / разъем 12-канальная клетка CXP и слот для модульной платы.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Гбит/с 12X Экранированная клетка/разъем (CXP10) 12x10 Гбит/с CXP модульная клетка и слот для модульной платы.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Гбит/с 12X Экранированный корпус/разъем (CXP14) 12x14 Гбит/с CXP отсек для модулей и слот для модульной платы.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Гбит/с 12X Экранированная клетка/разъем (CXP28) 12x28 Гбит/с CXP модульная клетка и слот для модульной платы.
microQSFP (миниатюрный QSFP), многомерный протокол, созданный в 2015 году, имеет 4 канала, как и QSFP, но его размер соответствует размеру модуля SFP, и он поддерживает скорость канала 25G и 50G (модуляция PAM4).Благодаря конструкции ребер для отвода тепла на корпусе модуля он имеет лучшие тепловые характеристики.«МАЛЫЙ ФОРМ-ФАКТОР Micro QUAD, ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК, РАЗЪЕМ ХОСТА И ФОРМ-ФАКТОР КЛЕТКИ В СБОРЕ» подробно описывает спецификацию micro-QSFP.
пакет CFP
За исключением пакетов SFP и QSFP, CFP должен быть наиболее распространенной формой упаковки в оптических модулях.C в CFP представляет 100 в римских цифрах часов, поэтому CFP в основном нацелен на приложения со скоростью 100G (включая 40G) и выше.
Семейство CFP в основном включает CFP/CFP2/CFP4/CFP8, из которых CFP8 все еще находится на стадии предложения.
В отличие от дополнительных чисел 10 и 28 за QSFP, которые обозначают класс скорости, числа за CFP представляют новое поколение с более компактными размерами (за исключением CFP8) и более высокой плотностью.
Когда пакет CFP был впервые предложен, было технически сложно достичь единой скорости 25 Гбит/с, поэтому скорость электрического интерфейса каждого CFP определялась как уровень 10 Гбит/с, а 40G и 40G достигались за счет 4x10Gb/s и 10x10Gb. / с электрические интерфейсы.Скорость модуля 100G.Размер модуля CFP настолько велик, что он может поместить множество функций на материнской плате в модуль для завершения [ASIC (SerDes)].Когда скорость каждого оптического пути не соответствует скорости цепи, можно выполнить преобразование скорости через эти цепи (Gear box). Например, оптический порт 4X25Gb/s преобразуется в электрический порт 10x10Gb/s.
Размер CFP2 вдвое меньше размера CFP.Электрический интерфейс может поддерживать либо одиночные 10 Гбит/с, либо одиночные 25 Гбит/с, либо даже 50 Гбит/с.С помощью электрических интерфейсов 10x10G, 4x25G, 8x25G и 8x50G можно достичь модульной скорости 100G/200G/400G.
Размер CFP4 уменьшен вдвое по сравнению с CFP2.Электрический интерфейс поддерживает одиночные 10Gb/s и 25Gb/s, а скорость модуля 40G/100G достигается за счет 4x10Gb/s и 4x25Gb/s.Модули CFP4 и QSFP очень похожи, оба четырехсторонние и оба поддерживают 40G и 100G;разница в том, что модули CFP4 имеют более мощные функции управления и большие размеры (это недостаток для передачи данных с высокой плотностью), и могут поддерживать более крупные функции.Потребляемая мощность, для классов скорости выше 25 Гбит/с и сценариев передачи на большие расстояния (требуется контроль температуры TEC, большое энергопотребление), могут быть отражены преимущества модулей CFP4 в энергопотреблении и рассеивании тепла.
Таким образом, передача данных на короткие расстояния — это в основном мир QSFP;для приложений 100G-LR4 10 км CFP4 и QSFP28 делятся поровну.
Стандарты семейства CFP показаны на следующем рисунке: каждый стандарт имеет 3 файла, из которых «CFPx MSA Hardware Specification Revision» является программным файлом, который кратко описывает концепцию модуля, управление модулем, электрический интерфейс, механический размер, оптический интерфейс, чит-слоты и другие спецификации, два других документа определяют подробные механические размеры.
CFP MSA также имеет две общедоступные технические спецификации: PIN-код REV.25 определяет определение контактов модуля, а «Спецификация интерфейса управления CFP MSA» подробно определяет управление модулем и регистрационную информацию.
Высокоскоростной электрический интерфейс модуля CFP зависит от приложения и ссылается на спецификации электрических интерфейсов CAUI, XLAUI и CEI-28G/56G в стандарте IEEE802.3.
CFP8 — это пакет, специально предложенный для 400G, и его размер эквивалентен CFP2.Электрический интерфейс поддерживает скорость канала 25 Гбит/с и 50 Гбит/с, а скорость модуля достигает 400 Гбит/с за счет электрических интерфейсов 16x25G или 8x50.CFP8 — это только предложение, официального стандарта для общедоступной загрузки нет.
CDFP MSA был создан в 2013 году, и выпущенный ими стандарт упаковки CDFP стал первым стандартом упаковки оптических модулей 400G.В то время стандарт электрического интерфейса был всего 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), поэтому CDFP просто сделал 16 каналов, и доделал скорость модуля 400G через 16x25G, и он был специально предназначен для короткого замыкания. дальность применения ниже 2 км.
Если 16-контактные электрические порты расположены в ряд, объем будет чрезвычайно огромным, поэтому модуль CDFP просто собрал две печатные платы вместе и использовал интерфейс MPO16 на оптическом порту.Весь модуль выглядит особенно толстым!В соответствии с расположением оптических и электрических портов всего существует три размера модулей.
Последний стандарт CDFP: «400 Гбит / с (16 X 25 ГБ / с) ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК, версия 3.0», в котором указаны электрический интерфейс, интерфейс управления, оптический интерфейс, размер модуля / слота / клетки модуля CDFP, EMI / ESD. связанный контент.Сегодня PAM4 настолько популярен, что считается, что этот пакет очень протестирован.
Последним стандартом упаковки, поддерживающим 400G, должен быть QSFP-DD.Эта организация была создана в феврале 2016 года и выпустила последний стандарт «QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0» в сентябре 2016 года. дольше).Основное изменение заключается в удвоении электрического интерфейса QSFP с четырех до восьми и поддержке скорости канала 50 Гбит / с (8X50 составляет 400 Гбит/с).Электрический интерфейс QSFP-DD совместим с QSFP, но не наоборот.
Вышеприведенные обсуждения касаются всех оптических модулей 100G и 400G.Давайте посмотрим на доступные CSFP.Хотя последним стандартом CSFP являются «спецификации SFP Campact», выпущенные в 2009 году, он ничуть не устарел.Campact означает более компактный, чем оптические модули SFP, и количество каналов также может быть гибко настроено.CSFP определяет 3 типа: 1-канальный Campact SFP, 2-канальный Campact SFP вариант 1 и 2-канальный Campact SFP вариант 2.
Упаковка по черной технологии CFP2—ACO
Наконец, давайте взглянем на самую передовую черную технологию в стандартах упаковки оптических модулей: CFP2-ACO.Он в основном определяется OIF и ссылается на механические размеры CFP2.Задний ACO означает аналоговый когерентный оптический модуль.Он в основном состоит из перестраиваемого лазера с узкой шириной линии, модулятора и когерентного приемника.DSP (цифровая обработка сигналов) находится снаружи модуля.Этот модуль невероятен.С технологиями модуляции DP-QPSK и DP-xQAM скорость на одной длине волны может легко превышать 100 Гбит/с, а расстояние передачи может превышать 2000 км.