ในอุตสาหกรรมการสื่อสารด้วยแสง โมดูลออปติคัลเป็นสิ่งที่เปิดเผยมากที่สุดพวกมันมีขนาดทางกายภาพที่แตกต่างกัน และจำนวนช่องสัญญาณและอัตราการส่งข้อมูลนั้นแตกต่างกันอย่างมากวิธีการผลิตโมดูลเหล่านี้ ลักษณะเฉพาะ และความลับทั้งหมดอยู่ในมาตรฐาน
มาตรฐานบรรจุภัณฑ์ที่เก่ากว่า เช่น GBIC, XPAK, X2 และ Xenpak จะถูกละเลย และพลังงานหลักจะมุ่งเน้นไปที่มาตรฐานที่เข้มงวดมากขึ้นหรือใหม่กว่า ซึ่งจะได้รับการประเมินทีละรายการด้านล่าง
องค์กรกำหนดมาตรฐาน SFF: องค์กรกำหนดมาตรฐาน SFF (small form-factor small package) ก่อตั้งขึ้นในเดือนสิงหาคม 1990 โดยเริ่มแรกได้พัฒนาดิสก์ไดรฟ์ขนาด 2.5 นิ้ว และขยายไปยังฟิลด์อื่นๆ ในเดือนพฤศจิกายน 1992 จนถึงตอนนี้ SFF ได้กลายเป็นสิ่งที่พบบ่อยและประสบความสำเร็จมากที่สุด มาตรฐานโมดูลในด้านบรรจุภัณฑ์โมดูลออปติคัลมาตรฐานโมดูลออปติคัลที่กำหนดโดย SFF ส่วนใหญ่ประกอบด้วย SFP / QSFP / XFP
มาตรฐาน SFP
SFP (ฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็ก Pluggable) ตระกูลของตัวรับส่งสัญญาณแบบเสียบปลั๊กขนาดเล็กที่ใช้เป็นหลักสำหรับ Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: กำหนดแพ็คเกจ SFP ช่องทางเดียวจาก 1Gb / s ถึง 28Gb / s ที่ควรจะเป็น เป็นไปตามมาตรฐาน โครงสร้างแสดงในรูปด้านล่างอันดับแรกมีเอกสารประกาศเช่น SFF-8402 เสนอ SFP28, SFF-8083 เสนอ SFP10 (ตัวเลขที่ท้ายแสดงถึงระดับอัตราการส่งข้อมูล SFP10 มักจะเขียนเป็น SFP + ตอนนี้) เอกสารประกาศนี้ระบุว่าข้อกำหนดทางเทคนิคใด อ้างถึงข้อกำหนดทางเทคนิคที่อ้างถึงเหล่านี้รวมกันเป็นมาตรฐานที่สำคัญสำหรับโมดูลนี้
ข้อกำหนดทางเทคนิคของชุด SFP ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
SFF-8432 กำหนดขนาดของโมดูล (ส่วนใหญ่เป็นขนาดของการติดตั้ง) แรงเสียบ และข้อกำหนดของโครงโมดูล
SFF-8071 กำหนดขั้วต่อช่องเสียบการ์ดบนเมนบอร์ด HOST และลำดับการเข้าถึงนิ้วทองของเมนบอร์ดโมดูล
SFF-8433 กำหนดโครงโมดูลแบบเคียงข้างกันหลายตัวและข้อกำหนดทางเทคนิคของกระสุน EMI
SFF-8472 กำหนดหน่วยความจำโมดูลและข้อกำหนดการจัดการการวินิจฉัย
SFF-8431 กำหนดแหล่งจ่ายไฟ สัญญาณไฟฟ้าความเร็วต่ำ (สายสื่อสาร) สัญญาณความเร็วสูง เวลา และข้อกำหนดในการอ่านและเขียนหน่วยความจำ
เนื่องจากอัตราการรองรับ SFP เริ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ข้อมูลจำเพาะของสัญญาณความเร็วสูงใน SFF8431 จึงไม่มีผลกับ SFP16 / 28 ดังนั้น SFF-8431 จึงถูกแบ่งออกเป็น SFF-8418 และ SFF-8419 ในภายหลังSFF-8418 กำหนดความต้องการอินเทอร์เฟซสัญญาณไฟฟ้าความเร็วสูง 10Gb / s โดยเฉพาะสำหรับข้อกำหนดของอินเทอร์เฟซทางกายภาพที่สูงกว่า 10Gb / s โปรดดูที่ Fibre ChannelSFF-8419 กำหนดเนื้อหาอื่นนอกเหนือจากสัญญาณความเร็วสูงโดยเฉพาะใน SFF-8431 ซึ่งเหมาะสำหรับโมดูล SFP ซีรีส์ทั้งหมด
ดังนั้นวิศวกรออกแบบโครงสร้างโมดูล SFP จึงต้องคุ้นเคยกับ SFP-8431หากคุณเป็นคนที่ออกแบบ PCB เขียนซอฟต์แวร์หรือทำการทดสอบ SFF-8472, SFF-8418 และ SFF-8419 จะต้องคุ้นเคย
มาตรฐาน QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) ตัวรับส่งสัญญาณแบบเสียบได้ขนาดเล็กสี่ช่องสัญญาณ ส่วนใหญ่ใช้ใน Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, ตระกูลโปรโตคอล SONET: QSFP อัปเกรด SFP ช่องทางเดียวเป็นสี่ช่องสัญญาณด้วยระดับเสียงเท่านั้น เพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัวสำหรับสวิตช์ขนาดเดียวกัน ความสามารถในการสลับ QSFP คือ 2.67 เท่าของ SFPโปรโตคอล QSFP เดิมกำหนดโดย INF-8438i จากนั้นอัปเกรดเป็น SFF-8436
จากนั้น SFF-8436 ถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนสำหรับคำจำกัดความและการอ้างอิงสถาปัตยกรรมตอนนี้คล้ายกับ SFP:
ข้อกำหนดทางเทคนิคของ QSFP ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
SFF-8679 กำหนดสัญญาณความเร็วสูง สัญญาณความเร็วต่ำ แหล่งจ่ายไฟ ข้อกำหนดเกี่ยวกับเวลาของโมดูล และกำหนดอินเทอร์เฟซแบบออปติคัลและข้อกำหนดสีของวงแหวนดึง
SFF-8636 กำหนดข้อมูลหน่วยความจำ การดำเนินการอ่านและเขียนหน่วยความจำ
SFF-8661 กำหนดขนาดของโมดูล ขนาดของนิ้วทอง และข้อมูลจำเพาะของแรงแทรกและถอดของโมดูล
SFF-8662 และ SFF-8663 กำหนดกรงและตัวเชื่อมต่อ (ประเภท A) ของโมดูล QSFP28
SFF-8672 และ SFF-8683 กำหนดกรงและตัวเชื่อมต่อ (ประเภท B) ของโมดูล QSFP28
SFF-8682 และ SFF-8683 กำหนดกรงและตัวเชื่อมต่อของ QSFP14 และโมดูลอัตราที่ต่ำกว่า
ข้อมูลเพิ่มเติมอื่นๆ สำหรับ QSFP สามารถดูได้ในโปรโตคอล Infiniband(InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
มาตรฐาน XFP
XFP (10 Gb / s Small Form Factor Pluggable module โดยที่ X ย่อมาจาก 10 ในเลขโรมันและส่วนใหญ่ใช้สำหรับ SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet และ Fiber Channel) ตระกูลโปรโตคอล: XFP เป็นโมดูลที่ปรับความยาวคลื่นได้ เดิมถูกกำหนดโดย XFP MSA และต่อมาได้ส่งไปยังองค์กร SFF เพื่อเผยแพร่โปรโตคอล XFP ประกอบด้วย SFF-8477 และ INF-8077
โปรโตคอล INF8077 กำหนดขนาด อินเทอร์เฟซทางไฟฟ้า ข้อมูลหน่วยความจำ การควบคุมการสื่อสารและการวินิจฉัยของโมดูล XFP (โปรโตคอลนี้รวมทุกแง่มุมของโมดูล)SFF-8477 เหมาะสำหรับการควบคุมการปรับความยาวคลื่นเป็นหลัก
มาตรฐาน CXP
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, โดยที่ C ย่อมาจาก 100G, ส่วนใหญ่ใช้สำหรับ Infiniband, ไฟเบอร์แชนแนล, อีเธอร์เน็ต) โปรโตคอลส่วนใหญ่ควบคุมโดยองค์กร Infiniband
Annex A6 120 Gb / s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) InterfaceSpecification for Cables, Active Cables & Transceivers ให้ทุกแง่มุมของข้อกำหนด CXP (สามารถดาวน์โหลดได้ฟรีที่ www.infinibandta.org)นอกจากนี้ องค์กร SFF ยังควบคุมเกราะป้องกันและช่องเสียบการ์ดสำหรับ CXP ที่มีความเร็วต่างกัน
SFF-8617 Mini Multilane 12X Shielded Cage / Connector 12 ช่อง CXP กรงและข้อมูลจำเพาะสล็อตบอร์ดโมดูล
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP10) 12x10Gb / s CXP ข้อกำหนดโมดูลและช่องเสียบโมดูลบอร์ด
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP14) 12x14Gb / s CXP ข้อกำหนดโมดูลและช่องเสียบโมดูลบอร์ด
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP28) 12x28Gb / s CXP ข้อกำหนดโมดูลและช่องเสียบโมดูลบอร์ด
microQSFP (QSFP ย่อขนาด) ซึ่งเป็นโปรโตคอลแบบหลายมิติที่ก่อตั้งขึ้นในปี 2015 มี 4 ช่องสัญญาณ เช่น QSFP แต่ขนาดเป็นเพียงขนาดของโมดูล SFP และรองรับอัตราช่องสัญญาณ 25G และ 50G (PAM4)ด้วยการออกแบบครีบระบายความร้อนบนตัวเรือนโมดูล ทำให้มีประสิทธิภาพการระบายความร้อนดีขึ้น“Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR Pluggable Four CHANNEL PLUGGABLE TRANSCEIVER, HOST CONNECTOR, & CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR” ให้รายละเอียดข้อกำหนด micro-QSFP
แพ็คเกจ CFP
ยกเว้นแพ็คเกจ SFP และ QSFP CFP ควรเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ทั่วไปที่สุดในโมดูลออปติคัลC ใน CFP แทน 100 ในนาฬิกาเลขโรมัน ดังนั้น CFP จึงมุ่งเป้าไปที่การใช้งานที่มีอัตรา 100G (รวม 40G) ขึ้นไปเป็นหลัก
ตระกูล CFP ส่วนใหญ่ประกอบด้วย CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 ซึ่ง CFP8 ยังอยู่ในขั้นตอนข้อเสนอ
ต่างจากตัวเลขเพิ่มเติม 10 และ 28 ที่อยู่เบื้องหลัง QSFP ซึ่งแสดงถึงระดับความเร็ว ตัวเลขที่อยู่เบื้องหลัง CFP เป็นตัวแทนของคนรุ่นใหม่ ด้วยขนาดที่เล็กกว่า (ยกเว้น CFP8) และความหนาแน่นที่สูงขึ้น
เมื่อเสนอแพ็คเกจ CFP เป็นครั้งแรก เป็นเรื่องยากทางเทคนิคที่จะบรรลุอัตรา 25Gb / s เดียว ดังนั้นอัตราอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าของ CFP แต่ละตัวจึงถูกกำหนดเป็นระดับ 10Gb / s และ 40G และ 40G ทำได้ผ่าน 4x10Gb / s และ 10x10Gb / s อินเตอร์เฟสไฟฟ้าความเร็วโมดูล 100Gขนาดของโมดูล CFP นั้นใหญ่มากจนสามารถใส่ฟังก์ชันมากมายบนเมนบอร์ดลงในโมดูลเพื่อทำให้ [ASIC (SerDes)] สมบูรณ์ได้เมื่อความเร็วของเส้นทางแสงแต่ละเส้นทางไม่ตรงกับความเร็วของวงจร คุณสามารถทำการแปลงอัตราผ่านวงจรเหล่านี้ (กล่องเกียร์) ให้เสร็จสิ้นได้ ตัวอย่างเช่น พอร์ตแสง 4X25Gb / s จะถูกแปลงเป็นพอร์ตไฟฟ้า 10x10Gb / s
ขนาดของ CFP2 เป็นเพียงครึ่งหนึ่งของ CFPอินเทอร์เฟซไฟฟ้าสามารถรองรับ 10Gb / s เดียวหรือ 25Gb / s เดียวหรือแม้แต่ 50Gb / sผ่านอินเทอร์เฟซไฟฟ้า 10x10G, 4x25G, 8x25G และ 8x50G สามารถรับอัตราโมดูล 100G / 200G / 400G
ขนาดของ CFP4 ลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของ CFP2อินเทอร์เฟซไฟฟ้ารองรับ 10Gb / s และ 25Gb / s เดียวและความเร็วโมดูล 40G / 100G ทำได้ผ่าน 4x10Gb / s และ 4x25Gb / sโมดูล CFP4 และ QSFP มีความคล้ายคลึงกันมาก ทั้งสองแบบเป็นแบบสี่ทิศทาง และทั้งคู่รองรับ 40G และ 100Gความแตกต่างคือโมดูล CFP4 มีฟังก์ชันการจัดการที่ทรงพลังกว่าและขนาดที่ใหญ่กว่า (นี่เป็นข้อเสียสำหรับการสื่อสารข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง) และสามารถรองรับฟังก์ชันที่ใหญ่กว่าได้การใช้พลังงาน สำหรับระดับความเร็วที่สูงกว่า 25Gb / s และการส่งข้อมูลทางไกล (ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิ TEC การใช้พลังงานมาก) ข้อดีของโมดูล CFP4 ในด้านการใช้พลังงานและการกระจายความร้อนสามารถสะท้อนให้เห็นได้
ดังนั้น การสื่อสารข้อมูลระยะสั้นจึงเป็นโลกแห่ง QSFP;สำหรับการใช้งาน 100G-LR4 10 กม. CFP4 และ QSFP28 จะถูกแบ่งเท่าๆ กัน
มาตรฐานตระกูล CFP จะแสดงในรูปต่อไปนี้: แต่ละมาตรฐานมี 3 ไฟล์ ซึ่ง “การแก้ไขข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ CFPx MSA” เป็นไฟล์แบบโปรแกรม ซึ่งอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับแนวคิดของโมดูล การจัดการโมดูล อินเทอร์เฟซทางไฟฟ้า ขนาดทางกล อินเทอร์เฟซแบบออปติคัล โกงสล็อตและข้อกำหนดอื่น ๆ อีกสองเอกสารกำหนดมิติทางกลโดยละเอียด
CFP MSA ยังมีข้อกำหนดทางเทคนิคสาธารณะสองรายการ ได้แก่ PIN Allocation REV.25 ระบุข้อกำหนดพินของโมดูล และ "CFP MSA Management Interface Specification" กำหนดการควบคุมการจัดการโมดูลและลงทะเบียนข้อมูลโดยละเอียด
อินเทอร์เฟซไฟฟ้าความเร็วสูงของโมดูล CFP ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน และอ้างอิงข้อกำหนดอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้าของ CAUI, XLAUI และ CEI-28G / 56G ใน IEEE802.3
CFP8 เป็นแพ็คเกจที่เสนอเฉพาะสำหรับ 400G และมีขนาดเท่ากับ CFP2อินเทอร์เฟซไฟฟ้ารองรับความเร็วช่องสัญญาณ 25Gb / s และ 50Gb / s และได้รับความเร็วโมดูล 400G ผ่านอินเทอร์เฟซไฟฟ้า 16x25G หรือ 8 × 50CFP8 เป็นเพียงข้อเสนอ ไม่มีมาตรฐานอย่างเป็นทางการสำหรับการดาวน์โหลดแบบสาธารณะ
CDFP MSA ก่อตั้งขึ้นในปี 2556 และมาตรฐานบรรจุภัณฑ์ CDFP ที่พวกเขาเปิดตัวคือมาตรฐานบรรจุภัณฑ์โมดูลออปติคัล 400G แรกในเวลานั้นมาตรฐานของอินเทอร์เฟซทางไฟฟ้ามีเพียง 25Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR) ดังนั้น CDFP จึงสร้างเพียง 16 ช่องสัญญาณและทำอัตราโมดูล 400G ให้สมบูรณ์ผ่าน 16x25G และมีเป้าหมายเฉพาะสำหรับระยะสั้น ช่วงการใช้งานต่ำกว่า 2 กม.
หากพอร์ตไฟฟ้าแบบ 16 ทางเรียงกันเป็นแถว ปริมาตรจะใหญ่มาก ดังนั้นโมดูล CDFP ก็แค่รวมบอร์ด PCB สองแผงเข้าด้วยกัน และใช้อินเทอร์เฟซ MPO16 บนพอร์ตออปติคัลโมดูลทั้งหมดดูอ้วนมาก!ตามการจัดเรียงของพอร์ตออปติคัลและไฟฟ้า มีทั้งหมดสามขนาดโมดูล
มาตรฐาน CDFP ล่าสุดคือ: “400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ ซึ่งระบุอินเทอร์เฟซไฟฟ้า อินเทอร์เฟซการจัดการ อินเทอร์เฟซแบบออปติคัล โมดูล / สล็อต / ขนาดกรงของโมดูล CDFP, EMI / ESD เนื้อหาที่เกี่ยวข้องวันนี้ PAM4 มาแรง คาดว่า Package นี้โดนทดสอบมาก
มาตรฐานบรรจุภัณฑ์ล่าสุดที่รองรับ 400G ควรเป็น QSFP-DDองค์กรนี้ก่อตั้งขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ 2559 และเปิดตัวมาตรฐานล่าสุด “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ ในเดือนกันยายน 2559 QSFP-DD มีขนาดใกล้เคียงกับ QSFP โดยประมาณ (เพียงเพราะมีวงจรเพิ่มเติมอยู่เล็กน้อย อีกต่อไป)การเปลี่ยนแปลงหลักคือการเพิ่มอินเทอร์เฟซไฟฟ้า QSFP เป็นสองเท่าจากสี่เป็นแปดและรองรับอัตราช่องสัญญาณ 50Gb / s 8X50 คือ 400G)อินเทอร์เฟซไฟฟ้า QSFP-DD เข้ากันได้กับ QSFP แต่ไม่สามารถในทางกลับกันได้
การสนทนาข้างต้นเป็นโมดูลออปติคัล 100G และ 400G ทั้งหมดมาดู CSFP ที่เข้าถึงได้แม้ว่ามาตรฐาน CSFP ล่าสุดจะเป็น "ข้อกำหนดของ Campact SFP" ที่เผยแพร่ในปี 2552 แต่ก็ไม่ได้ล้าสมัยเลยCampact หมายถึงมีขนาดกะทัดรัดกว่าโมดูลออปติคัล SFP และสามารถกำหนดค่าจำนวนช่องสัญญาณได้อย่างยืดหยุ่นCSFP กำหนด 3 ประเภท: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 และ 2CH campact SFP option2.
เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์สีดำ CFP2—ACO
สุดท้าย มาดูเทคโนโลยีสีดำขั้นสูงสุดในมาตรฐานบรรจุภัณฑ์โมดูลออปติคัล: CFP2-ACOส่วนใหญ่กำหนดโดย OIF และอ้างอิงมิติทางกลของ CFP2ACO ด้านหลังหมายถึงโมดูลออปติคัลที่เชื่อมโยงกันแบบอะนาล็อกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเลเซอร์ปรับความกว้างของเส้นแคบ โมดูเลเตอร์ และตัวรับสัญญาณที่สอดคล้องกันDSP (การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล) ถูกวางไว้นอกโมดูลโมดูลนี้เหลือเชื่อด้วยเทคโนโลยีมอดูเลต DP-QPSK และ DP-xQAM อัตราความยาวคลื่นเดียวสามารถเกิน 100Gb / s ได้อย่างง่ายดายและระยะการส่งข้อมูลสามารถเกิน 2,000 กม.