Trong ngành truyền thông quang học, các mô-đun quang học được tiếp xúc nhiều nhất.Chúng có kích thước vật lý khác nhau, số lượng kênh và tốc độ truyền tải khác nhau rất nhiều.Các mô-đun này được sản xuất như thế nào, đặc điểm của chúng là gì và tất cả những bí mật đều nằm trong tiêu chuẩn.
Các tiêu chuẩn đóng gói cũ hơn như GBIC, XPAK, X2 và Xenpak sẽ bị bỏ qua và năng lượng chính sẽ được tập trung vào các tiêu chuẩn mạnh mẽ hơn hoặc mới hơn, sẽ được đánh giá từng thứ một bên dưới.
Tổ chức tiêu chuẩn hóa SFF: Tổ chức tiêu chuẩn hóa SFF (gói nhỏ có hệ số hình thức nhỏ) được thành lập vào tháng 8 năm 1990. Ban đầu tổ chức này phát triển ổ đĩa 2,5 inch và mở rộng sang các lĩnh vực khác vào tháng 11 năm 1992. Cho đến nay, SFF đã trở thành tổ chức phổ biến và thành công nhất. tiêu chuẩn mô-đun trong lĩnh vực đóng gói mô-đun quang học.Các tiêu chuẩn mô-đun quang do SFF xây dựng chủ yếu bao gồm SFP / QSFP / XFP.
Tiêu chuẩn SFP
SFP (Có thể cắm được hệ số dạng nhỏ), một họ bộ thu phát dạng nhỏ có thể cắm được, chủ yếu được sử dụng cho Ethernet, kênh cáp quang, CPRI không dây, SONET: xác định gói SFP đơn kênh từ 1Gb / s đến 28Gb / s phải tuân theo Tiêu chuẩn, cấu trúc của nó được thể hiện trong hình bên dưới.Đầu tiên có một tài liệu khai báo, chẳng hạn như SFP28 đề xuất SFF-8402, SFP10 đề xuất SFF-8083 (số ở cuối thể hiện mức tốc độ truyền, SFP10 thường được viết là SFP + bây giờ), tài liệu khai báo này đề cập đến yêu cầu kỹ thuật nào. trích dẫn Các yêu cầu kỹ thuật được trích dẫn này chung tạo thành tiêu chuẩn cơ bản cho mô-đun này.
Các thông số kỹ thuật của dòng SFP chủ yếu bao gồm:
SFF-8432, xác định kích thước của mô-đun (chủ yếu là kích thước của việc lắp đặt), lực cắm và đặc điểm kỹ thuật của lồng mô-đun.
SFF-8071 xác định đầu nối khe cắm thẻ trên bo mạch chủ HOST và trình tự truy cập ngón tay vàng của bo mạch chủ mô-đun.
SFF-8433, xác định nhiều lồng mô-đun cạnh nhau và thông số kỹ thuật mảnh đạn EMI.
SFF-8472, xác định các thông số kỹ thuật quản lý chẩn đoán và bộ nhớ mô-đun.
SFF-8431 xác định nguồn điện, tín hiệu điện tốc độ thấp (đường truyền thông), tín hiệu tốc độ cao, thời gian và thông số kỹ thuật đọc và ghi bộ nhớ.
Vì tỷ lệ hỗ trợ SFP ngày càng cao, đặc điểm kỹ thuật tín hiệu tốc độ cao trong SFF8431 không áp dụng cho SFP16 / 28, vì vậy SFF-8431 sau đó được tách thành SFF-8418 và SFF-8419.SFF-8418 xác định cụ thể các yêu cầu về giao diện tín hiệu điện tốc độ cao 10Gb / s.Đối với các yêu cầu giao diện vật lý trên 10Gb / s, hãy tham khảo Kênh sợi quang.SFF-8419 xác định cụ thể nội dung khác với tín hiệu tốc độ cao trong SFF-8431, phù hợp với tất cả các mô-đun dòng SFP.
Do đó, các kỹ sư thiết kế cấu trúc mô-đun SFP phải làm quen với SFP-8431.Nếu bạn là người thiết kế PCB, viết phần mềm hoặc tiến hành thử nghiệm, SFF-8472, SFF-8418 và SFF-8419 phải quen thuộc với nó.
Tiêu chuẩn QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), một bộ thu phát có thể cắm được thu nhỏ bốn kênh, chủ yếu được sử dụng trong họ giao thức Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP nâng cấp SFP một kênh lên bốn kênh chỉ với âm lượng của nó. tăng hơn gấp đôi.Đối với công tắc cùng kích thước, công suất chuyển mạch QSFP gấp 2,67 lần SFP.Giao thức QSFP ban đầu được định nghĩa bởi INF-8438i, sau đó được nâng cấp lên SFF-8436,
và sau đó SFF-8436 được chia thành nhiều phần để định nghĩa và tham khảo.Kiến trúc bây giờ tương tự như SFP:
Thông số kỹ thuật QSFP chủ yếu bao gồm:
SFF-8679, xác định tín hiệu tốc độ cao, tín hiệu tốc độ thấp, nguồn điện, thông số kỹ thuật thời gian của mô-đun, xác định giao diện quang học và thông số kỹ thuật màu vòng kéo.
SFF-8636, xác định thông tin bộ nhớ, hoạt động đọc và ghi bộ nhớ.
SFF-8661, xác định kích thước của mô-đun, kích thước của ngón tay vàng và đặc điểm kỹ thuật của lực chèn và tháo của mô-đun.
SFF-8662 và SFF-8663 xác định lồng và đầu nối (loại A) của mô-đun QSFP28.
SFF-8672 và SFF-8683 xác định lồng và đầu nối (loại B) của mô-đun QSFP28.
SFF-8682 và SFF-8683 xác định lồng và đầu nối của các mô-đun tốc độ QSFP14 trở xuống.
Thông tin bổ sung khác cho QSFP có thể được xem trong giao thức Infiniband.(InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume)
Tiêu chuẩn XFP
XFP (10 Gb / s Small Form Factor Pluggable module, trong đó X là viết tắt của 10 trong chữ số La Mã và chủ yếu được sử dụng cho dòng giao thức SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet và kênh cáp quang): XFP Đây là một mô-đun có thể điều chỉnh bước sóng, ban đầu được xác định bởi XFP MSA và sau đó được đệ trình lên tổ chức SFF để xuất bản.Giao thức XFP bao gồm SFF-8477 và INF-8077.
Giao thức INF8077 xác định kích thước, giao diện điện, thông tin bộ nhớ, điều khiển giao tiếp và chẩn đoán của mô-đun XFP (giao thức bao gồm tất cả các khía cạnh của mô-đun).SFF-8477 chủ yếu được tối ưu hóa để điều khiển điều chỉnh bước sóng.
Tiêu chuẩn CXP
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, gói 12 kênh nhỏ có thể cắm được, trong đó C là viết tắt của 100G, chủ yếu được sử dụng cho giao thức Infiniband, cáp quang, Ethernet) chủ yếu do tổ chức Infiniband quy định.
Phụ lục A6 120 Gb / s 12x Giao diện có thể cắm được (CXP) hệ số hình thức nhỏ Đặc điểm kỹ thuật cho Cáp, Cáp chủ động & Bộ thu phát cung cấp tất cả các khía cạnh của thông số kỹ thuật CXP (có thể tải xuống miễn phí tại www.infinibandta.org).Ngoài ra, tổ chức SFF quy định lồng chắn và khe cắm thẻ cho các CXP có cấp tốc độ khác nhau.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Lồng / Đầu nối được che chắn 12 kênh CXP đặc điểm kỹ thuật khe cắm bảng mô-đun.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X Lồng / Đầu nối được che chắn (CXP10) 12x10Gb / s CXP lồng mô-đun và khe cắm bảng mô-đun.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X Lồng / Đầu nối được che chắn (CXP14) 12x14Gb / s CXP lồng mô-đun và khe cắm bảng mô-đun.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X Lồng / Đầu nối được che chắn (CXP28) 12x28Gb / s CXP lồng mô-đun và khe cắm bảng mô-đun.
microQSFP (QSFP thu nhỏ), một giao thức đa chiều được thành lập vào năm 2015, là 4 kênh giống như QSFP, nhưng kích thước chỉ bằng kích thước của một mô-đun SFP và nó hỗ trợ tốc độ kênh 25G và 50G (điều chế PAM4).Thông qua thiết kế các cánh tản nhiệt trên vỏ mô-đun, nó có hiệu suất tản nhiệt tốt hơn.“YẾU TỐ BIỂU MẪU NHỎ CÓ THỂ NHẬP BỐN KÊNH Micro QUAD, BỘ KẾT NỐI HOST, & YẾU TỐ BIỂU MẪU LẮP RÁP” nêu chi tiết thông số kỹ thuật vi QSFP.
Gói CFP
Ngoại trừ các gói SFP và QSFP, CFP phải là hình thức đóng gói phổ biến nhất trong các mô-đun quang học.C trong CFP đại diện cho 100 trong đồng hồ số La Mã, vì vậy CFP chủ yếu nhắm đến các ứng dụng có tốc độ 100G (bao gồm 40G) trở lên.
Họ CFP chủ yếu bao gồm CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, trong đó CFP8 vẫn đang trong giai đoạn đề xuất.
Không giống như các số bổ sung 10 và 28 phía sau QSFP, đại diện cho cấp tốc độ, các số phía sau CFP đại diện cho một thế hệ mới, với kích thước nhỏ gọn hơn (ngoại trừ CFP8) và mật độ cao hơn.
Khi gói CFP lần đầu tiên được đề xuất, về mặt kỹ thuật rất khó để đạt được tốc độ 25Gb / giây, do đó, tốc độ giao diện điện của mỗi CFP được xác định là mức 10Gb / s, và 40G và 40G đạt được thông qua 4x10Gb / s và 10x10Gb / s giao diện điện.100G tốc độ mô-đun.Kích thước của mô-đun CFP lớn đến mức nó có thể đưa rất nhiều chức năng trên bo mạch chủ vào mô-đun để hoàn thành [ASIC (SerDes)].Khi tốc độ của mỗi đường dẫn quang không phù hợp với tốc độ mạch, bạn có thể hoàn thành việc chuyển đổi tỷ lệ thông qua các mạch này (Hộp số) Ví dụ: cổng quang 4X25Gb / s được chuyển thành cổng điện 10x10Gb / s.
Kích thước của CFP2 chỉ bằng một nửa CFP.Giao diện điện có thể hỗ trợ một 10Gb / s, hoặc 25Gb / s hoặc thậm chí 50Gb / s.Thông qua các giao diện điện 10x10G, 4x25G, 8x25G và 8x50G, có thể đạt được tốc độ mô-đun 100G / 200G / 400G.
Kích thước của CFP4 giảm xuống còn một nửa so với CFP2.Giao diện điện hỗ trợ đơn 10Gb / s và 25Gb / s, và tốc độ mô-đun 40G / 100G đạt được thông qua 4x10Gb / s và 4x25Gb / s.Các mô-đun CFP4 và QSFP rất giống nhau, cả hai đều là bốn chiều và cả hai đều hỗ trợ 40G và 100G;sự khác biệt là các mô-đun CFP4 có chức năng quản lý mạnh mẽ hơn và kích thước lớn hơn (đây là một bất lợi cho truyền thông dữ liệu mật độ cao) và có thể hỗ trợ các chức năng lớn hơn.Tiêu thụ điện năng, đối với các cấp tốc độ trên 25Gb / s và các tình huống truyền tải đường dài (yêu cầu kiểm soát nhiệt độ TEC, tiêu thụ điện năng lớn), lợi thế của mô-đun CFP4 trong việc tiêu thụ điện năng và tản nhiệt có thể được phản ánh.
Do đó, truyền thông dữ liệu khoảng cách ngắn về cơ bản là thế giới của QSFP;đối với các ứng dụng 100G-LR4 10km, CFP4 và QSFP28 được chia đều.
Các tiêu chuẩn họ CFP được thể hiện trong hình sau: mỗi tiêu chuẩn có 3 tệp, trong đó “Bản sửa đổi đặc điểm kỹ thuật phần cứng CFPx MSA” là tệp lập trình, mô tả ngắn gọn khái niệm mô-đun, quản lý mô-đun, giao diện điện, kích thước cơ học, giao diện quang học, cheat Slots và các thông số kỹ thuật khác, hai tài liệu còn lại xác định kích thước cơ học chi tiết.
CFP MSA cũng có hai đặc điểm kỹ thuật công khai, PIN Allocation REV.25 xác định định nghĩa chân mô-đun và “Thông số giao diện quản lý CFP MSA” xác định chi tiết thông tin đăng ký và kiểm soát quản lý mô-đun.
Giao diện điện tốc độ cao của mô-đun CFP phụ thuộc vào ứng dụng và tham chiếu đến thông số kỹ thuật giao diện điện CAUI, XLAUI và CEI-28G / 56G trong IEEE802.3.
CFP8 là một gói được đề xuất đặc biệt cho 400G và kích thước của nó tương đương với CFP2.Giao diện điện hỗ trợ tốc độ kênh 25Gb / s và 50Gb / s và đạt được tốc độ mô-đun 400G thông qua giao diện điện 16x25G hoặc 8 × 50.CFP8 chỉ là một Đề xuất, không có tiêu chuẩn chính thức để tải xuống công khai.
CDFP MSA được thành lập vào năm 2013 và tiêu chuẩn đóng gói CDFP mà họ phát hành là tiêu chuẩn đóng gói mô-đun quang 400G đầu tiên.Vào thời điểm đó, tiêu chuẩn của giao diện điện chỉ là 25Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), vì vậy CDFP chỉ cần tạo 16 kênh và hoàn thành tốc độ mô-đun 400G thông qua 16x25G, và nó được nhắm mục tiêu cụ thể phạm vi ứng dụng dưới 2km.
Nếu các cổng điện 16 chiều được sắp xếp thành một hàng, khối lượng sẽ cực kỳ lớn, vì vậy mô-đun CDFP chỉ đơn giản là ghép hai bảng mạch PCB với nhau và sử dụng giao diện MPO16 trên cổng quang.Toàn bộ mô-đun trông đặc biệt béo!Theo sự sắp xếp của các cổng quang và cổng điện, có tổng cộng ba kích thước mô-đun.
Tiêu chuẩn CDFP mới nhất là: “400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0 ″ chỉ định giao diện điện, giao diện quản lý, giao diện quang học, kích thước mô-đun / khe / lồng của mô-đun CDFP, EMI / ESD nội dung liên quan.Hôm nay PAM4 hot quá, ước tính gói này test rất nhiều.
Tiêu chuẩn đóng gói mới nhất hỗ trợ 400G phải là QSFP-DD.Tổ chức này được thành lập vào tháng 2 năm 2016 và phát hành tiêu chuẩn mới nhất “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0 ″ vào tháng 9 năm 2016. QSFP-DD có kích thước gần bằng QSFP (chỉ vì có thêm một hàng mạch, một chút lâu hơn).Thay đổi cốt lõi là tăng gấp đôi giao diện điện QSFP từ bốn lên tám và hỗ trợ tốc độ kênh 50Gb / s 8X50 là 400G).Giao diện điện QSFP-DD tương thích với QSFP, nhưng không phải ngược lại.
Các thảo luận ở trên là tất cả các mô-đun quang 100G và 400G.Hãy xem CSFP có thể tiếp cận.Mặc dù tiêu chuẩn CSFP mới nhất là “thông số kỹ thuật SFP campact” được phát hành vào năm 2009, nhưng nó không hề lỗi thời.Campact có nghĩa là nhỏ gọn hơn các mô-đun quang SFP và số lượng kênh cũng có thể được cấu hình linh hoạt.CSFP xác định 3 loại: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 và 2CH campact SFP option2.
Bao bì công nghệ đen CFP2 — ACO
Cuối cùng, chúng ta hãy xem xét công nghệ đen tiên tiến nhất trong tiêu chuẩn đóng gói mô-đun quang học: CFP2-ACO.Nó chủ yếu được xác định bởi OIF và tham chiếu đến các kích thước cơ học của CFP2.ACO phía sau có nghĩa là mô-đun quang học kết hợp tương tự.Nó chủ yếu bao gồm một tia laser có thể điều chỉnh độ rộng dòng hẹp, một bộ điều chế và một bộ thu kết hợp.DSP (xử lý tín hiệu kỹ thuật số) được đặt bên ngoài mô-đun.Mô-đun này thật đáng kinh ngạc.Với công nghệ điều chế DP-QPSK và DP-xQAM, tốc độ bước sóng đơn có thể dễ dàng vượt quá 100Gb / s và khoảng cách truyền có thể vượt quá 2000km.