В индустрията за оптични комуникации оптичните модули са най-изложени. Те имат различни физически размери, а броят на каналите и скоростите на предаване варират значително. Как се произвеждат тези модули, какви са техните характеристики и всички тайни са в стандарта.
По-старите стандарти за опаковане като GBIC, XPAK, X2 и Xenpak ще бъдат игнорирани и основната енергия ще бъде насочена към по-енергичните или по-новите стандарти, които ще бъдат оценени един по един по-долу.
Организация за стандартизация на SFF: Организацията за стандартизация на SFF (малък пакет с малък форм-фактор) е създадена през август 1990 г. Първоначално тя разработи 2,5-инчови дискови устройства и се разшири в други области през ноември 1992 г. Досега SFF се превърна в най-често срещаната и успешна модулен стандарт в областта на опаковането на оптични модули. Стандартите за оптични модули, формулирани от SFF, включват главно SFP / QSFP / XFP.
SFP стандарт
SFP (small form-factor Pluggable), семейство от плъгируеми приемо-предаватели с малък форм-фактор, използвани главно за Ethernet, оптичен канал, безжичен CPRI, SONET: дефинира едноканален SFP пакет от 1Gb/s до 28Gb/s, който трябва да бъде отговаря на стандарта, неговата структура е показана на фигурата по-долу. Първо имаше декларативен документ, като SFF-8402 предложи SFP28, SFF-8083 предложи SFP10 (числото в края представлява нивото на скоростта на предаване, SFP10 често се пише като SFP + сега), този декларационен документ спомена кои технически изисквания цитирани Тези цитирани технически изисквания заедно съставляват съществения стандарт за този модул.
Техническите спецификации на серията SFP включват главно:
SFF-8432, определя размера на модула (основно размера на инсталацията), силата на запушване и спецификацията на клетката на модула.
SFF-8071 дефинира конектора на слота за карта на дънната платка HOST и последователността за достъп със златен пръст на дънната платка на модула.
SFF-8433, дефинира техническите спецификации на множество модулни клетки един до друг и EMI шрапнели.
SFF-8472, дефинира паметта на модула и спецификациите за управление на диагностиката.
SFF-8431 определя захранването, нискоскоростните електрически сигнали (комуникационни линии), високоскоростните сигнали, времето и спецификациите за четене и запис на паметта.
Тъй като нивото на поддръжка на SFP става все по-високо и по-високо, спецификацията за високоскоростен сигнал в SFF8431 не се прилага за SFP16 / 28, така че SFF-8431 по-късно беше разделен на SFF-8418 и SFF-8419. SFF-8418 конкретно дефинира изискванията за интерфейс за високоскоростен електрически сигнал от 10Gb/s. За изисквания за физически интерфейс над 10Gb/s вижте Fibre Channel. SFF-8419 конкретно дефинира съдържание, различно от високоскоростни сигнали в SFF-8431, което е подходящо за всички модули от серия SFP.
Следователно инженерите по проектиране на SFP модулна структура трябва да са запознати със SFP-8431. Ако сте човек, който проектира печатни платки, пише софтуер или провежда тестове, SFF-8472, SFF-8418 и SFF-8419 трябва да са запознати с него.
QSFP стандарт
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), четириканален миниатюризиран плъгируем приемо-предавател, използван главно в семейството на протоколи Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP надстройва едноканален SFP до четири канала с обем само It е повече от два пъти. За същия размерпревключвател, капацитетът на превключване на QSFP е 2,67 пъти по-голям от този на SFP. Протоколът QSFP първоначално е дефиниран от INF-8438i, след това надграден до SFF-8436,
и след това SFF-8436 беше разделен на няколко части за дефиниция и справка. Архитектурата вече е подобна на SFP:
Техническите спецификации на QSFP включват главно:
SFF-8679, дефинира спецификациите за високоскоростен сигнал, нискоскоростен сигнал, захранване, синхронизация на модула и дефинира оптичния интерфейс и цветните спецификации на пръстена за изтегляне.
SFF-8636, дефинира информация за паметта, операции за четене и запис на паметта.
SFF-8661, определя размера на модула, размера на златния пръст и спецификацията на силата на поставяне и отстраняване на модула.
SFF-8662 и SFF-8663 определят клетката и конектора (тип A) на модула QSFP28.
SFF-8672 и SFF-8683 определят клетките и конекторите (тип B) на модула QSFP28.
SFF-8682 и SFF-8683 определят клетките и конекторите на QSFP14 и модулите с по-ниска скорост.
Друга допълнителна информация за QSFP може да се види в протокола Infiniband. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
XFP стандарт
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module, където X означава 10 с римски цифри и се използва главно за SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet и оптичен канал) семейство протоколи: XFP Това е модул с възможност за настройка на дължината на вълната, който първоначално е дефиниран от XFP MSA и по-късно е представен на организацията SFF за публикуване. Протоколът XFP включва SFF-8477 и INF-8077.
Протоколът INF8077 определя размера, електрическия интерфейс, информацията за паметта, комуникационния контрол и диагностиката на XFP модула (протоколът включва всички аспекти на модула). SFF-8477 е оптимизиран главно за контрол на регулиране на дължината на вълната.
CXP стандарт
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-канален малък pluggable пакет, където C означава 100G, използван главно за Infiniband, оптичен канал, Ethernet) протоколът се регулира основно от организацията Infiniband.
Приложение A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) Interface Specification for Cables, Active Cables & Transceivers предоставя всички аспекти на CXP спецификациите (може да се изтегли безплатно от www.infinibandta.org). Освен това организацията SFF регулира защитните клетки и слотовете за карти за CXP с различни скорости.
SFF-8617 Mini Multilane 12X екранирана клетка / конектор 12-канален CXP клетка и спецификация на слота за модулна платка.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X екранирана клетка/конектор (CXP10) 12x10Gb/s CXP модулна клетка и спецификации на слота за модулна платка.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X екранирана клетка/конектор (CXP14) 12x14Gb/s CXP модулна клетка и спецификации на слота за модулна платка.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X екранирана клетка/конектор (CXP28) 12x28Gb/s CXP модулна клетка и спецификации на слота за модулна платка.
microQSFP (миниатюризиран QSFP), многоизмерен протокол, създаден през 2015 г., е 4 канала като QSFP, но размерът е само размерът на SFP модул и поддържа 25G и 50G (PAM4 модулация) канални скорости. Чрез дизайна на ребра за разсейване на топлината върху корпуса на модула, той има по-добри топлинни характеристики. “Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGABLE ЧЕТИРИКАНАЛЕН PLUGGABLE TRANSCEIVER, HOST CONNECTOR, & CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR” подробно описва micro-QSFP спецификацията.
CFP пакет
С изключение на пакетите SFP и QSFP, CFP трябва да бъде най-често срещаната форма на опаковка в оптичните модули. C в CFP представлява 100 в часовника с римски цифри, така че CFP е насочен главно към приложения със скорост от 100G (включително 40G) и повече.
Семейството CFP включва главно CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, от които CFP8 все още е в етап на предложение.
За разлика от допълнителните числа 10 и 28 зад QSFP, които представляват степента на скоростта, числата зад CFP представляват ново поколение, с по-компактен размер (с изключение на CFP8) и по-висока плътност.
Когато пакетът CFP беше предложен за първи път, беше технически трудно да се постигне единична скорост от 25Gb/s, така че скоростта на електрическия интерфейс на всеки CFP беше определена като ниво от 10Gb/s, а 40G и 40G бяха постигнати чрез 4x10Gb/s и 10x10Gb / s електрически интерфейси. 100G скорост на модула. Размерът на CFP модула е толкова голям, че може да постави много функции на дънната платка в модула, за да завърши [ASIC (SerDes)]. Когато скоростта на всеки оптичен път не съответства на скоростта на веригата, можете да завършите преобразуването на скоростта чрез тези вериги (скоростна кутия). Например, оптичният порт 4X25Gb/s се преобразува в електрически порт 10x10Gb/s.
Размерът на CFP2 е само половината от CFP. Електрическият интерфейс може да поддържа единични 10Gb/s, единични 25Gb/s или дори 50Gb/s. Чрез електрическите интерфейси 10x10G, 4x25G, 8x25G и 8x50G могат да се постигнат модулни скорости 100G / 200G / 400G.
Размерът на CFP4 е намален наполовина от CFP2. Електрическият интерфейс поддържа единични 10Gb/s и 25Gb/s, а скоростта на модула от 40G/100G се постига чрез 4x10Gb/s и 4x25Gb/s. Модулите CFP4 и QSFP са много сходни, и двата са четирипосочни и поддържат 40G и 100G; разликата е, че CFP4 модулите имат по-мощни функции за управление и по-големи размери (това е недостатък за комуникации с данни с висока плътност) и могат да поддържат по-големи функции. Консумация на енергия, за степени на скорост над 25Gb / s и сценарии за предаване на дълги разстояния (изисква контрол на температурата на TEC, голяма консумация на енергия), могат да бъдат отразени предимствата на модулите CFP4 в консумацията на енергия и разсейването на топлината.
Следователно комуникацията на данни на къси разстояния е основно светът на QSFP; за 100G-LR4 10km приложения, CFP4 и QSFP28 са разделени по равно.
Стандартите от фамилията CFP са показани на следната фигура: всеки стандарт има 3 файла, от които „CFPx MSA Hardware Specification Revision“ е програмен файл, който описва накратко концепцията на модула, управлението на модула, електрическия интерфейс, механичния размер, оптичния интерфейс, cheat Slots и други спецификации, другите два документа дефинират подробни механични размери.
CFP MSA също има две публични технически спецификации, PIN Allocation REV.25 определя дефиницията на щифта на модула, а „Спецификацията на интерфейса за управление на CFP MSA“ дефинира подробно управлението на модула и информацията за регистрите.
Високоскоростният електрически интерфейс на модула CFP зависи от приложението и препраща към спецификациите на електрически интерфейс CAUI, XLAUI и CEI-28G / 56G в IEEE802.3.
CFP8 е пакет, специално предложен за 400G, и размерът му е еквивалентен на CFP2. Електрическият интерфейс поддържа канални скорости от 25Gb/s и 50Gb/s и постига модулни скорости от 400G чрез 16x25G или 8x50 електрически интерфейси. CFP8 е само предложение, няма официален стандарт за публично изтегляне.
CDFP MSA беше създадена през 2013 г. и стандартът за опаковане на CDFP, който пуснаха, беше първият стандарт за опаковане на 400G оптичен модул. По това време стандартът на електрическия интерфейс беше само 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), така че CDFP просто направи 16 канала и завърши скоростта на модула 400G чрез 16x25G и беше специално насочен за краткосрочен приложения с обхват под 2 км.
Ако 16-пътните електрически портове са подредени в редица, обемът ще бъде изключително огромен, така че CDFP модулът просто събра две PCB платки заедно и използва интерфейса MPO16 на оптичния порт. Целият модул изглежда особено дебел! Според разположението на оптичните и електрическите портове има общо три размера на модула.
Най-новият CDFP стандарт е: „400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″, който определя електрическия интерфейс, интерфейса за управление, оптичния интерфейс, модула/слота/размера на клетката на CDFP модула, EMI/ESD свързано съдържание. Днес PAM4 е толкова горещ, че се смята, че този пакет е много тестван.
Най-новият стандарт за опаковане, който поддържа 400G, трябва да бъде QSFP-DD. Тази организация беше създадена през февруари 2016 г. и пусна най-новия стандарт „QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ през септември 2016 г. QSFP-DD е приблизително със същия размер като QSFP (само защото има допълнителен ред от вериги, малко по-дълго). Основната промяна е да се удвои QSFP електрическия интерфейс от четири на осем и да се поддържа 50Gb/s скорост на канала 8X50 е 400G). Електрическият интерфейс QSFP-DD е съвместим с QSFP, но не и обратното.
Горните дискусии са всички 100G и 400G оптични модули. Нека да разгледаме достъпния CSFP. Въпреки че най-новият CSFP стандарт е „campact SFP спецификациите“, издаден през 2009 г., той изобщо не е остарял. Campact означава по-компактни от оптичните модули SFP, а броят на каналите също може да бъде гъвкаво конфигуриран. CSFP дефинира 3 типа: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 и 2CH campact SFP option2.
Опаковка черна технология CFP2—ACO
И накрая, нека да разгледаме най-модерната черна технология в стандартите за опаковане на оптични модули: CFP2-ACO. Дефинира се главно от OIF и препраща към механичните размери на CFP2. Задният ACO означава аналогов кохерентен оптичен модул. Състои се главно от тесен регулируем по ширина на линия лазер, модулатор и кохерентен приемник. DSP (цифрова обработка на сигнала) е поставен извън модула. Този модул е невероятен. С технологията за модулация DP-QPSK и DP-xQAM скоростта на една дължина на вълната може лесно да надхвърли 100Gb/s, а разстоянието на предаване може да надхвърли 2000 км.