V odvětví optických komunikací jsou nejvíce vystaveny optické moduly. Mají různé fyzické velikosti a počet kanálů a přenosové rychlosti se velmi liší. Jak se tyto moduly vyrábějí, jaké jsou jejich vlastnosti a všechna tajemství jsou ve standardu.
Starší standardy obalů jako GBIC, XPAK, X2 a Xenpak budou ignorovány a hlavní energie se soustředí na přísnější nebo novější standardy, které budou vyhodnoceny jeden po druhém níže.
SFF Standardization Organization: Standardizační organizace SFF (small form-factor small package) byla založena v srpnu 1990. Původně vyvinula 2,5palcové diskové jednotky a v listopadu 1992 se rozšířila do dalších oblastí. Dosud se SFF stala nejběžnější a nejúspěšnější modulový standard v oblasti balení optických modulů. Mezi standardy optických modulů formulované SFF patří především SFP / QSFP / XFP.
standard SFP
SFP (small form-factor Pluggable), rodina malých form-factor zásuvných transceiverů, používaných hlavně pro Ethernet, optický kanál, Wireless CPRI, SONET: definuje jednokanálový balíček SFP od 1Gb/s do 28Gb/s, který by měl být vyhovuje standardu, jeho struktura je znázorněna na obrázku níže. Nejprve byl deklarativní dokument, jako SFF-8402 navrhl SFP28, SFF-8083 navrhl SFP10 (číslo na konci představuje úroveň přenosové rychlosti, SFP10 se často píše jako SFP + nyní), tento deklarační dokument uváděl, jaké technické požadavky má citováno Tyto citované technické požadavky společně tvoří základní normu pro tento modul.
Technické specifikace řady SFP zahrnují zejména:
SFF-8432, definuje velikost modulu (hlavně velikost instalace), sílu zasunutí a specifikaci klece modulu.
SFF-8071 definuje konektor slotu pro kartu na základní desce HOST a sekvenci přístupu zlatého prstu na základní desce modulu.
SFF-8433, definuje vícenásobné vedle sebe umístěné modulové klece a technické specifikace EMI šrapnelu.
SFF-8472, definuje paměť modulu a specifikace správy diagnostiky.
SFF-8431 definuje napájecí zdroj, nízkorychlostní elektrické signály (komunikační linky), vysokorychlostní signály, časování a specifikace pro čtení a zápis do paměti.
Protože míra podpory SFP je stále vyšší a vyšší, specifikace vysokorychlostního signálu v SFF8431 se nevztahuje na SFP16 / 28, takže SFF-8431 byl později rozdělen na SFF-8418 a SFF-8419. SFF-8418 konkrétně definuje požadavky na vysokorychlostní rozhraní elektrického signálu 10 Gb/s. Požadavky na fyzické rozhraní nad 10 Gb/s naleznete v části Fibre Channel. SFF-8419 specificky definuje obsah jiný než vysokorychlostní signály v SFF-8431, který je vhodný pro všechny moduly řady SFP.
Proto konstruktéři struktury modulů SFP musí být obeznámeni s SFP-8431. Pokud jste osoba, která navrhuje desky plošných spojů, píše software nebo provádí testování, SFF-8472, SFF-8418 a SFF-8419 to musí znát.
standard QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), čtyřkanálový miniaturizovaný zásuvný transceiver, používaný hlavně v řadě protokolů Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP upgraduje jednokanálový SFP na čtyři kanály s objemem pouze It je více než dvojnásobná. Za stejnou velikostpřepínač, přepínací kapacita QSFP je 2,67krát větší než SFP. Protokol QSFP byl původně definován INF-8438i, poté upgradován na SFF-8436,
a poté byl SFF-8436 rozdělen do několika částí pro definici a odkaz. Architektura je nyní podobná SFP:
Technické specifikace QSFP zahrnují zejména:
SFF-8679, definuje vysokorychlostní signál, nízkorychlostní signál, napájení, specifikace časování modulu a definuje specifikace optického rozhraní a barvy tažného kroužku.
SFF-8636, definuje informace o paměti, operace čtení a zápisu do paměti.
SFF-8661, definuje velikost modulu, velikost zlatého prstu a specifikaci síly vkládání a vyjímání modulu.
SFF-8662 a SFF-8663 definují klec a konektor (typ A) modulu QSFP28.
SFF-8672 a SFF-8683 definují klece a konektory (typ B) modulu QSFP28.
SFF-8682 a SFF-8683 definují klece a konektory modulů QSFP14 a nižších hodnot.
Další doplňkové informace pro QSFP lze zobrazit v protokolu Infiniband. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
standard XFP
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable modul, kde X znamená 10 v římských číslicích a používá se hlavně pro SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet a optický kanál) rodina protokolů: XFP Jedná se o modul laditelný na vlnovou délku, který byl původně definován XFP MSA a později předložen organizaci SFF ke zveřejnění. Protokol XFP zahrnuje SFF-8477 a INF-8077.
Protokol INF8077 definuje velikost, elektrické rozhraní, informace o paměti, řízení komunikace a diagnostiku modulu XFP (protokol zahrnuje všechny aspekty modulu). SFF-8477 je optimalizován hlavně pro ovládání nastavení vlnové délky.
Standard CXP
Protokol CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12kanálový malý zásuvný balíček, kde C znamená 100G, používaný hlavně pro Infiniband, optický kanál, Ethernet) je regulován hlavně organizací Infiniband.
Annex A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) rozhraní Specifikace pro kabely, aktivní kabely a vysílače a přijímače poskytuje všechny aspekty specifikací CXP (lze si zdarma stáhnout na www.infinibandta.org). Organizace SFF navíc reguluje štítové klece a sloty pro karty pro CXP různých rychlostních stupňů.
SFF-8617 Mini Multilane 12X stíněná klec / konektor 12kanálová CXP klec a specifikace slotu na desce modulu.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X stíněná klec/konektor (CXP10) 12x10Gb/s CXP modulová klec a specifikace slotu na desce.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X stíněná klec / konektor (CXP14) Specifikace klece modulu CXP 12x14Gb/s a slotu desky modulu.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X stíněná klec / konektor (CXP28) 12x28Gb/s CXP modulová klec a specifikace slotu na desce.
microQSFP (miniaturizovaný QSFP), vícerozměrný protokol zavedený v roce 2015, má 4 kanály jako QSFP, ale velikost odpovídá pouze velikosti modulu SFP a podporuje kanálové rychlosti 25G a 50G (modulace PAM4). Díky konstrukci žeber pro odvod tepla na krytu modulu má lepší tepelný výkon. “Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR ZÁSUVNÝ ČTYŘKANÁLOVÝ ZÁSUVNÝ VYSÍLAČ, KONEKTOR HOSTITELSKÉHO KONEKTORU A FORMOVÝ FAKTOR SESTAVENÍ KLECE” podrobně popisuje specifikaci micro-QSFP.
CFP balíček
S výjimkou balíčků SFP a QSFP by měl být CFP nejběžnější formou balení v optických modulech. C v CFP představuje 100 v hodinách s římskými číslicemi, takže CFP je zaměřen hlavně na aplikace s rychlostí 100G (včetně 40G) a vyšší.
Rodina CFP zahrnuje především CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, z nichž CFP8 je stále ve fázi návrhu.
Na rozdíl od dalších čísel 10 a 28 za QSFP, která představují rychlostní stupeň, čísla za CFP představují novou generaci s kompaktnější velikostí (kromě CFP8) a vyšší hustotou.
Když byl balíček CFP poprvé navržen, bylo technicky obtížné dosáhnout jediné rychlosti 25 Gb/s, takže rychlost elektrického rozhraní každého CFP byla definována jako úroveň 10 Gb/s a 40G a 40G bylo dosaženo prostřednictvím 4x10Gb/sa 10x10Gb. / s elektrická rozhraní. Rychlost modulu 100G. Velikost modulu CFP je tak velká, že může do modulu vložit mnoho funkcí na základní desce a dokončit [ASIC (SerDes)]. Pokud rychlost každé optické cesty neodpovídá rychlosti obvodu, můžete dokončit převod rychlosti prostřednictvím těchto obvodů (převodovka) Například optický port 4X25Gb/s se přemění na elektrický port 10x10Gb/s.
Velikost CFP2 je pouze poloviční oproti CFP. Elektrické rozhraní může podporovat jednu 10Gb/s, jednu 25Gb/s nebo dokonce 50Gb/s. Prostřednictvím elektrických rozhraní 10x10G, 4x25G, 8x25G a 8x50G lze dosáhnout rychlostí modulů 100G / 200G / 400G.
Velikost CFP4 je zmenšena na polovinu oproti CFP2. Elektrické rozhraní podporuje jednotlivé 10Gb/sa 25Gb/sa modulová rychlost 40G/100G je dosažena prostřednictvím 4x10Gb/sa 4x25Gb/s. Moduly CFP4 a QSFP jsou velmi podobné, oba jsou čtyřcestné a oba podporují 40G a 100G; rozdíl je v tom, že moduly CFP4 mají výkonnější funkce správy a větší velikosti (to je nevýhoda pro datovou komunikaci s vysokou hustotou) a mohou podporovat větší funkce. Spotřeba energie, pro rychlostní stupně nad 25 Gb/sa scénáře přenosu na dlouhé vzdálenosti (vyžaduje řízení teploty TEC, velká spotřeba energie), se mohou projevit výhody modulů CFP4 ve spotřebě energie a odvodu tepla.
Proto je datová komunikace na krátkou vzdálenost v podstatě světem QSFP; pro 10km aplikace 100G-LR4 jsou CFP4 a QSFP28 rovnoměrně rozděleny.
Standardy rodiny CFP jsou znázorněny na následujícím obrázku: každý standard má 3 soubory, z nichž „CFPx MSA Hardware Specification Revision“ je programový soubor, který stručně popisuje koncepci modulu, správu modulu, elektrické rozhraní, mechanickou velikost, optické rozhraní, cheat Sloty a další specifikace, další dva dokumenty definují podrobné mechanické rozměry.
CFP MSA má také dvě veřejné technické specifikace, PIN Allocation REV.25 specifikuje definici pinů modulu a „CFP MSA Management Interface Specification“ podrobně definuje řízení správy modulu a informace o registrech.
Vysokorychlostní elektrické rozhraní modulu CFP závisí na aplikaci a odkazuje na specifikace elektrického rozhraní CAUI, XLAUI a CEI-28G / 56G v IEEE802.3.
CFP8 je balíček speciálně navržený pro 400G a jeho velikost je ekvivalentní CFP2. Elektrické rozhraní podporuje kanálové rychlosti 25Gb/sa 50Gb/s a dosahuje rychlosti modulu 400G prostřednictvím elektrických rozhraní 16x25G nebo 8x50. CFP8 je pouze návrh, neexistuje žádný oficiální standard pro veřejné stahování.
CDFP MSA byla založena v roce 2013 a standard balení CDFP, který vydali, byl prvním standardem balení optických modulů 400G. V té době byl standard elektrického rozhraní pouze 25 Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), takže CDFP jednoduše vytvořilo 16 kanálů a dokončilo modulovou rychlost 400G přes 16x25G, a bylo specificky zaměřeno na krátké dosah aplikací pod 2 km.
Pokud jsou 16cestné elektrické porty uspořádány za sebou, objem bude extrémně obrovský, takže modul CDFP jednoduše dostal dvě desky plošných spojů dohromady a na optickém portu použil rozhraní MPO16. Celý modul vypadá obzvlášť tlustě! Podle uspořádání optických a elektrických portů jsou celkem tři velikosti modulů.
Nejnovější standard CDFP je: „400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″, který specifikuje elektrické rozhraní, rozhraní pro správu, optické rozhraní, velikost modulu / slotu / klece modulu CDFP, EMI / ESD související obsah. Dnes je PAM4 tak horký, že se odhaduje, že tento balíček je velmi testovaný.
Nejnovější standard balení, který podporuje 400G, by měl být QSFP-DD. Tato organizace byla založena v únoru 2016 a v září 2016 vydala nejnovější standard „QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0“. delší). Hlavní změnou je zdvojnásobení elektrického rozhraní QSFP ze čtyř na osm a podpora kanálové rychlosti 50 Gb/s 8X50 je 400 G). Elektrické rozhraní QSFP-DD je kompatibilní s QSFP, ale ne naopak.
Výše uvedené diskuse jsou všechny optické moduly 100G a 400G. Podívejme se na přístupnou CSFP. Přestože nejnovějším standardem CSFP jsou „specifikace campact SFP“ vydané v roce 2009, není vůbec zastaralý. Campact znamená kompaktnější než optické moduly SFP a počet kanálů lze také flexibilně konfigurovat. CSFP definuje 3 typy: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 a 2CH campact SFP option2.
Technologie balení černá CFP2—ACO
Nakonec se podívejme na nejpokročilejší černou technologii ve standardech balení optických modulů: CFP2-ACO. Je definován hlavně OIF a odkazuje na mechanické rozměry CFP2. Zadní ACO znamená analogový koherentní optický modul. Skládá se hlavně z laditelného laseru s úzkou šířkou čáry, modulátoru a koherentního přijímače. DSP (digitální zpracování signálu) je umístěno mimo modul. Tento modul je neuvěřitelný. Díky modulační technologii DP-QPSK a DP-xQAM může rychlost jedné vlnové délky snadno překročit 100 Gb/s a přenosová vzdálenost může přesáhnout 2000 km.