En la industria de las comunicaciones ópticas, los módulos ópticos son los más expuestos. Tienen diferentes tamaños físicos y la cantidad de canales y velocidades de transmisión varían mucho. Cómo se producen estos módulos, cuáles son sus características y todos los secretos están en el estándar.
Se ignorarán los estándares de embalaje más antiguos, como GBIC, XPAK, X2 y Xenpak, y la energía principal se centrará en los estándares más nuevos o más vigorosos, que se evaluarán uno por uno a continuación.
Organización de estandarización SFF: La organización de estandarización SFF (paquete pequeño de factor de forma pequeño) se estableció en agosto de 1990. Inicialmente desarrolló unidades de disco de 2,5 pulgadas y se expandió a otros campos en noviembre de 1992. Hasta ahora, SFF se ha convertido en la organización de estandarización más común y exitosa. estándar de módulo en el campo del embalaje de módulos ópticos. Los estándares de módulos ópticos formulados por SFF incluyen principalmente SFP/QSFP/XFP.
Estándar SFP
SFP (small form-factor Pluggable), una familia de transceptores conectables de factor de forma pequeño, utilizados principalmente para Ethernet, canal de fibra, CPRI inalámbrico, SONET: define un paquete SFP de un solo canal de 1 Gb/s a 28 Gb/s que debe ser cumple con la norma, su estructura se muestra en la siguiente figura. Primero había un documento declarativo, como SFF-8402 propuso SFP28, SFF-8083 propuso SFP10 (el número al final representa el nivel de velocidad de transmisión, SFP10 a menudo se escribe como SFP + ahora), este documento de declaración mencionaba qué requisitos técnicos citado Estos requisitos técnicos citados constituyen colectivamente el estándar sustantivo para este módulo.
Las especificaciones técnicas de la serie SFP incluyen principalmente:
SFF-8432 define el tamaño del módulo (principalmente el tamaño de la instalación), la fuerza de conexión y la especificación de la jaula del módulo.
SFF-8071 define el conector de la ranura para tarjetas en la placa base HOST y la secuencia de acceso con dedo dorado de la placa base del módulo.
SFF-8433 define múltiples jaulas de módulos lado a lado y especificaciones técnicas de metralla EMI.
SFF-8472, define la memoria del módulo y las especificaciones de gestión de diagnóstico.
SFF-8431 define la fuente de alimentación, las señales eléctricas de baja velocidad (líneas de comunicación), las señales de alta velocidad, la sincronización y las especificaciones de lectura y escritura de la memoria.
Debido a que la tasa de soporte SFP es cada vez mayor, la especificación de señal de alta velocidad en SFF8431 no se aplica a SFP16/28, por lo que SFF-8431 se dividió posteriormente en SFF-8418 y SFF-8419. SFF-8418 define específicamente los requisitos de interfaz de señal eléctrica de alta velocidad de 10 Gb/s. Para requisitos de interfaz física superiores a 10 Gb/s, consulte Fibre Channel. SFF-8419 define específicamente contenidos distintos de las señales de alta velocidad en SFF-8431, que es adecuado para todos los módulos de la serie SFP.
Por lo tanto, los ingenieros de diseño de estructuras de módulos SFP deben estar familiarizados con SFP-8431. Si usted es una persona que diseña PCB, escribe software o realiza pruebas, SFF-8472, SFF-8418 y SFF-8419 deben estar familiarizados con ellos.
Estándar QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), un transceptor conectable miniaturizado de cuatro canales, utilizado principalmente en la familia de protocolos Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP actualiza un SFP de un solo canal a cuatro canales con un volumen de solo It es más del doble. Para el mismo tamañocambiar, la capacidad de conmutación QSFP es 2,67 veces mayor que la de SFP. El protocolo QSFP fue definido originalmente por INF-8438i y luego actualizado a SFF-8436.
y luego SFF-8436 se dividió en varias partes para su definición y referencia. La arquitectura ahora es similar a SFP:
Las especificaciones técnicas de QSFP incluyen principalmente:
SFF-8679 define la señal de alta velocidad, la señal de baja velocidad, la fuente de alimentación, las especificaciones de sincronización del módulo y define la interfaz óptica y las especificaciones de color del anillo de tracción.
SFF-8636, define información de memoria, operaciones de lectura y escritura de memoria.
SFF-8661, define el tamaño del módulo, el tamaño del dedo de oro y la especificación de la fuerza de inserción y extracción del módulo.
SFF-8662 y SFF-8663 definen la jaula y el conector (tipo A) del módulo QSFP28.
SFF-8672 y SFF-8683 definen las jaulas y conectores (tipo B) del módulo QSFP28.
SFF-8682 y SFF-8683 definen las jaulas y conectores de QSFP14 y módulos de velocidad inferior.
Se puede ver otra información complementaria para QSFP en el protocolo Infiniband. (Volumen de especificaciones de arquitectura InfiniBand TM)
Estándar XFP
Familia de protocolos XFP (módulo conectable de factor de forma pequeño de 10 Gb/s, donde X significa 10 en números romanos y se utiliza principalmente para SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet y canal de fibra): XFP Es un módulo sintonizable de longitud de onda, que Fue definido originalmente por XFP MSA y luego enviado a la organización SFF para su publicación. El protocolo XFP incluye SFF-8477 e INF-8077.
El protocolo INF8077 define el tamaño, la interfaz eléctrica, la información de la memoria, el control de comunicación y el diagnóstico del módulo XFP (el protocolo incluye todos los aspectos del módulo). SFF-8477 está optimizado principalmente para el control de ajuste de longitud de onda.
Estándar CXP
El protocolo CXP (12x Small Form-factor Pluggable, paquete conectable pequeño de 12 canales, donde C significa 100G, se utiliza principalmente para Infiniband, canal de fibra y Ethernet) está regulado principalmente por la organización Infiniband.
Anexo A6 La especificación de interfaz de factor de forma pequeño conectable (CXP) de 120 Gb/s 12x para cables, cables activos y transceptores proporciona todos los aspectos de las especificaciones CXP (se puede descargar de forma gratuita en www.infinibandta.org). Además, la organización SFF regula las jaulas de protección y las ranuras para tarjetas para CXP de diferentes grados de velocidad.
Conector/jaula blindada Mini Multilane 12X SFF-8617 Especificación de ranura para placa de módulo y jaula CXP de 12 canales.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Jaula/conector blindado (CXP10) Especificaciones de la jaula del módulo CXP de 12x10 Gb/s y la ranura de la placa del módulo.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Conector/jaula blindada (CXP14) Especificaciones de la jaula del módulo CXP de 12x14 Gb/s y de la ranura de la placa del módulo.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Conector/jaula blindada (CXP28) Especificaciones de la jaula del módulo CXP de 12x28 Gb/s y de la ranura de la placa del módulo.
microQSFP (QSFP miniaturizado), un protocolo multidimensional establecido en 2015, tiene 4 canales como QSFP, pero el tamaño es solo del tamaño de un módulo SFP y admite velocidades de canal de 25G y 50G (modulación PAM4). Gracias al diseño de aletas de disipación de calor en la carcasa del módulo, tiene un mejor rendimiento térmico. “TRANSCEPTOR ENCHUFABLE DE CUATRO CANALES, CONECTOR DE HOST Y FACTOR DE FORMA DE CONJUNTO DE JAULA Micro QUAD DE FACTOR DE FORMA PEQUEÑO” detalla la especificación micro-QSFP.
Paquete de la PPC
A excepción de los paquetes SFP y QSFP, CFP debería ser la forma más común de empaquetado en módulos ópticos. La C en el CFP representa 100 en el reloj en números romanos, por lo que el CFP está dirigido principalmente a aplicaciones con una velocidad de 100G (incluidos 40G) y superiores.
La familia CFP incluye principalmente CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, de las cuales la CFP8 aún se encuentra en la etapa de propuesta.
A diferencia de los números adicionales 10 y 28 detrás del QSFP, que representan el grado de velocidad, los números detrás del CFP representan una nueva generación, con un tamaño más compacto (excepto el CFP8) y una mayor densidad.
Cuando se propuso por primera vez el paquete CFP, era técnicamente difícil lograr una velocidad única de 25 Gb/s, por lo que la velocidad de interfaz eléctrica de cada CFP se definió como un nivel de 10 Gb/s, y se lograron 40G y 40G a través de 4x10Gb/s y 10x10Gb. / s interfaces eléctricas. Velocidad del módulo de 100G. El tamaño del módulo CFP es tan grande que puede colocar muchas funciones de la placa base en el módulo para completar [ASIC (SerDes)]. Cuando la velocidad de cada ruta óptica no coincide con la velocidad del circuito, puede completar la conversión de velocidad a través de estos circuitos (Caja de cambios). Por ejemplo, el puerto óptico 4X25Gb/s se convierte en un puerto eléctrico 10x10Gb/s.
El tamaño de la CFP2 es sólo la mitad que el de la CFP. La interfaz eléctrica puede admitir un solo 10 Gb/s, o un solo 25 Gb/s o incluso 50 Gb/s. A través de las interfaces eléctricas 10x10G, 4x25G, 8x25G y 8x50G, se pueden lograr velocidades de módulo de 100G/200G/400G.
El tamaño de la CFP4 se reduce a la mitad que el de la CFP2. La interfaz eléctrica admite 10 Gb/s y 25 Gb/s, y la velocidad del módulo de 40 G/100 G se logra a través de 4x10 Gb/s y 4x25 Gb/s. Los módulos CFP4 y QSFP son muy similares, ambos son de cuatro vías y ambos admiten 40G y 100G; la diferencia es que los módulos CFP4 tienen funciones de gestión más potentes y tamaños más grandes (esto es una desventaja para las comunicaciones de datos de alta densidad) y pueden admitir funciones más grandes. Consumo de energía, para grados de velocidad superiores a 25 Gb/s y escenarios de transmisión de larga distancia (requiere control de temperatura TEC, gran consumo de energía), se pueden reflejar las ventajas de los módulos CFP4 en el consumo de energía y la disipación de calor.
Por tanto, la comunicación de datos a corta distancia es básicamente el mundo de QSFP; para aplicaciones 100G-LR4 de 10 km, CFP4 y QSFP28 se dividen en partes iguales.
Los estándares de la familia CFP se muestran en la siguiente figura: cada estándar tiene 3 archivos, de los cuales “CFPx MSA Hardware Specification Revision” es un archivo programático, que describe brevemente el concepto del módulo, la gestión del módulo, la interfaz eléctrica, el tamaño mecánico, la interfaz óptica, Trampas de ranuras y otras especificaciones, los otros dos documentos definen dimensiones mecánicas detalladas.
CFP MSA también tiene dos especificaciones técnicas públicas, la asignación de PIN REV.25 especifica la definición de pin del módulo y la “Especificación de interfaz de administración de CFP MSA” define el control de administración del módulo y la información de registro en detalle.
La interfaz eléctrica de alta velocidad del módulo CFP depende de la aplicación y hace referencia a las especificaciones de interfaz eléctrica CAUI, XLAUI y CEI-28G/56G en IEEE802.3.
CFP8 es un paquete propuesto específicamente para 400G y su tamaño es equivalente al CFP2. La interfaz eléctrica admite velocidades de canal de 25 Gb/s y 50 Gb/s, y alcanza velocidades de módulo de 400 G a través de interfaces eléctricas de 16x25G u 8×50. CFP8 es sólo una propuesta, no existe un estándar oficial para descarga pública.
El CDFP MSA se estableció en 2013 y el estándar de empaquetado CDFP que lanzaron fue el primer estándar de empaquetado de módulos ópticos de 400G. En ese momento, el estándar de la interfaz eléctrica era solo 25 Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), por lo que el CDFP simplemente creó 16 canales y completó la velocidad del módulo 400G a través de 16x25G, y estaba específicamente destinado a corto plazo. aplicaciones de alcance por debajo de 2 km.
Si los puertos eléctricos de 16 vías están dispuestos en una fila, el volumen será extremadamente grande, por lo que el módulo CDFP simplemente juntó dos placas PCB y usó la interfaz MPO16 en el puerto óptico. ¡Todo el módulo parece particularmente gordo! Según la disposición de los puertos ópticos y eléctricos, hay tres tamaños de módulos en total.
El último estándar CDFP es: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ que especifica la interfaz eléctrica, la interfaz de administración, la interfaz óptica, el tamaño del módulo/ranura/jaula del módulo CDFP, EMI/ESD contenido relacionado. Hoy en día, PAM4 está tan de moda que se estima que este paquete ha sido muy probado.
El último estándar de empaquetado que admita 400G debería ser QSFP-DD. Esta organización se estableció en febrero de 2016 y lanzó el último estándar "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0" en septiembre de 2016. QSFP-DD tiene aproximadamente el mismo tamaño que QSFP (solo porque hay una fila adicional de circuitos, un poco más extenso). El cambio principal es duplicar la interfaz eléctrica QSFP de cuatro a ocho y admitir una velocidad de canal de 50 Gb/s (8X50 es 400G). La interfaz eléctrica QSFP-DD es compatible con QSFP, pero no al revés.
Las discusiones anteriores son todos módulos ópticos de 100G y 400G. Echemos un vistazo al CSFP accesible. Aunque el último estándar CSFP son las "especificaciones SFP compactas" publicadas en 2009, no está desactualizado en absoluto. Campact es más compacto que los módulos ópticos SFP y el número de canales también se puede configurar de forma flexible. CSFP define 3 tipos: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP opción 1 y 2 CH campact SFP opción 2.
Tecnología negra de embalaje CFP2—ACO
Finalmente, echemos un vistazo a la tecnología negra más avanzada en los estándares de empaquetado de módulos ópticos: CFP2-ACO. Está definido principalmente por OIF y hace referencia a las dimensiones mecánicas de CFP2. El ACO posterior significa módulo óptico coherente analógico. Consiste principalmente en un láser sintonizable de ancho de línea estrecho, un modulador y un receptor coherente. El DSP (procesamiento de señal digital) se coloca fuera del módulo. Este módulo es increíble. Con la tecnología de modulación DP-QPSK y DP-xQAM, la velocidad de longitud de onda única puede superar fácilmente los 100 Gb/s y la distancia de transmisión puede superar los 2000 km.