Dans l'industrie des communications optiques, les modules optiques sont les plus exposés. Ils ont des tailles physiques différentes et le nombre de canaux et les débits de transmission varient considérablement. Comment ces modules sont produits, quelles sont leurs caractéristiques et tous les secrets sont dans le standard.
Les normes d'emballage plus anciennes telles que GBIC, XPAK, X2 et Xenpak seront ignorées et l'énergie principale sera concentrée sur les normes plus rigoureuses ou plus récentes, qui seront évaluées une par une ci-dessous.
Organisation de normalisation SFF : L'organisation de normalisation SFF (small form-factor small package) a été créée en août 1990. Elle a initialement développé des lecteurs de disque de 2,5 pouces et s'est étendue à d'autres domaines en novembre 1992. Jusqu'à présent, SFF est devenu le plus courant et le plus réussi. norme de module dans le domaine de l'emballage de modules optiques. Les normes de modules optiques formulées par SFF incluent principalement SFP/QSFP/XFP.
Norme SFP
SFP (small form-factor Pluggable), une famille d'émetteurs-récepteurs enfichables à petit facteur de forme, principalement utilisés pour Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET : définit un package SFP monocanal de 1 Gb/s à 28 Gb/s qui doit être conforme à la norme, sa structure est illustrée dans la figure ci-dessous. Il y avait d'abord un document déclaratif, tel que SFF-8402 proposé SFP28, SFF-8083 proposé SFP10 (le chiffre à la fin représente le niveau de débit de transmission, SFP10 est souvent écrit comme SFP + maintenant), ce document de déclaration mentionnait quelles exigences techniques il citées Ces exigences techniques citées constituent collectivement la norme de fond pour ce module.
Les spécifications techniques de la série SFP comprennent principalement :
SFF-8432, définit la taille du module (principalement la taille de l'installation), la force de branchement et la spécification de la cage du module.
SFF-8071 définit le connecteur de l'emplacement pour carte sur la carte mère HOST et la séquence d'accès au doigt doré de la carte mère du module.
SFF-8433, définit plusieurs cages de modules côte à côte et les spécifications techniques des éclats d'obus EMI.
SFF-8472, définit les spécifications de mémoire du module et de gestion des diagnostics.
SFF-8431 définit l'alimentation électrique, les signaux électriques à faible vitesse (lignes de communication), les signaux à grande vitesse, la synchronisation et les spécifications de lecture et d'écriture de la mémoire.
Étant donné que le taux de prise en charge SFP est de plus en plus élevé, la spécification du signal haute vitesse du SFF8431 ne s'applique pas au SFP16/28, donc le SFF-8431 a ensuite été divisé en SFF-8418 et SFF-8419. SFF-8418 définit spécifiquement les exigences d'interface de signal électrique à grande vitesse de 10 Gb/s. Pour les exigences d'interface physique supérieures à 10 Gb/s, reportez-vous à Fibre Channel. SFF-8419 définit spécifiquement le contenu autre que les signaux à grande vitesse dans SFF-8431, qui convient à tous les modules de la série SFP.
Par conséquent, les ingénieurs chargés de la conception de la structure des modules SFP doivent être familiers avec le SFP-8431. Si vous êtes une personne qui conçoit des PCB, écrit des logiciels ou effectue des tests, les SFF-8472, SFF-8418 et SFF-8419 doivent les connaître.
Norme QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), un émetteur-récepteur enfichable miniaturisé à quatre canaux, principalement utilisé dans la famille de protocoles Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET : QSFP met à niveau un SFP monocanal vers quatre canaux avec un volume de seulement It est plus que doublé. Pour la même taillechanger, la capacité de commutation QSFP est 2,67 fois supérieure à celle du SFP. Le protocole QSFP a été initialement défini par INF-8438i, puis mis à niveau vers SFF-8436,
puis SFF-8436 a été divisé en plusieurs parties à des fins de définition et de référence. L'architecture est désormais similaire à SFP :
Les spécifications techniques du QSFP comprennent principalement :
SFF-8679, définit le signal haute vitesse, le signal basse vitesse, l'alimentation électrique, les spécifications de synchronisation du module, et définit l'interface optique et les spécifications de couleur de l'anneau de traction.
SFF-8636, définit les informations sur la mémoire, les opérations de lecture et d'écriture en mémoire.
SFF-8661, définit la taille du module, la taille du doigt d'or et la spécification de la force d'insertion et de retrait du module.
SFF-8662 et SFF-8663 définissent la cage et le connecteur (type A) du module QSFP28.
SFF-8672 et SFF-8683 définissent les cages et connecteurs (type B) du module QSFP28.
SFF-8682 et SFF-8683 définissent les cages et les connecteurs des modules QSFP14 et inférieurs.
D'autres informations supplémentaires pour QSFP peuvent être consultées dans le protocole Infiniband. (Volume de spécification de l'architecture InfiniBand TM)
Norme XFP
Famille de protocoles XFP (module enfichable Small Form Factor 10 Gb/s, où X représente 10 en chiffres romains et est principalement utilisé pour SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet et Fibre Channel) : XFP Il s'agit d'un module réglable en longueur d'onde, qui a été initialement défini par le XFP MSA et ensuite soumis à l'organisation SFF pour publication. Le protocole XFP comprend SFF-8477 et INF-8077.
Le protocole INF8077 définit la taille, l'interface électrique, les informations de mémoire, le contrôle de communication et les diagnostics du module XFP (le protocole inclut tous les aspects du module). Le SFF-8477 est principalement optimisé pour le contrôle du réglage de la longueur d'onde.
Norme CXP
Le protocole CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, où C signifie 100G, principalement utilisé pour Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) est principalement réglementé par l'organisation Infiniband.
L'annexe A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor Pluggable (CXP) InterfaceSpecification for Cables, Active Cables & Transceivers fournit tous les aspects des spécifications CXP (peut être téléchargée gratuitement sur www.infinibandta.org). De plus, l'organisation SFF réglemente les cages de protection et les emplacements pour cartes pour les CXP de différents niveaux de vitesse.
SFF-8617 Mini cage blindée multivoie 12X/connecteur Spécification de la cage CXP à 12 canaux et de l'emplacement pour carte de module.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Cage/Connecteur blindé (CXP10) Spécifications de la cage de module CXP 12x10 Gb/s et de l'emplacement de la carte de module.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Cage/connecteur blindé (CXP14) 12x14 Gb/s Spécifications de la cage de module CXP et de l'emplacement de la carte de module.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Cage/connecteur blindé (CXP28) 12x28 Gb/s Spécifications de la cage de module CXP et de l'emplacement de la carte de module.
microQSFP (QSFP miniaturisé), un protocole multidimensionnel établi en 2015, comporte 4 canaux comme QSFP, mais la taille n'est que la taille d'un module SFP et il prend en charge des débits de canal de 25G et 50G (modulation PAM4). Grâce à la conception d'ailettes de dissipation thermique sur le boîtier du module, il offre de meilleures performances thermiques. « ÉMETTEUR-RÉCEPTEUR ENFICHABLE À QUATRE CANAUX Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR, CONNECTEUR HÔTE ET FACTEUR DE FORME D'ASSEMBLAGE DE CAGE » détaille la spécification micro-QSFP.
Forfait CFP
À l'exception des packages SFP et QSFP, le CFP devrait être la forme de packaging la plus courante dans les modules optiques. Le C dans le CFP représente 100 dans l'horloge en chiffres romains, le CFP s'adresse donc principalement aux applications avec un débit de 100G (dont 40G) et plus.
La famille CFP comprend principalement les CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, dont CFP8 est encore en phase de proposition.
Contrairement aux chiffres supplémentaires 10 et 28 derrière le QSFP, qui représentent le niveau de vitesse, les chiffres derrière le CFP représentent une nouvelle génération, avec une taille plus compacte (sauf pour le CFP8) et une densité plus élevée.
Lorsque le package CFP a été proposé pour la première fois, il était techniquement difficile d'atteindre un débit unique de 25 Gb/s, c'est pourquoi le débit d'interface électrique de chaque CFP a été défini comme un niveau de 10 Gb/s, et 40G et 40G ont été obtenus via 4x10Gb/s et 10x10Gb. /s interfaces électriques. Vitesse du module 100G. La taille du module CFP est si grande qu'il peut insérer de nombreuses fonctions de la carte mère dans le module pour compléter [ASIC (SerDes)]. Lorsque la vitesse de chaque chemin optique ne correspond pas à la vitesse du circuit, vous pouvez compléter la conversion de débit via ces circuits (Gear box) Par exemple, le port optique 4X25Gb/s est converti en un port électrique 10x10Gb/s.
La taille du CFP2 ne représente que la moitié de celle du CFP. L'interface électrique peut supporter un seul 10Gb/s, ou un seul 25Gb/s voire 50Gb/s. Grâce aux interfaces électriques 10x10G, 4x25G, 8x25G et 8x50G, des débits de module 100G/200G/400G peuvent être atteints.
La taille du CFP4 est réduite de moitié par rapport à celle du CFP2. L'interface électrique prend en charge un seul 10 Gb/s et 25 Gb/s, et la vitesse du module de 40 G/100 G est atteinte via 4x10 Gb/s et 4x25 Gb/s. Les modules CFP4 et QSFP sont très similaires, tous deux sont à quatre voies et prennent tous deux en charge 40G et 100G ; la différence est que les modules CFP4 ont des fonctions de gestion plus puissantes et des tailles plus grandes (ce qui constitue un inconvénient pour les communications de données haute densité) et peuvent prendre en charge des fonctions plus importantes. Consommation d'énergie, pour les niveaux de vitesse supérieurs à 25 Gb/s et les scénarios de transmission longue distance (nécessite un contrôle de température TEC, une consommation d'énergie importante), les avantages des modules CFP4 en termes de consommation d'énergie et de dissipation thermique peuvent être reflétés.
Par conséquent, la communication de données à courte distance constitue essentiellement le monde de QSFP ; pour les applications 100G-LR4 10 km, CFP4 et QSFP28 sont divisés à parts égales.
Les normes de la famille CFP sont présentées dans la figure suivante : chaque norme comporte 3 fichiers, dont "CFPx MSA Hardware Spécification Revision" est un fichier de programmation, qui décrit brièvement le concept du module, la gestion du module, l'interface électrique, la taille mécanique, l'interface optique, Slots de triche et autres spécifications, les deux autres documents définissent des dimensions mécaniques détaillées.
CFP MSA a également deux spécifications techniques publiques, l'allocation de broches REV.25 spécifie la définition des broches du module et la « Spécification de l'interface de gestion CFP MSA » définit le contrôle de gestion du module et enregistre les informations en détail.
L'interface électrique haute vitesse du module CFP dépend de l'application et fait référence aux spécifications d'interface électrique CAUI, XLAUI et CEI-28G/56G dans la norme IEEE802.3.
CFP8 est un package spécifiquement proposé pour le 400G, et sa taille est équivalente à CFP2. L'interface électrique prend en charge des vitesses de canal de 25 Gb/s et 50 Gb/s, et atteint des vitesses de module de 400 G via 16 x 25 G ou 8 x 50 interfaces électriques. CFP8 n'est qu'une proposition, il n'existe pas de norme officielle pour le téléchargement public.
Le CDFP MSA a été créé en 2013 et la norme d'emballage CDFP qu'ils ont publiée était la première norme d'emballage de modules optiques 400G. À cette époque, la norme de l'interface électrique n'était que de 25 Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), donc le CDFP a simplement créé 16 canaux et a complété le débit du module 400G via 16x25G, et il était spécifiquement destiné aux courts-circuits. Portée des applications inférieure à 2 km.
Si les ports électriques à 16 voies sont disposés en rangée, le volume sera extrêmement énorme, donc le module CDFP a simplement réuni deux cartes PCB et utilisé l'interface MPO16 sur le port optique. L'ensemble du module a l'air particulièrement gros ! Selon la disposition des ports optiques et électriques, il existe au total trois tailles de module.
La dernière norme CDFP est : « 400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ qui précise l'interface électrique, l'interface de gestion, l'interface optique, la taille du module/slot/cage du module CDFP, EMI/ESD contenu connexe. Aujourd'hui, PAM4 est si populaire qu'on estime que ce package est très testé.
La dernière norme d'emballage prenant en charge 400G devrait être QSFP-DD. Cette organisation a été créée en février 2016 et a publié la dernière norme « QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0 » en septembre 2016. QSFP-DD a à peu près la même taille que QSFP (juste parce qu'il y a une rangée supplémentaire de circuits, un peu plus long). Le changement principal consiste à doubler l'interface électrique QSFP de quatre à huit et à prendre en charge un débit de canal de 50 Gb/s (8X50 soit 400G). L'interface électrique QSFP-DD est compatible avec QSFP, mais pas l'inverse.
Les discussions ci-dessus concernent tous les modules optiques 100G et 400G. Regardons le CSFP accessible. Bien que la dernière norme CSFP soit la « spécification campact SFP » publiée en 2009, elle n’est pas du tout obsolète. Campact signifie plus compact que les modules optiques SFP, et le nombre de canaux peut également être configuré de manière flexible. CSFP définit 3 types : 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 et 2CH campact SFP option2.
Technologie noire d'emballage CFP2—ACO
Enfin, jetons un coup d'œil à la technologie noire la plus avancée dans les normes d'emballage des modules optiques : CFP2-ACO. Il est principalement défini par l'OIF et fait référence aux dimensions mécaniques du CFP2. L'ACO arrière signifie module optique cohérent analogique. Il se compose principalement d’un laser accordable à largeur de ligne étroite, d’un modulateur et d’un récepteur cohérent. Le DSP (traitement numérique du signal) est placé à l'extérieur du module. Ce module est incroyable. Avec la technologie de modulation DP-QPSK et DP-xQAM, le débit d'une seule longueur d'onde peut facilement dépasser 100 Gb/s et la distance de transmission peut dépasser 2 000 km.