U industriji optičkih komunikacija najviše su izloženi optički moduli. Imaju različite fizičke veličine, a broj kanala i brzine prijenosa uvelike variraju. Kako se ti moduli proizvode, koje su njihove karakteristike i sve tajne su u standardu.
Stariji standardi pakiranja kao što su GBIC, XPAK, X2 i Xenpak bit će zanemareni, a glavna energija bit će usmjerena na snažnije ili novije standarde, koji će biti ocijenjeni jedan po jedan u nastavku.
SFF organizacija za standardizaciju: SFF (small form-factor small package) organizacija za standardizaciju osnovana je u kolovozu 1990. U početku je razvila 2,5-inčne diskove i proširila se na druga područja u studenom 1992. Do sada je SFF postao najčešći i najuspješniji standard modula u području pakiranja optičkih modula. Standardi optičkih modula koje je formulirao SFF uglavnom uključuju SFP / QSFP / XFP.
SFP standard
SFP (small form-factor Pluggable), obitelj malog formata pluggable primopredajnika, koji se uglavnom koriste za Ethernet, fiber kanal, bežični CPRI, SONET: definira jednokanalni SFP paket od 1Gb/s do 28Gb/s koji bi trebao biti u skladu sa standardom, njegova je struktura prikazana na donjoj slici. Prvo je postojao deklarativni dokument, kao što je SFF-8402 predložio SFP28, SFF-8083 predložio SFP10 (broj na kraju predstavlja razinu brzine prijenosa, SFP10 se često piše kao SFP + sada), ovaj dokument deklaracije navodi koje tehničke zahtjeve citirano Ovi citirani tehnički zahtjevi zajedno čine suštinski standard za ovaj modul.
Tehničke specifikacije SFP serije uglavnom uključuju:
SFF-8432, definira veličinu modula (uglavnom veličinu instalacije), silu začepljenja i specifikaciju kaveza modula.
SFF-8071 definira konektor utora za karticu na HOST matičnoj ploči i zlatnu sekvencu pristupa prstima matične ploče modula.
SFF-8433, definira višestruke kaveze modula jedan pored drugog i tehničke specifikacije EMI šrapnela.
SFF-8472, definira memoriju modula i specifikacije upravljanja dijagnostikom.
SFF-8431 definira napajanje, električne signale male brzine (komunikacijske linije), signale velike brzine, vrijeme te specifikacije za čitanje i pisanje memorije.
Budući da je stopa podrške za SFP sve veća i veća, specifikacija signala velike brzine u SFF8431 ne odnosi se na SFP16 / 28, pa je SFF-8431 kasnije podijeljen na SFF-8418 i SFF-8419. SFF-8418 posebno definira zahtjeve sučelja za električni signal velike brzine od 10 Gb/s. Za zahtjeve fizičkog sučelja iznad 10 Gb/s, pogledajte Fibre Channel. SFF-8419 posebno definira sadržaj osim signala velike brzine u SFF-8431, koji je prikladan za sve module serije SFP.
Stoga inženjeri za dizajn strukture SFP modula moraju biti upoznati sa SFP-8431. Ako ste osoba koja dizajnira PCB-ove, piše softver ili provodi testiranje, SFF-8472, SFF-8418 i SFF-8419 moraju biti upoznati s tim.
QSFP standard
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), četverokanalni minijaturizirani priključni primopredajnik, uglavnom se koristi u obitelji protokola Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP nadograđuje jednokanalni SFP na četiri kanala s volumenom od samo It je više nego udvostručen. Za istu veličinuprekidač, QSFP sklopni kapacitet je 2,67 puta veći od SFP-a. QSFP protokol izvorno je definirao INF-8438i, zatim nadograđen na SFF-8436,
a zatim je SFF-8436 podijeljen u nekoliko dijelova za definiciju i referencu. Arhitektura je sada slična SFP-u:
QSFP tehničke specifikacije uglavnom uključuju:
SFF-8679, definira signal velike brzine, signal male brzine, napajanje, vremenske specifikacije modula i definira optičko sučelje i specifikacije boje prstena za povlačenje.
SFF-8636, definira informacije o memoriji, operacije čitanja i pisanja memorije.
SFF-8661, definira veličinu modula, veličinu zlatnog prsta i specifikaciju sile umetanja i uklanjanja modula.
SFF-8662 i SFF-8663 definiraju kavez i konektor (tip A) QSFP28 modula.
SFF-8672 i SFF-8683 definiraju kaveze i konektore (tip B) QSFP28 modula.
SFF-8682 i SFF-8683 definiraju kaveze i konektore modula QSFP14 i nižih brzina.
Ostale dodatne informacije za QSFP mogu se vidjeti u Infiniband protokolu. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
XFP standard
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module, gdje X označava 10 rimskim brojevima i uglavnom se koristi za SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet i optički kanal) obitelj protokola: XFP To je modul podesiv valne duljine, koji izvorno je definirao XFP MSA, a kasnije je dostavljen organizaciji SFF na objavljivanje. XFP protokol uključuje SFF-8477 i INF-8077.
Protokol INF8077 definira veličinu, električno sučelje, podatke o memoriji, komunikacijsku kontrolu i dijagnostiku XFP modula (protokol uključuje sve aspekte modula). SFF-8477 je uglavnom optimiziran za kontrolu podešavanja valne duljine.
CXP standard
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-kanalni mali priključni paket, gdje C označava 100G, uglavnom se koristi za Infiniband, fiber channel, Ethernet) protokol uglavnom regulira organizacija Infiniband.
Dodatak A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) Specifikacija sučelja za kabele, aktivne kabele i primopredajnike pruža sve aspekte CXP specifikacija (može se besplatno preuzeti na www.infinibandta.org). Osim toga, SFF organizacija regulira štitne kaveze i utore za kartice za CXP-ove različitih stupnjeva brzine.
SFF-8617 Mini Multilane 12X oklopljeni kavez / konektor 12-kanalni CXP kavez i specifikacija utora za ploču modula.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X oklopljeni kavez/konektor (CXP10) 12x10Gb/s CXP kavez modula i specifikacije utora za ploču modula.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X oklopljeni kavez/konektor (CXP14) 12x14Gb/s CXP kavez modula i specifikacije utora za ploču modula.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X oklopljeni kavez/konektor (CXP28) 12x28Gb/s CXP kavez modula i specifikacije utora za ploču modula.
microQSFP (minijaturizirani QSFP), višedimenzionalni protokol uspostavljen 2015., ima 4 kanala poput QSFP-a, ali veličina je samo veličina SFP modula i podržava 25G i 50G (PAM4 modulacija) brzine kanala. Zahvaljujući dizajnu rebara za raspršivanje topline na kućištu modula, ima bolju toplinsku izvedbu. “Micro QUAD SMALL FORM FACTOR FAKTOR OBLIKA UKLJUČIVOG ČETVOROKANALNOG UKLJUČIVOG, HOST KONEKTORA I KAVEZNOG SKLOPOVANJA” detaljno opisuje specifikaciju micro-QSFP.
CFP paket
Osim SFP i QSFP paketa, CFP bi trebao biti najčešći oblik pakiranja u optičkim modulima. C u CFP-u predstavlja 100 u rimskom satu, tako da je CFP uglavnom namijenjen aplikacijama s brzinom od 100G (uključujući 40G) i više.
Obitelj CFP uglavnom uključuje CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, od kojih je CFP8 još uvijek u fazi prijedloga.
Za razliku od dodatnih brojeva 10 i 28 iza QSFP-a, koji predstavljaju ocjenu brzine, brojevi iza CFP-a predstavljaju novu generaciju, s kompaktnijom veličinom (osim za CFP8) i većom gustoćom.
Kada je CFP paket prvi put predložen, bilo je tehnički teško postići jedinstvenu brzinu od 25Gb/s, pa je brzina električnog sučelja svakog CFP-a definirana kao razina od 10Gb/s, a 40G i 40G postignuti su kroz 4x10Gb/s i 10x10Gb / s električna sučelja. Brzina modula 100G. Veličina CFP modula je toliko velika da se može staviti puno funkcija na matičnoj ploči u modul za dovršetak [ASIC (SerDes)]. Kada brzina svake optičke staze ne odgovara brzini strujnog kruga, možete dovršiti pretvorbu brzine kroz ove krugove (mjenjač). Na primjer, optički port 4X25Gb/s pretvara se u električni port 10x10Gb/s.
Veličina CFP2 je samo upola manja od CFP-a. Električno sučelje može podržati pojedinačnih 10Gb/s, ili pojedinačnih 25Gb/s ili čak 50Gb/s. Putem električnih sučelja 10x10G, 4x25G, 8x25G i 8x50G mogu se postići brzine modula 100G / 200G / 400G.
Veličina CFP4 smanjena je na pola veličine CFP2. Električno sučelje podržava pojedinačnih 10Gb/s i 25Gb/s, a brzina modula od 40G/100G postiže se kroz 4x10Gb/s i 4x25Gb/s. CFP4 i QSFP moduli vrlo su slični, oba su četverosmjerna i oba podržavaju 40G i 100G; razlika je u tome što CFP4 moduli imaju moćnije funkcije upravljanja i veće veličine (ovo je nedostatak za podatkovne komunikacije visoke gustoće) i mogu podržati veće funkcije. Potrošnja energije, za stupnjeve brzine iznad 25 Gb/s i scenarije prijenosa na velike udaljenosti (zahtijeva TEC kontrolu temperature, velika potrošnja energije), mogu se odraziti prednosti CFP4 modula u potrošnji energije i rasipanju topline.
Stoga je podatkovna komunikacija na kratkim udaljenostima u osnovi svijet QSFP-a; za 100G-LR4 aplikacije od 10 km, CFP4 i QSFP28 su jednako podijeljeni.
Standardi obitelji CFP prikazani su na sljedećoj slici: svaki standard ima 3 datoteke, od kojih je "CFPx MSA Hardware Specification Revision" programska datoteka, koja ukratko opisuje koncept modula, upravljanje modulom, električno sučelje, mehaničku veličinu, optičko sučelje, cheat Slots i druge specifikacije, druga dva dokumenta definiraju detaljne mehaničke dimenzije.
CFP MSA također ima dvije javne tehničke specifikacije, PIN Allocation REV.25 specificira definiciju pina modula, a "CFP MSA Management Interface Specification" detaljno definira kontrolu upravljanja modulom i informacije o registru.
Električno sučelje velike brzine CFP modula ovisi o primjeni i upućuje na specifikacije električnog sučelja CAUI, XLAUI i CEI-28G / 56G u IEEE802.3.
CFP8 je paket posebno predložen za 400G, a njegova veličina je ekvivalentna CFP2. Električno sučelje podržava brzine kanala od 25Gb/s i 50Gb/s, te postiže brzine modula od 400G putem električnih sučelja 16x25G ili 8x50. CFP8 je samo prijedlog, ne postoji službeni standard za javno preuzimanje.
CDFP MSA osnovan je 2013., a CDFP standard pakiranja koji su objavili bio je prvi standard pakiranja optičkih modula od 400G. U to vrijeme, standard električnog sučelja bio je samo 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), tako da je CDFP jednostavno napravio 16 kanala i dovršio brzinu modula od 400G kroz 16x25G, a bio je posebno ciljan za kratko- domet primjene ispod 2 km.
Ako su 16-putni električni priključci poredani u nizu, volumen će biti iznimno velik, tako da je CDFP modul jednostavno spojio dvije PCB ploče i koristio MPO16 sučelje na optičkom priključku. Cijeli modul izgleda posebno debelo! Prema rasporedu optičkih i električnih priključaka, postoje ukupno tri veličine modula.
Najnoviji CDFP standard je: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ koji specificira električno sučelje, sučelje za upravljanje, optičko sučelje, veličinu modula/utora/kaveza CDFP modula, EMI/ESD povezani sadržaj. Danas je PAM4 toliko popularan da se procjenjuje da je ovaj paket vrlo testiran.
Najnoviji standard pakiranja koji podržava 400G trebao bi biti QSFP-DD. Ova je organizacija osnovana u veljači 2016. i izdala je najnoviji standard “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ u rujnu 2016. QSFP-DD je otprilike iste veličine kao QSFP (samo zato što postoji dodatni red krugova, malo više). Osnovna promjena je udvostručiti QSFP električno sučelje s četiri na osam i podržati brzinu kanala od 50Gb/s (8X50 je 400G). QSFP-DD električno sučelje je kompatibilno s QSFP-om, ali ne i obrnuto.
Sve gornje rasprave odnose se na 100G i 400G optičke module. Pogledajmo pristupačni CSFP. Iako je najnoviji CSFP standard “campact SFP specifikacije” objavljen 2009. godine, uopće nije zastario. Campact znači kompaktniji od SFP optičkih modula, a broj kanala također se može fleksibilno konfigurirati. CSFP definira 3 vrste: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 i 2CH campact SFP option2.
Crna tehnologija pakiranja CFP2—ACO
Na kraju, pogledajmo najnapredniju crnu tehnologiju u standardima pakiranja optičkih modula: CFP2-ACO. Uglavnom ga definira OIF i odnosi se na mehaničke dimenzije CFP2. Stražnji ACO znači analogni koherentni optički modul. Uglavnom se sastoji od uskog lasera podesivog po širini linije, modulatora i koherentnog prijemnika. DSP (digitalna obrada signala) nalazi se izvan modula. Ovaj modul je nevjerojatan. S tehnologijom modulacije DP-QPSK i DP-xQAM, brzina jedne valne duljine može lako premašiti 100 Gb / s, a udaljenost prijenosa može premašiti 2000 km.