Dalam industri komunikasi optik, modul optik adalah yang paling terekspos. Mereka memiliki ukuran fisik yang berbeda, dan jumlah saluran serta kecepatan transmisi sangat bervariasi. Bagaimana modul-modul ini diproduksi, apa karakteristiknya, dan semua rahasianya ada dalam standar.
Standar kemasan lama seperti GBIC, XPAK, X2, dan Xenpak akan diabaikan, dan energi utama akan difokuskan pada standar yang lebih kuat atau lebih baru, yang akan dievaluasi satu per satu di bawah ini.
Organisasi Standardisasi SFF: Organisasi standardisasi SFF (paket kecil faktor bentuk kecil) didirikan pada Agustus 1990. Awalnya mengembangkan disk drive 2,5 inci dan diperluas ke bidang lain pada November 1992. Sejauh ini, SFF telah menjadi yang paling umum dan sukses standar modul di bidang pengemasan modul optik. Standar modul optik yang dirumuskan oleh SFF terutama mencakup SFP / QSFP / XFP.
standar SFP
SFP (small form-factor Pluggable), rangkaian transceiver pluggable faktor bentuk kecil, terutama digunakan untuk Ethernet, saluran serat, CPRI Nirkabel, SONET: mendefinisikan paket SFP saluran tunggal dari 1 Gb / s hingga 28 Gb / s yang seharusnya memenuhi Standar, strukturnya ditunjukkan pada gambar di bawah. Pertama ada dokumen deklaratif, seperti SFF-8402 usulan SFP28, SFF-8083 usulan SFP10 (angka di akhir mewakili tingkat laju transmisi, SFP10 sering ditulis SFP + sekarang), dokumen deklarasi ini menyebutkan persyaratan teknisnya. dikutip Persyaratan teknis yang dikutip ini secara kolektif merupakan standar substantif untuk modul ini.
Spesifikasi teknis seri SFP terutama meliputi:
SFF-8432, menentukan ukuran modul (terutama ukuran instalasi), gaya penyumbatan, dan spesifikasi sangkar modul.
SFF-8071 mendefinisikan konektor slot kartu pada motherboard HOST dan urutan akses jari emas pada motherboard modul.
SFF-8433, mendefinisikan beberapa sangkar modul berdampingan dan spesifikasi teknis pecahan peluru EMI.
SFF-8472, mendefinisikan memori modul dan spesifikasi manajemen diagnostik.
SFF-8431 mendefinisikan catu daya, sinyal listrik berkecepatan rendah (jalur komunikasi), sinyal berkecepatan tinggi, pengaturan waktu, dan spesifikasi baca dan tulis memori.
Karena tingkat dukungan SFP semakin tinggi, spesifikasi sinyal kecepatan tinggi di SFF8431 tidak berlaku untuk SFP16/28, sehingga SFF-8431 kemudian dipecah menjadi SFF-8418 dan SFF-8419. SFF-8418 secara khusus mendefinisikan persyaratan antarmuka sinyal listrik berkecepatan tinggi 10 Gb/s. Untuk persyaratan antarmuka fisik di atas 10 Gb/s, lihat Fibre Channel. SFF-8419 secara khusus mendefinisikan konten selain sinyal berkecepatan tinggi di SFF-8431, yang cocok untuk semua modul seri SFP.
Oleh karena itu, insinyur desain struktur modul SFP harus memahami SFP-8431. Jika Anda adalah orang yang mendesain PCB, menulis perangkat lunak, atau melakukan pengujian, SFF-8472, SFF-8418, dan SFF-8419 pasti sudah familiar dengannya.
standar QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), transceiver pluggable mini empat saluran, terutama digunakan dalam keluarga protokol Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP meningkatkan SFP saluran tunggal menjadi empat saluran dengan volume hanya Itu lebih dari dua kali lipat. Untuk ukuran yang samamengalihkan, kapasitas peralihan QSFP adalah 2,67 kali lipat dari SFP. Protokol QSFP awalnya ditentukan oleh INF-8438i, kemudian ditingkatkan menjadi SFF-8436,
dan kemudian SFF-8436 dipecah menjadi beberapa bagian untuk definisi dan referensi. Arsitekturnya sekarang mirip dengan SFP:
Spesifikasi teknis QSFP terutama meliputi:
SFF-8679, mendefinisikan sinyal kecepatan tinggi, sinyal kecepatan rendah, catu daya, spesifikasi waktu modul, dan menentukan antarmuka optik dan spesifikasi warna cincin tarik.
SFF-8636, mendefinisikan informasi memori, operasi baca dan tulis memori.
SFF-8661, menentukan ukuran modul, ukuran jari emas, dan spesifikasi gaya penyisipan dan pelepasan modul.
SFF-8662 dan SFF-8663 menentukan sangkar dan konektor (tipe A) modul QSFP28.
SFF-8672 dan SFF-8683 menentukan sangkar dan konektor (tipe B) modul QSFP28.
SFF-8682 dan SFF-8683 menentukan sangkar dan konektor QSFP14 dan modul tingkat di bawahnya.
Informasi tambahan lainnya untuk QSFP dapat dilihat di protokol Infiniband. (Volume Spesifikasi Arsitektur InfiniBand TM )
standar XFP
XFP (modul Small Form Factor Pluggable 10 Gb / s, di mana X adalah singkatan dari 10 dalam angka Romawi dan terutama digunakan untuk SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet, dan saluran serat) keluarga protokol: XFP Ini adalah modul yang dapat disetel dengan panjang gelombang, yang awalnya ditentukan oleh XFP MSA dan kemudian diserahkan ke organisasi SFF untuk dipublikasikan. Protokol XFP mencakup SFF-8477 dan INF-8077.
Protokol INF8077 mendefinisikan ukuran, antarmuka listrik, informasi memori, kontrol komunikasi dan diagnostik modul XFP (protokol mencakup semua aspek modul). SFF-8477 terutama dioptimalkan untuk kontrol penyesuaian panjang gelombang.
Standar CXP
Protokol CXP (12x Small Form-factor Pluggable, paket pluggable kecil 12 saluran, di mana C adalah singkatan dari 100G, terutama digunakan untuk Infiniband, saluran serat, Ethernet) protokol terutama diatur oleh organisasi Infiniband.
Annex A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) InterfaceSpesifikasi untuk Kabel, Kabel Aktif & Transceiver menyediakan semua aspek spesifikasi CXP (dapat diunduh gratis di www.infinibandta.org). Selain itu, organisasi SFF mengatur sangkar pelindung dan slot kartu untuk CXP dengan tingkat kecepatan berbeda.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Kandang Terlindung / Konektor 12 saluran CXP sangkar dan spesifikasi slot papan modul.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X Kandang / Konektor Terlindung (CXP10) Spesifikasi sangkar modul dan slot papan modul CXP 12x10 Gb / s.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X Kandang / Konektor Terlindung (CXP14) Spesifikasi sangkar modul dan slot papan modul CXP 12x14 Gb / s.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X Kandang / Konektor Terlindung (CXP28) Spesifikasi sangkar modul dan slot papan modul CXP 12x28 Gb / s.
microQSFP (miniaturized QSFP), protokol multi-dimensi yang dibuat pada tahun 2015, adalah 4 saluran seperti QSFP, tetapi ukurannya hanya seukuran modul SFP, dan mendukung kecepatan saluran 25G dan 50G (modulasi PAM4). Melalui desain sirip pembuangan panas pada rumah modul, ia memiliki kinerja termal yang lebih baik. “Micro QUAD KECIL FORM-FACTOR PLUGGABLE EMPAT SALURAN PLUGGABLE TRANSCEIVER, HOST CONNECTOR, & CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR” merinci spesifikasi mikro-QSFP.
paket CFP
Kecuali untuk paket SFP dan QSFP, CFP harus menjadi bentuk kemasan paling umum dalam modul optik. C di CFP mewakili 100 dalam jam angka Romawi, sehingga CFP terutama ditujukan untuk aplikasi dengan laju 100G (termasuk 40G) ke atas.
Kelompok CFP sebagian besar mencakup CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, dimana CFP8 masih dalam tahap proposal.
Berbeda dengan tambahan angka 10 dan 28 di belakang QSFP yang mewakili tingkat kecepatan, angka di belakang CFP mewakili generasi baru, dengan ukuran yang lebih kompak (kecuali CFP8) dan kepadatan lebih tinggi.
Ketika paket CFP pertama kali diusulkan, secara teknis sulit untuk mencapai kecepatan tunggal 25Gb/s, sehingga kecepatan antarmuka listrik setiap CFP didefinisikan sebagai level 10Gb/s, dan 40G dan 40G dicapai melalui 4x10Gb/s dan 10x10Gb / s antarmuka listrik. Kecepatan modul 100G. Ukuran modul CFP yang sangat besar sehingga dapat memasukkan banyak fungsi pada motherboard ke dalam modul hingga lengkap [ASIC (SerDes)]. Ketika kecepatan setiap jalur optik tidak sesuai dengan kecepatan rangkaian, Anda dapat menyelesaikan konversi laju melalui sirkuit ini (Gear box). Misalnya, port optik 4X25Gb/s diubah menjadi port listrik 10x10Gb/s.
Ukuran CFP2 hanya setengah dari CFP. Antarmuka kelistrikan dapat mendukung satu 10 Gb / s, atau satu 25 Gb / s atau bahkan 50 Gb / s. Melalui antarmuka listrik 10x10G, 4x25G, 8x25G, dan 8x50G, kecepatan modul 100G / 200G / 400G dapat dicapai.
Ukuran CFP4 dikurangi menjadi setengah dari CFP2. Antarmuka listrik mendukung 10Gb/s dan 25Gb/s tunggal, dan kecepatan modul 40G/100G dicapai melalui 4x10Gb/s dan 4x25Gb/s. Modul CFP4 dan QSFP sangat mirip, keduanya empat arah, dan keduanya mendukung 40G dan 100G; perbedaannya adalah modul CFP4 memiliki fungsi manajemen yang lebih kuat dan ukuran yang lebih besar (ini merupakan kelemahan untuk komunikasi data kepadatan tinggi), dan dapat mendukung fungsi yang lebih besar. Konsumsi daya, untuk tingkat kecepatan di atas 25 Gb / s dan skenario transmisi jarak jauh (memerlukan kontrol suhu TEC, konsumsi daya yang besar), keunggulan modul CFP4 dalam konsumsi daya dan pembuangan panas dapat tercermin.
Oleh karena itu, komunikasi data jarak pendek pada dasarnya adalah dunia QSFP; untuk aplikasi 100G-LR4 10km, CFP4 dan QSFP28 dibagi rata.
Standar keluarga CFP ditunjukkan pada gambar berikut: setiap standar memiliki 3 file, yang mana "Revisi Spesifikasi Perangkat Keras CFPx MSA" adalah file terprogram, yang secara singkat menjelaskan konsep modul, manajemen modul, antarmuka listrik, ukuran mekanis, antarmuka optik, cheat Slots dan spesifikasi lainnya, dua dokumen lainnya menentukan dimensi mekanis terperinci.
CFP MSA juga memiliki dua spesifikasi teknis publik, Alokasi PIN REV.25 menentukan definisi pin modul, dan "Spesifikasi Antarmuka Manajemen CFP MSA" mendefinisikan kontrol manajemen modul dan informasi pendaftaran secara rinci.
Antarmuka listrik berkecepatan tinggi modul CFP bergantung pada aplikasinya, dan merujuk pada spesifikasi antarmuka listrik CAUI, XLAUI, dan CEI-28G / 56G di IEEE802.3.
CFP8 adalah paket yang diusulkan khusus untuk 400G, dan ukurannya setara dengan CFP2. Antarmuka listrik mendukung kecepatan saluran 25Gb/s dan 50Gb/s, dan mencapai kecepatan modul 400G melalui antarmuka listrik 16x25G atau 8×50. CFP8 hanya Proposal, tidak ada standar resmi untuk diunduh publik.
CDFP MSA didirikan pada tahun 2013, dan standar pengemasan CDFP yang mereka rilis adalah standar pengemasan modul optik 400G yang pertama. Pada saat itu, standar antarmuka kelistrikan hanya 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), sehingga CDFP cukup membuat 16 saluran, dan menyelesaikan kecepatan modul 400G melalui 16x25G, dan secara khusus ditargetkan untuk jangka pendek. jangkauan aplikasi di bawah 2km.
Jika port listrik 16 arah disusun berturut-turut, volumenya akan sangat besar, sehingga modul CDFP hanya menyatukan dua papan PCB dan menggunakan antarmuka MPO16 pada port optik. Seluruh modul terlihat sangat gemuk! Berdasarkan susunan port optik dan elektrik, total ada tiga ukuran modul.
Standar CDFP terbaru adalah: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ yang menentukan antarmuka kelistrikan, antarmuka manajemen, antarmuka optik, ukuran modul/slot/sangkar modul CDFP, EMI/ESD konten terkait. Hari ini PAM4 panas sekali, diperkirakan paket ini sangat teruji.
Standar pengemasan terbaru yang mendukung 400G adalah QSFP-DD. Organisasi ini didirikan pada bulan Februari 2016 dan merilis standar terbaru “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ pada bulan September 2016. QSFP-DD kira-kira berukuran sama dengan QSFP (hanya karena ada deretan rangkaian tambahan, sedikit lebih lama). Perubahan intinya adalah menggandakan antarmuka listrik QSFP dari empat menjadi delapan dan mendukung kecepatan saluran 50Gb/s (8X50 adalah 400G). Antarmuka listrik QSFP-DD kompatibel dengan QSFP, tetapi tidak sebaliknya.
Pembahasan di atas semuanya adalah modul optik 100G dan 400G. Mari kita lihat CSFP yang dapat didekati. Meskipun standar CSFP terbaru adalah “spesifikasi SFP campact” yang dirilis pada tahun 2009, standar ini tidak ketinggalan jaman sama sekali. Campact berarti lebih ringkas dibandingkan modul optik SFP, dan jumlah saluran juga dapat dikonfigurasi secara fleksibel. CSFP mendefinisikan 3 jenis: SFP campact 1CH, opsi SFP campact 2CH1, dan opsi SFP campact 2CH2.
Pengemasan teknologi hitam CFP2—ACO
Terakhir, mari kita lihat teknologi hitam tercanggih dalam standar pengemasan modul optik: CFP2-ACO. Hal ini terutama ditentukan oleh OIF dan merujuk pada dimensi mekanis CFP2. ACO belakang berarti modul optik koheren analog. Ini terutama terdiri dari laser merdu dengan lebar garis sempit, modulator, dan penerima yang koheren. DSP (pemrosesan sinyal digital) ditempatkan di luar modul. Modul ini luar biasa. Dengan teknologi modulasi DP-QPSK dan DP-xQAM, laju panjang gelombang tunggal dapat dengan mudah melebihi 100Gb/s, dan jarak transmisi dapat melebihi 2000km.