Nel settore delle comunicazioni ottiche, i moduli ottici sono i più esposti. Hanno dimensioni fisiche diverse e il numero di canali e velocità di trasmissione variano notevolmente. Come vengono prodotti questi moduli, quali sono le loro caratteristiche e tutti i segreti sono nello standard.
Gli standard di imballaggio più vecchi come GBIC, XPAK, X2 e Xenpak verranno ignorati e l'energia principale sarà focalizzata sugli standard più vigorosi o più recenti, che verranno valutati uno per uno di seguito.
Organizzazione di standardizzazione SFF: l'organizzazione di standardizzazione SFF (small form-factor small package) è stata fondata nell'agosto 1990. Inizialmente ha sviluppato unità disco da 2,5 pollici e si è estesa ad altri campi nel novembre 1992. Finora, SFF è diventata l'organizzazione più comune e di successo standard dei moduli nel campo dell'imballaggio dei moduli ottici. Gli standard dei moduli ottici formulati da SFF includono principalmente SFP / QSFP / XFP.
Norma SFP
SFP (small form-factor Pluggable), una famiglia di ricetrasmettitori collegabili con fattore di forma ridotto, utilizzati principalmente per Ethernet, fibre channel, Wireless CPRI, SONET: definisce un pacchetto SFP a canale singolo da 1Gb/s a 28Gb/s che dovrebbe essere conforme alla Norma, la sua struttura è mostrata nella figura seguente. Innanzitutto c'era un documento dichiarativo, come SFF-8402 proposto SFP28, SFF-8083 proposto SFP10 (il numero alla fine rappresenta il livello della velocità di trasmissione, SFP10 è spesso scritto come SFP + ora), questo documento di dichiarazione menzionava quali requisiti tecnici esso citati I requisiti tecnici citati costituiscono collettivamente lo standard sostanziale per questo modulo.
Le specifiche tecniche della serie SFP includono principalmente:
SFF-8432 definisce la dimensione del modulo (principalmente la dimensione dell'installazione), la forza di inserimento e le specifiche della gabbia del modulo.
SFF-8071 definisce il connettore dello slot per schede sulla scheda madre HOST e la sequenza di accesso Gold Finger della scheda madre del modulo.
SFF-8433 definisce gabbie per moduli multipli affiancati e specifiche tecniche delle schegge EMI.
SFF-8472, definisce la memoria del modulo e le specifiche di gestione diagnostica.
SFF-8431 definisce l'alimentazione, i segnali elettrici a bassa velocità (linee di comunicazione), i segnali ad alta velocità, i tempi e le specifiche di lettura e scrittura della memoria.
Poiché il tasso di supporto SFP sta diventando sempre più alto, la specifica del segnale ad alta velocità in SFF8431 non si applica a SFP16/28, quindi SFF-8431 è stato successivamente suddiviso in SFF-8418 e SFF-8419. SFF-8418 definisce specificamente i requisiti di interfaccia del segnale elettrico ad alta velocità da 10 Gb / s. Per i requisiti dell'interfaccia fisica superiori a 10 Gb/s, fare riferimento a Fibre Channel. SFF-8419 definisce specificamente contenuti diversi dai segnali ad alta velocità in SFF-8431, che è adatto a tutti i moduli della serie SFP.
Pertanto, i progettisti della struttura del modulo SFP devono avere familiarità con SFP-8431. Se sei una persona che progetta PCB, scrive software o conduce test, SFF-8472, SFF-8418 e SFF-8419 devono avere familiarità con esso.
Norma QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), un ricetrasmettitore collegabile miniaturizzato a quattro canali, utilizzato principalmente nella famiglia di protocolli Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP aggiorna un SFP a canale singolo a quattro canali con un volume di soli It è più che raddoppiato. Per la stessa dimensioneinterruttore, la capacità di commutazione QSFP è 2,67 volte quella di SFP. Il protocollo QSFP è stato originariamente definito da INF-8438i, poi aggiornato a SFF-8436,
e poi SFF-8436 è stato suddiviso in più parti per definizione e riferimento. L'architettura è ora simile a SFP:
Le specifiche tecniche del QSFP includono principalmente:
SFF-8679, definisce il segnale ad alta velocità, il segnale a bassa velocità, l'alimentazione, le specifiche di temporizzazione del modulo e definisce le specifiche del colore dell'interfaccia ottica e dell'anello di trazione.
SFF-8636, definisce le informazioni sulla memoria, le operazioni di lettura e scrittura della memoria.
SFF-8661 definisce la dimensione del modulo, la dimensione del dito d'oro e le specifiche della forza di inserimento e rimozione del modulo.
SFF-8662 e SFF-8663 definiscono la gabbia e il connettore (tipo A) del modulo QSFP28.
SFF-8672 e SFF-8683 definiscono le gabbie e i connettori (tipo B) del modulo QSFP28.
SFF-8682 e SFF-8683 definiscono le gabbie e i connettori dei moduli QSFP14 e di velocità inferiore.
Altre informazioni supplementari per QSFP possono essere visualizzate nel protocollo Infiniband. (Volume delle specifiche dell'architettura InfiniBand TM )
Norma XFP
Famiglia di protocolli XFP (modulo Small Form Factor Pluggable da 10 Gb/s, dove X sta per 10 in numeri romani ed è utilizzato principalmente per SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet e fibre channel): XFP È un modulo sintonizzabile in lunghezza d'onda, che è stato originariamente definito dall'XFP MSA e successivamente presentato all'organizzazione SFF per la pubblicazione. Il protocollo XFP include SFF-8477 e INF-8077.
Il protocollo INF8077 definisce le dimensioni, l'interfaccia elettrica, le informazioni sulla memoria, il controllo della comunicazione e la diagnostica del modulo XFP (il protocollo include tutti gli aspetti del modulo). SFF-8477 è ottimizzato principalmente per il controllo della regolazione della lunghezza d'onda.
Norma CXP
Il protocollo CXP (12x Small Form-factor Pluggable, piccolo pacchetto collegabile a 12 canali, dove C sta per 100G, utilizzato principalmente per Infiniband, fibre channel, Ethernet) è regolato principalmente dall'organizzazione Infiniband.
Allegato A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) Le specifiche di interfaccia per cavi, cavi attivi e ricetrasmettitori forniscono tutti gli aspetti delle specifiche CXP (possono essere scaricate gratuitamente da www.infinibandta.org). Inoltre, l'organizzazione SFF regola le gabbie degli scudi e gli slot per schede per CXP di diversi gradi di velocità.
SFF-8617 Mini gabbia/connettore schermato 12X multilane Specifiche della gabbia CXP a 12 canali e dello slot per scheda del modulo.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Gabbia/Connettore schermato (CXP10) Specifiche della gabbia del modulo CXP 12x10 Gb/s e dello slot della scheda del modulo.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Gabbia/Connettore schermato (CXP14) Specifiche della gabbia del modulo CXP 12x14Gb/s e dello slot della scheda del modulo.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Gabbia/Connettore schermato (CXP28) Specifiche della gabbia del modulo CXP da 12x28 Gb/s e dello slot della scheda del modulo.
microQSFP (QSFP miniaturizzato), un protocollo multidimensionale istituito nel 2015, è composto da 4 canali come QSFP, ma la dimensione è solo quella di un modulo SFP e supporta velocità di canale 25G e 50G (modulazione PAM4). Grazie al design delle alette di dissipazione del calore sull'alloggiamento del modulo, si ottengono prestazioni termiche migliori. "RICETRASMETTITORE COLLEGABILE A QUATTRO CANALI CON FATTORE DI FORMA PICCOLO Micro QUAD, CONNETTORE HOST E FATTORE DI FORMA ASSEMBLEA CAGE" descrive in dettaglio la specifica micro-QSFP.
Pacchetto PCP
Ad eccezione dei contenitori SFP e QSFP, il CFP dovrebbe essere la forma più comune di confezionamento nei moduli ottici. La C nel CFP rappresenta 100 nell'orologio con numeri romani, quindi il CFP è rivolto principalmente ad applicazioni con una velocità di 100G (incluso 40G) e superiore.
La famiglia CFP comprende principalmente CFP/CFP2/CFP4/CFP8, di cui CFP8 è ancora in fase di proposta.
A differenza dei numeri aggiuntivi 10 e 28 dietro al QSFP, che rappresentano il grado di velocità, i numeri dietro al CFP rappresentano una nuova generazione, con dimensioni più compatte (ad eccezione di CFP8) e una densità maggiore.
Quando il pacchetto CFP fu proposto per la prima volta, era tecnicamente difficile raggiungere una singola velocità di 25Gb/s, quindi la velocità di interfaccia elettrica di ciascun CFP fu definita come un livello di 10Gb/s, e 40G e 40G furono raggiunti attraverso 4x10Gb/s e 10x10Gb / s interfacce elettriche. Velocità del modulo 100G. La dimensione del modulo CFP è così grande che può inserire molte funzioni sulla scheda madre nel modulo per completare [ASIC (SerDes)]. Quando la velocità di ciascun percorso ottico non corrisponde alla velocità del circuito, è possibile completare la conversione di velocità attraverso questi circuiti (Gear box). Ad esempio, la porta ottica 4X25Gb/s viene convertita in una porta elettrica 10x10Gb/s.
La dimensione della CFP2 è solo la metà di quella della CFP. L'interfaccia elettrica può supportare un singolo 10Gb/s, oppure un singolo 25Gb/s o anche 50Gb/s. Attraverso le interfacce elettriche 10x10G, 4x25G, 8x25G e 8x50G, è possibile ottenere velocità dei moduli 100G / 200G / 400G.
La dimensione della CFP4 è ridotta alla metà di quella della CFP2. L'interfaccia elettrica supporta singoli 10Gb/s e 25Gb/s e la velocità del modulo di 40G/100G viene raggiunta tramite 4x10Gb/s e 4x25Gb/s. I moduli CFP4 e QSFP sono molto simili, entrambi sono a quattro vie ed entrambi supportano 40G e 100G; la differenza è che i moduli CFP4 hanno funzioni di gestione più potenti e dimensioni maggiori (questo è uno svantaggio per le comunicazioni dati ad alta densità) e possono supportare funzioni più grandi. Consumo energetico, per velocità superiori a 25 Gb / se scenari di trasmissione a lunga distanza (richiede controllo della temperatura TEC, ampio consumo energetico), si possono riflettere i vantaggi dei moduli CFP4 nel consumo energetico e nella dissipazione del calore.
Pertanto, la comunicazione dati a breve distanza è fondamentalmente il mondo di QSFP; per le applicazioni 100G-LR4 su 10 km, CFP4 e QSFP28 sono equamente divisi.
Gli standard della famiglia CFP sono mostrati nella figura seguente: ciascuno standard ha 3 file, di cui “CFPx MSA Hardware Specifi- che Revision” è un file programmatico, che descrive brevemente il concetto del modulo, la gestione del modulo, l'interfaccia elettrica, le dimensioni meccaniche, l'interfaccia ottica, cheat Slots e altre specifiche, gli altri due documenti definiscono dimensioni meccaniche dettagliate.
CFP MSA ha anche due specifiche tecniche pubbliche, PIN Allocation REV.25 specifica la definizione dei pin del modulo e "CFP MSA Management InterfaceSpecific" definisce in dettaglio il controllo di gestione del modulo e le informazioni di registro.
L'interfaccia elettrica ad alta velocità del modulo CFP dipende dall'applicazione e fa riferimento alle specifiche dell'interfaccia elettrica CAUI, XLAUI e CEI-28G/56G in IEEE802.3.
CFP8 è un pacchetto proposto specificatamente per 400G e le sue dimensioni sono equivalenti a CFP2. L'interfaccia elettrica supporta velocità di canale di 25Gb/s e 50Gb/s e raggiunge velocità del modulo di 400G attraverso interfacce elettriche 16x25G o 8×50. CFP8 è solo una proposta, non esiste uno standard ufficiale per il download pubblico.
Il CDFP MSA è stato istituito nel 2013 e lo standard di packaging CDFP rilasciato è stato il primo standard di packaging per moduli ottici 400G. A quel tempo, lo standard dell'interfaccia elettrica era di soli 25 Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), quindi il CDFP creò semplicemente 16 canali e completò la velocità del modulo 400G tramite 16x25G, ed era specificamente destinato a brevi applicazioni con portata inferiore a 2 km.
Se le porte elettriche a 16 vie sono disposte in fila, il volume sarà estremamente enorme, quindi il modulo CDFP ha semplicemente messo insieme due schede PCB e ha utilizzato l'interfaccia MPO16 sulla porta ottica. L'intero modulo sembra particolarmente grasso! In base alla disposizione delle porte ottiche ed elettriche ci sono complessivamente tre dimensioni dei moduli.
L’ultimo standard CDFP è: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ che specifica l’interfaccia elettrica, l’interfaccia di gestione, l’interfaccia ottica, la dimensione del modulo/slot/alloggiamento del modulo CDFP, EMI/ESD contenuto correlato. Oggi PAM4 è così popolare che si stima che questo pacchetto sia molto testato.
L'ultimo standard di packaging che supporta 400G dovrebbe essere QSFP-DD. Questa organizzazione è stata fondata nel febbraio 2016 e ha rilasciato l'ultimo standard "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0" nel settembre 2016. QSFP-DD ha all'incirca le stesse dimensioni di QSFP (solo perché c'è una fila extra di circuiti, un po' più a lungo). La modifica principale consiste nel raddoppiare l'interfaccia elettrica QSFP da quattro a otto e supportare la velocità di canale di 50 Gb / s (8X50 è 400 G). L'interfaccia elettrica QSFP-DD è compatibile con QSFP, ma non viceversa.
Le discussioni di cui sopra riguardano tutti i moduli ottici 100G e 400G. Consideriamo l'accessibile PESC. Sebbene lo standard CSFP più recente siano le “specifiche SFP campact” rilasciate nel 2009, non sono affatto obsolete. Campact significa più compatto dei moduli ottici SFP e anche il numero di canali può essere configurato in modo flessibile. CSFP definisce 3 tipi: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP opzione1 e 2CH campact SFP opzione2.
Packaging tecnologia nera CFP2—ACO
Infine, diamo uno sguardo alla tecnologia nera più avanzata negli standard di packaging dei moduli ottici: CFP2-ACO. È definito principalmente dall'OIF e fa riferimento alle dimensioni meccaniche del CFP2. L'ACO posteriore significa modulo ottico coerente analogico. Consiste principalmente in un laser sintonizzabile a larghezza di linea stretta, un modulatore e un ricevitore coerente. Il DSP (elaborazione del segnale digitale) è posizionato all'esterno del modulo. Questo modulo è incredibile. Con la tecnologia di modulazione DP-QPSK e DP-xQAM, la velocità della singola lunghezza d'onda può facilmente superare i 100 Gb/s e la distanza di trasmissione può superare i 2000 km.