光通信業界では、光モジュールが最も注目されています。物理的なサイズが異なり、チャネル数と伝送速度も大きく異なります。これらのモジュールがどのように作成され、どのような特徴があるのか、そしてすべての秘密は標準規格にあります。
GBIC、XPAK、X2、Xenpak などの古いパッケージング標準は無視され、主なエネルギーはより活発な標準またはより新しい標準に集中され、以下で 1 つずつ評価されます。
SFF 標準化団体: SFF (スモール フォーム ファクター スモール パッケージ) 標準化団体は 1990 年 8 月に設立されました。最初は 2.5 インチ ディスク ドライブを開発し、1992 年 11 月に他の分野に拡大しました。これまでのところ、SFF は最も一般的で成功を収めています。光モジュールパッケージング分野におけるモジュール標準。 SFF が策定した光モジュール規格には主に SFP / QSFP / XFP があります。
SFP規格
SFP (スモール フォーム ファクタ プラガブル) は、主にイーサネット、ファイバ チャネル、ワイヤレス CPRI、SONET に使用されるスモール フォーム ファクタ プラガブル トランシーバ ファミリです。1Gb/s から 28Gb/s までのシングル チャネル SFP パッケージを定義します。規格に準拠した構造を下図に示します。まず、SFF-8402 提案 SFP28、SFF-8083 提案 SFP10 などの宣言文書がありました (末尾の数字は伝送速度レベルを表し、SFP10 は現在 SFP + と書かれることが多いです)。この宣言文書には、どの技術要件が記載されているかが記載されています。これらの引用された技術要件は、集合的にこのモジュールの実質的な標準を構成します。
SFP シリーズの技術仕様には主に次のものが含まれます。
SFF-8432 は、モジュールのサイズ (主に設置サイズ)、差し込み力、およびモジュール ケージの仕様を定義します。
SFF-8071 は、HOST マザーボード上のカード スロット コネクタとモジュール マザーボードのゴールド フィンガー アクセス シーケンスを定義します。
SFF-8433 は、複数の並列モジュール ケージと EMI 破片の技術仕様を定義します。
SFF-8472 は、モジュール メモリと診断管理の仕様を定義します。
SFF-8431 は、電源、低速電気信号 (通信線)、高速信号、タイミング、メモリの読み書き仕様を定義します。
SFP サポート率がますます高くなっているため、SFF8431 の高速信号仕様は SFP16 / 28 には適用されないため、SFF-8431 は後に SFF-8418 と SFF-8419 に分割されました。 SFF-8418 は、10Gb/s の高速電気信号インターフェイス要件を具体的に定義しています。 10Gb/秒を超える物理インターフェイス要件については、ファイバー チャネルを参照してください。 SFF-8419 は、SFF-8431 の高速信号以外の内容を特別に定義したもので、すべての SFP シリーズ モジュールに適しています。
したがって、SFP モジュール構造の設計エンジニアは SFP-8431 に精通している必要があります。 PCB を設計したり、ソフトウェアを作成したり、テストを実施したりする人であれば、SFF-8472、SFF-8418、および SFF-8419 に精通しているはずです。
QSFP規格
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) は、主に Infiniband、イーサネット、ファイバ チャネル、OTN、SONET プロトコル ファミリで使用される 4 チャネルの小型プラガブル トランシーバです。QSFP は、わずか 1 チャネルの SFP を 4 チャネルにアップグレードします。 2倍以上になっています。同じサイズの場合スイッチ、QSFP スイッチング容量は SFP の 2.67 倍です。 QSFP プロトコルは元々 INF-8438i によって定義され、その後 SFF-8436 にアップグレードされました。
その後、SFF-8436 は定義と参照のためにいくつかの部分に分割されました。アーキテクチャは SFP に似ています。
QSFP の技術仕様には主に次のものが含まれます。
SFF-8679 は、モジュールの高速信号、低速信号、電源、タイミング仕様を定義し、光インターフェイスとプル リングの色の仕様を定義します。
SFF-8636 は、メモリ情報、メモリの読み取りおよび書き込み操作を定義します。
SFF-8661 は、モジュールのサイズ、ゴールド フィンガーのサイズ、モジュールの挿入力と取り外し力の仕様を定義します。
SFF-8662 および SFF-8663 は、QSFP28 モジュールのケージおよびコネクタ (タイプ A) を定義します。
SFF-8672 および SFF-8683 は、QSFP28 モジュールのケージとコネクタ (タイプ B) を定義します。
SFF-8682 および SFF-8683 は、QSFP14 以下のレートのモジュールのケージとコネクタを定義します。
QSFP に関するその他の補足情報は、Infiniband プロトコルで参照できます。 (InfiniBand TM アーキテクチャ仕様書ボリューム)
XFP規格
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module、X はローマ数字の 10 を表し、主に SONET OC-192、10 ギガビット イーサネット、ファイバ チャネルに使用されます) プロトコル ファミリ: XFP 波長可変モジュールです。元々は XFP MSA によって定義され、その後公開のために SFF 組織に提出されました。 XFP プロトコルには、SFF-8477 および INF-8077 が含まれます。
INF8077 プロトコルは、XFP モジュールのサイズ、電気インターフェイス、メモリ情報、通信制御および診断を定義します (プロトコルにはモジュールのすべての側面が含まれます)。 SFF-8477は主に波長調整制御に最適化されています。
CXPスタンダード
CXP (12x Small Form-factor Pluggable、12 チャネルの Small Pluggable パッケージ、C は 100G を表し、主に Infiniband、ファイバー チャネル、イーサネットに使用される) プロトコルは、主に Infiniband 組織によって規制されています。
付属書 A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor Pluggable (CXP) InterfaceSpec for Cables、Active Cables & Transceivers には、CXP 仕様のあらゆる側面が記載されています (www.infinibandta.org から無料でダウンロードできます)。さらに、SFF 組織は、さまざまなスピード グレードの CXP のシールド ケージとカード スロットを規制しています。
SFF-8617 ミニ マルチレーン 12X シールド ケージ / コネクタ 12 チャンネル CXP ケージおよびモジュール ボード スロット仕様。
SFF-8642 EIA-965 ミニ マルチレーン 10 Gb/s 12X シールド ケージ/コネクタ (CXP10) 12x10Gb/s CXP モジュール ケージおよびモジュール ボード スロットの仕様。
SFF-8647 ミニ マルチレーン 14 Gb/s 12X シールド ケージ/コネクタ (CXP14) 12x14Gb/s CXP モジュール ケージおよびモジュール ボード スロットの仕様。
SFF-8648 ミニ マルチレーン 28 Gb/s 12X シールド ケージ/コネクタ (CXP28) 12x28Gb/s CXP モジュール ケージおよびモジュール ボード スロットの仕様。
2015年に策定された多次元プロトコルであるmicroQSFP（小型QSFP）は、QSFPと同様に4チャネルですが、サイズはSFPモジュール程度で、25Gと50G（PAM4変調）のチャネルレートをサポートしています。モジュールハウジングの放熱フィンの設計により、より優れた熱性能を実現します。 「Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGABLE FOUR CHANNEL PLUGGABLE TRANSCEIVER, HOST CONNECTOR, & CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR」では、micro-QSFP 仕様の詳細を説明しています。
CFPパッケージ
SFP および QSFP パッケージを除いて、CFP は光モジュールの最も一般的なパッケージ形式となります。 CFP の C はローマ数字時計の 100 を表すため、CFP は主に 100G (40G を含む) 以上のレートのアプリケーションを対象としています。
CFP ファミリには主に CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8 が含まれますが、そのうち CFP8 はまだ提案段階にあります。
スピード グレードを表す QSFP の後ろの追加の数字 10 と 28 とは異なり、CFP の後ろの数字は、よりコンパクトなサイズ (CFP8 を除く) と高密度の新世代を表します。
CFP パッケージが最初に提案されたとき、単一の 25Gb/s 速度を達成することは技術的に困難であったため、各 CFP の電気インターフェース速度は 10Gb/s レベルとして定義され、4x10Gb/s と 10x10Gb によって 40G と 40G が達成されました。 /s電気インターフェース。 100G モジュール速度。 CFP モジュールのサイズは非常に大きいため、マザーボード上の多くの機能をモジュールに組み込んで [ASIC (SerDes)] を完成させることができます。 各光パスの速度が回線速度と一致しない場合、これらの回線 (ギア ボックス) を介してレート変換を完了できます。たとえば、光ポート 4X25Gb/s は電気ポート 10x10Gb/s に変換されます。
CFP2 のサイズは CFP の半分しかありません。電気インターフェイスは、単一の 10Gb/s、単一の 25Gb/s、さらには 50Gb/s をサポートできます。 10x10G、4x25G、8x25G、および 8x50G 電気インターフェイスを通じて、100G / 200G / 400G モジュール レートを達成できます。
CFP4 のサイズは CFP2 の半分に縮小されます。電気インターフェースは単一の 10Gb/s および 25Gb/s をサポートし、4x10Gb/s および 4x25Gb/s により 40G/100G のモジュール速度が達成されます。 CFP4 モジュールと QSFP モジュールは非常に似ており、両方とも 4 ウェイであり、両方とも 40G と 100G をサポートします。違いは、CFP4 モジュールはより強力な管理機能とより大きなサイズ (これは高密度データ通信には不利です) を備えており、より大きな機能をサポートできることです。消費電力は、25Gb/sを超えるスピードグレードおよび長距離伝送シナリオ（TEC温度制御が必要、大電力消費）では、消費電力と熱放散におけるCFP4モジュールの利点を反映できます。
したがって、近距離データ通信は基本的にはQSFPの世界になります。 100G-LR4 10km アプリケーションの場合、CFP4 と QSFP28 は均等に分割されます。
CFP ファミリの規格を次の図に示します。各規格には 3 つのファイルがあり、そのうちの「CFPx MSA ハードウェア仕様リビジョン」はプログラム ファイルであり、モジュールの概念、モジュール管理、電気インターフェイス、機械的サイズ、光インターフェイス、スロットとその他の仕様をチートし、他の 2 つの文書で詳細な機械的寸法を定義します。
CFP MSA には 2 つの公開技術仕様もあります。PIN 割り当て REV.25 ではモジュールのピン定義が規定されており、「CFP MSA 管理インターフェイス仕様」ではモジュールの管理制御およびレジスタ情報が詳細に規定されています。
CFP モジュールの高速電気インターフェイスはアプリケーションに応じて異なり、IEEE802.3 の CAUI、XLAUI、および CEI-28G / 56G 電気インターフェイス仕様を参照します。
CFP8は400Gに特化して提案されたパッケージであり、サイズはCFP2と同等です。電気インターフェースは 25Gb/s および 50Gb/s のチャネル速度をサポートし、16x25G または 8x50 電気インターフェースを通じて 400G モジュール速度を達成します。 CFP8 は単なる提案であり、一般にダウンロードできる正式な標準はありません。
CDFP MSA は 2013 年に設立され、彼らが発表した CDFP パッケージング標準は初の 400G 光モジュール パッケージング標準でした。当時、電気インターフェイスの規格はわずか 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR) でした。そのため、CDFP は単純に 16 チャネルを作成し、16x25G を通じて 400G モジュール レートを完了し、特に短距離向けにターゲットとしていました。 2km未満の範囲でのアプリケーション。
16 方向の電気ポートを一列に配置すると、その体積が非常に膨大になるため、CDFP モジュールは単純に 2 枚の PCB ボードを組み合わせて、光ポートの MPO16 インターフェイスを使用しました。モジュール全体が特に太く見えます。光ポートと電気ポートの配置に応じて、合計 3 つのモジュール サイズがあります。
最新の CDFP 規格は「400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0」で、電気インターフェース、管理インターフェース、光インターフェース、CDFP モジュールのモジュール / スロット / ケージ サイズ、EMI / ESD を規定しています。関連コンテンツ。現在、PAM4 は非常に注目されているため、このパッケージは非常にテストされていると推定されます。
400G をサポートする最新のパッケージング規格は QSFP-DD である必要があります。この組織は 2016 年 2 月に設立され、2016 年 9 月に最新規格「QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0」をリリースしました。 QSFP-DD は QSFP とほぼ同じサイズです (回路の列が少し余分にあるため、QSFP-DD は QSFP とほぼ同じサイズです)もっと長い）。 主要な変更点は、QSFP 電気インターフェイスを 4 つから 8 つに倍増し、50Gb/s のチャネル レート (8X50 は 400G) をサポートすることです。 QSFP-DD 電気インターフェイスは QSFP と互換性がありますが、その逆はありません。
上記の説明はすべて 100G および 400G 光モジュールに関するものです。親しみやすい CSFP を見てみましょう。最新のCSFP規格は2009年に発表された「campact SFP仕様書」ですが、まったく古いものではありません。 Campact は SFP 光モジュールよりもコンパクトであり、チャネル数も柔軟に構成できます。 CSFP では、1CH Campact SFP、2CH Campact SFP Option1、2CH Campact SFP Option2 の 3 種類が定義されています。
パッケージングブラックテクノロジー CFP2—ACO
最後に、光モジュールのパッケージング規格における最も先進的なブラック テクノロジである CFP2-ACO を見てみましょう。これは主に OIF によって定義され、CFP2 の機械的寸法を参照します。バックACOとはアナログコヒーレント光モジュールのことです。これは主に、狭い線幅の波長可変レーザー、変調器、およびコヒーレント受信器で構成されます。 DSP (デジタル信号処理) はモジュールの外部に配置されます。このモジュールは素晴らしいです。 DP-QPSK および DP-xQAM 変調技術を使用すると、単一波長レートは 100Gb/s を軽く超え、伝送距離は 2000km を超えることができます。