광통신 산업에서는 광모듈이 가장 많이 노출된다. 물리적 크기가 다르며 채널 수와 전송 속도도 크게 다릅니다. 이러한 모듈이 어떻게 생산되는지, 그 특징은 무엇인지, 모든 비밀은 표준에 담겨 있습니다.
GBIC, XPAK, X2, Xenpak과 같은 이전 패키징 표준은 무시되며, 주요 에너지는 보다 강력하거나 새로운 표준에 집중될 것이며 아래에서 하나씩 평가될 것입니다.
SFF 표준화 조직: SFF(Small Form-Factor Small Package) 표준화 조직은 1990년 8월에 설립되었습니다. 처음에는 2.5인치 디스크 드라이브를 개발하고 1992년 11월에 다른 분야로 확장했습니다. 지금까지 SFF는 가장 일반적이고 성공적인 표준이 되었습니다. 광모듈 패키징 분야의 모듈 표준. SFF가 공식화한 광 모듈 표준에는 주로 SFP/QSFP/XFP가 포함됩니다.
SFP 표준
주로 이더넷, 파이버 채널, 무선 CPRI, SONET에 사용되는 소형 폼 팩터 플러그형 트랜시버 제품군인 SFP(Small Form-Factor Pluggable): 1Gb/s에서 28Gb/s까지의 단일 채널 SFP 패키지를 정의합니다. Standard를 준수하며, 그 구조는 아래 그림과 같습니다. 먼저 SFF-8402가 SFP28을 제안하고, SFF-8083이 SFP10을 제안하는 것과 같은 선언 문서가 있었습니다(끝의 숫자는 전송 속도 수준을 나타내며, SFP10은 현재 SFP +로 쓰여지는 경우가 많습니다). 이 선언 문서에는 어떤 기술 요구 사항이 언급되어 있습니다. 인용 이러한 인용된 기술 요구 사항은 집합적으로 이 모듈의 실질적인 표준을 구성합니다.
SFP 시리즈 기술 사양은 주로 다음과 같습니다.
SFF-8432는 모듈의 크기(주로 설치 크기), 막는 힘, 모듈 케이지의 사양을 정의합니다.
SFF-8071은 HOST 마더보드의 카드 슬롯 커넥터와 모듈 마더보드의 골드 핑거 액세스 순서를 정의합니다.
SFF-8433은 여러 병렬 모듈 케이지와 EMI 파편 기술 사양을 정의합니다.
SFF-8472는 모듈 메모리 및 진단 관리 사양을 정의합니다.
SFF-8431은 전원 공급 장치, 저속 전기 신호(통신선), 고속 신호, 타이밍, 메모리 읽기 및 쓰기 사양을 정의합니다.
SFP 지원률이 점점 높아지고 있기 때문에 SFF8431의 고속 신호 사양이 SFP16/28에는 적용되지 않으므로 SFF-8431은 나중에 SFF-8418과 SFF-8419로 분할되었습니다. SFF-8418은 10Gb/s 고속 전기 신호 인터페이스 요구 사항을 구체적으로 정의합니다. 10Gb/s 이상의 물리적 인터페이스 요구 사항은 파이버 채널을 참조하세요. SFF-8419는 모든 SFP 시리즈 모듈에 적합한 SFF-8431에서 고속 신호 이외의 내용을 구체적으로 정의합니다.
따라서 SFP 모듈 구조 설계 엔지니어는 SFP-8431에 익숙해야 합니다. PCB를 설계하거나 소프트웨어를 작성하거나 테스트를 수행하는 사람이라면 SFF-8472, SFF-8418, SFF-8419를 숙지해야 합니다.
QSFP 표준
Infiniband, 이더넷, 파이버 채널, OTN, SONET 프로토콜 제품군에서 주로 사용되는 4채널 소형 플러그형 트랜시버인 QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable): QSFP는 단일 채널 SFP를 4채널로 업그레이드합니다. 두 배 이상입니다. 같은 사이즈의 경우스위치, QSFP 스위칭 용량은 SFP의 2.67배입니다. QSFP 프로토콜은 원래 INF-8438i에 의해 정의된 후 SFF-8436으로 업그레이드되었습니다.
그런 다음 SFF-8436은 정의 및 참조를 위해 여러 부분으로 분할되었습니다. 이제 아키텍처는 SFP와 유사합니다.
QSFP 기술 사양은 주로 다음과 같습니다.
SFF-8679는 모듈의 고속 신호, 저속 신호, 전원 공급 장치, 타이밍 사양을 정의하고 광학 인터페이스 및 풀 링 색상 사양을 정의합니다.
SFF-8636은 메모리 정보, 메모리 읽기 및 쓰기 작업을 정의합니다.
SFF-8661은 모듈의 크기, 골드 핑거의 크기, 모듈의 삽입 및 제거력 사양을 정의합니다.
SFF-8662 및 SFF-8663은 QSFP28 모듈의 케이지와 커넥터(유형 A)를 정의합니다.
SFF-8672 및 SFF-8683은 QSFP28 모듈의 케이지와 커넥터(유형 B)를 정의합니다.
SFF-8682 및 SFF-8683은 QSFP14 이하 속도 모듈의 케이지 및 커넥터를 정의합니다.
QSFP에 대한 기타 보충 정보는 Infiniband 프로토콜에서 볼 수 있습니다. (InfiniBand TM Architecture사양량)
XFP 표준
XFP(10Gb/s Small Form Factor Pluggable 모듈, 여기서 X는 로마 숫자로 10을 나타내며 주로 SONET OC-192, 10기가비트 이더넷 및 파이버 채널에 사용됨) 프로토콜 제품군: XFP 파장 조정이 가능한 모듈입니다. 원래 XFP MSA에 의해 정의되었으며 나중에 출판을 위해 SFF 조직에 제출되었습니다. XFP 프로토콜에는 SFF-8477 및 INF-8077이 포함됩니다.
INF8077 프로토콜은 XFP 모듈의 크기, 전기 인터페이스, 메모리 정보, 통신 제어 및 진단을 정의합니다(프로토콜에는 모듈의 모든 측면이 포함됩니다). SFF-8477은 주로 파장 조정 제어에 최적화되어 있습니다.
CXP 표준
CXP(12x 소형 폼팩터 플러그형, 12채널 소형 플러그형 패키지, 여기서 C는 100G를 의미하며 주로 Infiniband, 파이버 채널, 이더넷에 사용됨) 프로토콜은 주로 Infiniband 조직에서 규제합니다.
케이블, 활성 케이블 및 트랜시버에 대한 Annex A6 120Gb/s 12x 소형 폼 팩터 플러그형(CXP) 인터페이스 사양은 CXP 사양의 모든 측면을 제공합니다(www.infinibandta.org에서 무료로 다운로드할 수 있음). 또한 SFF 조직은 다양한 속도 등급의 CXP에 대한 쉴드 케이지와 카드 슬롯을 규제합니다.
SFF-8617 미니 다중 레인 12X 차폐 케이지/커넥터 12채널 CXP 케이지 및 모듈 보드 슬롯 사양입니다.
SFF-8642 EIA-965 미니 멀티레인 10Gb/s 12X 차폐 케이지/커넥터(CXP10) 12x10Gb/s CXP 모듈 케이지 및 모듈 보드 슬롯 사양입니다.
SFF-8647 미니 멀티레인 14Gb/s 12X 차폐 케이지/커넥터(CXP14) 12x14Gb/s CXP 모듈 케이지 및 모듈 보드 슬롯 사양입니다.
SFF-8648 미니 멀티레인 28Gb/s 12X 차폐 케이지/커넥터(CXP28) 12x28Gb/s CXP 모듈 케이지 및 모듈 보드 슬롯 사양입니다.
2015년에 확립된 다차원 프로토콜인 microQSFP(miniaturized QSFP)는 QSFP와 마찬가지로 4채널이지만 크기는 SFP 모듈 크기에 불과하며 25G 및 50G(PAM4 변조) 채널 속도를 지원합니다. 모듈 하우징의 방열 핀 설계를 통해 더 나은 열 성능을 제공합니다. "마이크로 쿼드 소형 폼 팩터 플러그형 4채널 플러그형 트랜시버, 호스트 커넥터 및 케이지 어셈블리 폼 팩터"에서 마이크로 QSFP 사양을 자세히 설명합니다.
CFP 패키지
SFP 및 QSFP 패키지를 제외하고 CFP는 광학 모듈 패키징의 가장 일반적인 형태입니다. CFP의 C는 로마 숫자 시계의 100을 나타내므로 CFP는 주로 100G(40G 포함) 이상의 속도를 갖는 애플리케이션을 대상으로 합니다.
CFP 제품군에는 주로 CFP/CFP2/CFP4/CFP8이 포함되며, 그 중 CFP8은 아직 제안 단계에 있습니다.
속도 등급을 나타내는 QSFP 뒤의 추가 숫자 10과 28과 달리 CFP 뒤의 숫자는 더 컴팩트한 크기(CFP8 제외)와 더 높은 밀도를 갖춘 새로운 세대를 나타냅니다.
CFP 패키지가 처음 제안되었을 때는 25Gb/s 단일 속도를 구현하는 것이 기술적으로 어려워서 각 CFP의 전기적 인터페이스 속도를 10Gb/s 수준으로 정의했고, 4x10Gb/s와 10x10Gb를 통해 40G와 40G를 구현했습니다. /s 전기 인터페이스. 100G 모듈 속도. CFP 모듈의 크기는 마더보드에 있는 많은 기능을 모듈에 담아 [ASIC(SerDes)]을 완성할 수 있을 만큼 크기가 크다. 각 광 경로의 속도가 회로 속도와 일치하지 않는 경우 이러한 회로(기어박스)를 통해 속도 변환을 완료할 수 있습니다. 예를 들어 광 포트 4X25Gb/s가 전기 포트 10x10Gb/s로 변환됩니다.
CFP2의 크기는 CFP의 절반에 불과합니다. 전기 인터페이스는 단일 10Gb/s, 단일 25Gb/s 또는 심지어 50Gb/s까지 지원할 수 있습니다. 10x10G, 4x25G, 8x25G 및 8x50G 전기 인터페이스를 통해 100G/200G/400G 모듈 속도를 달성할 수 있습니다.
CFP4의 크기는 CFP2의 절반으로 줄어듭니다. 전기적 인터페이스는 단일 10Gb/s 및 25Gb/s를 지원하며, 4x10Gb/s 및 4x25Gb/s를 통해 40G/100G의 모듈 속도를 달성합니다. CFP4와 QSFP 모듈은 매우 유사하며 둘 다 4방향이며 둘 다 40G와 100G를 지원합니다. 차이점은 CFP4 모듈이 더 강력한 관리 기능과 더 큰 크기(고밀도 데이터 통신의 단점)를 가지며 더 큰 기능을 지원할 수 있다는 것입니다. 전력 소비량은 25Gb/s 이상의 속도 등급 및 장거리 전송 시나리오(TEC 온도 제어, 큰 전력 소비 필요)의 경우 전력 소비 및 열 방출 측면에서 CFP4 모듈의 장점을 반영할 수 있습니다.
따라서 근거리 데이터 통신은 기본적으로 QSFP의 세계입니다. 100G-LR4 10km 애플리케이션의 경우 CFP4와 QSFP28이 동일하게 나뉩니다.
CFP 제품군 표준은 다음 그림에 표시됩니다. 각 표준에는 3개의 파일이 있으며, 그 중 "CFPx MSA 하드웨어 사양 개정"은 모듈 개념, 모듈 관리, 전기 인터페이스, 기계 크기, 광학 인터페이스를 간략하게 설명하는 프로그래밍 파일입니다. 치트 슬롯 및 기타 사양, 다른 두 문서는 자세한 기계적 치수를 정의합니다.
CFP MSA에는 두 가지 공개 기술 사양도 있습니다. PIN 할당 REV.25는 모듈 핀 정의를 지정하고 "CFP MSA 관리 인터페이스 사양"은 모듈 관리 제어 및 레지스터 정보를 자세히 정의합니다.
CFP 모듈의 고속 전기 인터페이스는 애플리케이션에 따라 다르며 IEEE802.3의 CAUI, XLAUI 및 CEI-28G/56G 전기 인터페이스 사양을 참조합니다.
CFP8은 400G용으로 특별히 제안된 패키지로 크기는 CFP2와 동일합니다. 전기 인터페이스는 25Gb/s 및 50Gb/s의 채널 속도를 지원하고 16x25G 또는 8x50 전기 인터페이스를 통해 400G 모듈 속도를 달성합니다. CFP8은 제안일 뿐이며 공개 다운로드에 대한 공식 표준은 없습니다.
CDFP MSA는 2013년에 제정되었으며, 그들이 발표한 CDFP 패키징 표준은 최초의 400G 광모듈 패키징 표준이었습니다. 당시 전기적 인터페이스의 표준은 25Gb/s(OIF-CEI-28G-VSR)에 불과했기 때문에 CDFP는 간단하게 16채널을 만들고, 16x25G를 통해 400G 모듈 속도를 완성했으며, 특별히 Short-Channel을 타겟으로 삼았습니다. 2km 이하의 범위 적용.
16방향 전기 포트를 일렬로 배열하면 부피가 엄청나게 커지므로 CDFP 모듈은 단순히 두 개의 PCB 보드를 함께 구성하고 광 포트에 MPO16 인터페이스를 사용했습니다. 전체 모듈이 특히 뚱뚱해 보입니다! 광학 및 전기 포트의 배열에 따라 총 세 가지 모듈 크기가 있습니다.
최신 CDFP 표준은 CDFP 모듈의 전기 인터페이스, 관리 인터페이스, 광학 인터페이스, 모듈/슬롯/케이지 크기, EMI/ESD를 지정하는 "400Gb/s(16 X 25GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0"입니다. 관련 내용. 오늘날 PAM4는 매우 뜨거워서 이 패키지가 매우 테스트된 것으로 추정됩니다.
400G를 지원하는 최신 패키징 표준은 QSFP-DD입니다. 이 조직은 2016년 2월에 설립되었으며 2016년 9월에 최신 표준 "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0"을 발표했습니다. QSFP-DD는 QSFP와 크기가 거의 같습니다(회로 행이 추가되어 있기 때문에 약간의 차이가 있습니다). 더 길게). 핵심 변경 사항은 QSFP 전기 인터페이스를 4개에서 8개로 두 배 늘리고 50Gb/s 채널 속도(8X50은 400G)를 지원하는 것입니다. QSFP-DD 전기 인터페이스는 QSFP와 호환되지만 그 반대는 아닙니다.
위의 논의는 모두 100G 및 400G 광 모듈입니다. 접근 가능한 CSFP를 살펴보겠습니다. 최신 CSFP 표준은 2009년에 발표된 'campact SFP 사양'이지만 전혀 뒤떨어지지 않습니다. Campact는 SFP 광모듈보다 컴팩트하며, 채널 수도 유연하게 구성할 수 있다는 의미입니다. CSFP는 1CH Campact SFP, 2CH Campact SFP 옵션1, 2CH Campact SFP 옵션2의 3가지 유형을 정의합니다.
패키징 블랙 기술 CFP2—ACO
마지막으로 광모듈 패키징 표준에서 가장 앞선 블랙 기술인 CFP2-ACO를 살펴보겠습니다. 주로 OIF에 의해 정의되며 CFP2의 기계적 치수를 참조합니다. 후면 ACO는 아날로그 일관성 광 모듈을 의미합니다. 주로 선폭이 좁은 가변 레이저, 변조기 및 간섭성 수신기로 구성됩니다. DSP(디지털 신호 처리)는 모듈 외부에 배치됩니다. 이 모듈은 정말 놀랍습니다. DP-QPSK 및 DP-xQAM 변조 기술을 사용하면 단일 파장 속도가 100Gb/s를 쉽게 초과할 수 있으며 전송 거리는 2000km를 초과할 수 있습니다.