In de optische communicatie-industrie zijn optische modules het meest blootgesteld. Ze hebben verschillende fysieke afmetingen en het aantal kanalen en transmissiesnelheden variëren enorm. Hoe deze modules worden geproduceerd, wat zijn hun kenmerken en alle geheimen zitten in de standaard.
Oudere verpakkingsstandaarden zoals GBIC, XPAK, X2 en Xenpak zullen worden genegeerd, en de meeste energie zal worden gericht op de krachtigere of nieuwere standaarden, die hieronder één voor één zullen worden geëvalueerd.
SFF-standaardisatieorganisatie: De SFF-standaardisatieorganisatie (small form-factor small package) werd in augustus 1990 opgericht. Aanvankelijk ontwikkelde deze organisatie 2,5-inch schijfstations en breidde deze in november 1992 uit naar andere terreinen. Tot nu toe is SFF de meest voorkomende en succesvolle organisatie geworden. modulestandaard op het gebied van optische moduleverpakkingen. De door SFF geformuleerde optische modulestandaarden omvatten voornamelijk SFP / QSFP / XFP.
SFP-standaard
SFP (small form-factor Pluggable), een familie van plug-in transceivers met kleine vormfactor, voornamelijk gebruikt voor Ethernet, fiber channel, Wireless CPRI, SONET: definieert een single-channel SFP-pakket van 1Gb/s tot 28Gb/s dat zou moeten zijn voldeed aan de norm, de structuur ervan wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Eerst was er een declaratief document, zoals SFF-8402 voorgesteld SFP28, SFF-8083 voorgesteld SFP10 (het getal aan het einde vertegenwoordigt het transmissiesnelheidsniveau, SFP10 wordt nu vaak geschreven als SFP +), dit declaratiedocument vermeldde welke technische vereisten het geciteerd Deze genoemde technische eisen vormen samen de inhoudelijke norm voor deze module.
De technische specificaties van de SFP-serie omvatten voornamelijk:
SFF-8432 definieert de grootte van de module (voornamelijk de grootte van de installatie), de aansluitkracht en de specificatie van de modulekooi.
SFF-8071 definieert de kaartsleufconnector op het HOST-moederbord en de gouden vingertoegangsvolgorde van het modulemoederbord.
SFF-8433, definieert meerdere naast elkaar geplaatste modulekooien en technische specificaties voor EMI-granaatscherven.
SFF-8472, definieert specificaties voor modulegeheugen en diagnostisch beheer.
SFF-8431 definieert de voeding, elektrische signalen op lage snelheid (communicatielijnen), signalen op hoge snelheid, timing en geheugenlees- en schrijfspecificaties.
Omdat de SFP-ondersteuning steeds hoger wordt, is de hogesnelheidssignaalspecificatie in SFF8431 niet van toepassing op SFP16/28, dus werd SFF-8431 later opgesplitst in SFF-8418 en SFF-8419. SFF-8418 definieert specifiek 10Gb/s hogesnelheidsvereisten voor elektrische signaalinterfaces. Voor fysieke interfacevereisten boven 10Gb/s raadpleegt u Fibre Channel. SFF-8419 definieert specifiek andere inhoud dan hogesnelheidssignalen in SFF-8431, die geschikt is voor alle modules uit de SFP-serie.
Daarom moeten SFP-modulestructuurontwerpers bekend zijn met SFP-8431. Als u een persoon bent die PCB's ontwerpt, software schrijft of tests uitvoert, moeten SFF-8472, SFF-8418 en SFF-8419 ermee bekend zijn.
QSFP-standaard
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), een vierkanaals geminiaturiseerde plug-in transceiver, voornamelijk gebruikt in Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET-protocolfamilie: QSFP upgradet een enkelkanaals SFP naar vier kanalen met een volume van slechts is meer dan verdubbeld. Voor dezelfde maatschakelaar, is de QSFP-schakelcapaciteit 2,67 maal die van SFP. Het QSFP-protocol werd oorspronkelijk gedefinieerd door INF-8438i en vervolgens geüpgraded naar SFF-8436.
en vervolgens werd SFF-8436 in verschillende delen opgesplitst voor definitie en referentie. De architectuur is nu vergelijkbaar met SFP:
De technische specificaties van QSFP omvatten voornamelijk:
SFF-8679, definieert het hogesnelheidssignaal, het lagesnelheidssignaal, de voeding, de timingspecificaties van de module, en definieert de optische interface en de kleurspecificaties van de trekring.
SFF-8636, definieert geheugeninformatie en geheugenlees- en schrijfbewerkingen.
SFF-8661 definieert de grootte van de module, de grootte van de gouden vinger en de specificatie van de kracht voor het inbrengen en verwijderen van de module.
SFF-8662 en SFF-8663 definiëren de kooi en connector (type A) van de QSFP28-module.
SFF-8672 en SFF-8683 definiëren de kooien en connectoren (type B) van de QSFP28-module.
SFF-8682 en SFF-8683 definiëren de kooien en connectoren van QSFP14 en modules onder de snelheid.
Andere aanvullende informatie voor QSFP kan worden bekeken in het Infiniband-protocol. (InfiniBandTM-architectuurspecificatievolume)
XFP-standaard
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module, waarbij X staat voor 10 in Romeinse cijfers en voornamelijk wordt gebruikt voor SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet en fiber channel) protocolfamilie: XFP Het is een golflengte-afstembare module, die werd oorspronkelijk gedefinieerd door de XFP MSA en later voor publicatie ingediend bij de SFF-organisatie. Het XFP-protocol omvat SFF-8477 en INF-8077.
Het INF8077-protocol definieert de grootte, elektrische interface, geheugeninformatie, communicatiecontrole en diagnostiek van de XFP-module (het protocol omvat alle aspecten van de module). SFF-8477 is voornamelijk geoptimaliseerd voor controle van de golflengte-aanpassing.
CXP-standaard
Het CXP-protocol (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, waarbij C staat voor 100G, voornamelijk gebruikt voor Infiniband, fiber channel, Ethernet) wordt voornamelijk gereguleerd door de Infiniband-organisatie.
Annex A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) InterfaceSpecificatie voor kabels, actieve kabels en transceivers biedt alle aspecten van CXP-specificaties (gratis te downloaden op www.infinibandta.org). Bovendien regelt de SFF-organisatie schildkooien en kaartsleuven voor CXP's met verschillende snelheidsklassen.
SFF-8617 Mini Multilane 12X afgeschermde kooi / connector 12-kanaals CXP-kooi en modulekaartsleufspecificatie.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X afgeschermde kooi/connector (CXP10) 12x10Gb/s CXP-modulekooi en modulekaartsleufspecificaties.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X afgeschermde kooi/connector (CXP14) 12x14Gb/s CXP-modulekooi en modulekaartsleufspecificaties.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X afgeschermde kooi/connector (CXP28) 12x28Gb/s CXP-modulekooi en modulekaartsleufspecificaties.
microQSFP (geminiaturiseerde QSFP), een multidimensionaal protocol dat in 2015 werd opgericht, bestaat uit 4 kanalen, net als QSFP, maar de grootte is slechts zo groot als een SFP-module en ondersteunt kanaalsnelheden van 25G en 50G (PAM4-modulatie). Door het ontwerp van warmteafvoervinnen op de modulebehuizing heeft deze betere thermische prestaties. “Micro QUAD KLEINE VORM-FACTOR INSTEEKBARE VIER-KANAALS INSTEEKBARE TRANSCEIVER, HOST-CONNECTOR, & KOOI-ASSEMBLAGE VORMFACTOR” beschrijft de micro-QSFP-specificatie.
CFP-pakket
Met uitzondering van SFP- en QSFP-pakketten zou CFP de meest voorkomende vorm van verpakking in optische modules moeten zijn. De C in het CFP vertegenwoordigt 100 in de klok met Romeinse cijfers, dus het CFP is vooral gericht op toepassingen met een snelheid van 100G (inclusief 40G) en hoger.
De CFP-familie omvat voornamelijk CFP/CFP2/CFP4/CFP8, waarvan CFP8 zich nog in de voorstelfase bevindt.
In tegenstelling tot de extra nummers 10 en 28 achter de QSFP, die de snelheidsklasse vertegenwoordigen, vertegenwoordigen de nummers achter de CFP een nieuwe generatie, met een compacter formaat (behalve CFP8) en een hogere dichtheid.
Toen het CFP-pakket voor het eerst werd voorgesteld, was het technisch moeilijk om één enkele snelheid van 25Gb/s te bereiken, dus werd de elektrische interfacesnelheid van elke CFP gedefinieerd als een niveau van 10Gb/s, en 40G en 40G werden bereikt via 4x10Gb/s en 10x10Gb / s elektrische interfaces. 100G modulesnelheid. De grootte van de CFP-module is zo groot dat er veel functies op het moederbord in de module kunnen worden geplaatst om [ASIC (SerDes)] te voltooien. Wanneer de snelheid van elk optisch pad niet overeenkomt met de circuitsnelheid, kunt u de snelheidsconversie voltooien via deze circuits (versnellingsbak). De optische poort 4X25Gb/s wordt bijvoorbeeld omgezet in een elektrische poort 10x10Gb/s.
De omvang van CFP2 is slechts de helft van die van CFP. De elektrische interface kan een enkele 10Gb/s, of een enkele 25Gb/s of zelfs 50Gb/s ondersteunen. Via de elektrische interfaces 10x10G, 4x25G, 8x25G en 8x50G kunnen modulesnelheden van 100G / 200G / 400G worden bereikt.
De omvang van CFP4 is teruggebracht tot de helft van die van CFP2. De elektrische interface ondersteunt enkele 10Gb/s en 25Gb/s, en de modulesnelheid van 40G/100G wordt bereikt via 4x10Gb/s en 4x25Gb/s. CFP4- en QSFP-modules lijken erg op elkaar, beide zijn vierwegs en ondersteunen beide 40G en 100G; het verschil is dat CFP4-modules krachtigere beheerfuncties en grotere afmetingen hebben (dit is een nadeel voor datacommunicatie met hoge dichtheid) en grotere functies kunnen ondersteunen. Stroomverbruik, voor snelheidsgraden boven 25Gb/s en transmissiescenario's over lange afstanden (vereist TEC-temperatuurregeling, groot stroomverbruik), kunnen de voordelen van CFP4-modules op het gebied van energieverbruik en warmteafvoer worden weerspiegeld.
Daarom is datacommunicatie over korte afstand in feite de wereld van QSFP; voor 100G-LR4-toepassingen van 10 km zijn CFP4 en QSFP28 gelijk verdeeld.
De CFP-familiestandaarden worden weergegeven in de volgende afbeelding: elke standaard heeft 3 bestanden, waarvan “CFPx MSA Hardware Specification Revision” een programmatisch bestand is, dat een korte beschrijving geeft van het moduleconcept, modulebeheer, elektrische interface, mechanische grootte, optische interface, cheat Slots en andere specificaties, de andere twee documenten definiëren gedetailleerde mechanische afmetingen.
CFP MSA heeft ook twee openbare technische specificaties: PIN Allocation REV.25 specificeert de pindefinitie van de module, en “CFP MSA Management Interface Specification” definieert de modulebeheercontrole en registerinformatie in detail.
De snelle elektrische interface van de CFP-module is afhankelijk van de toepassing en verwijst naar de CAUI-, XLAUI- en CEI-28G / 56G elektrische interfacespecificaties in de IEEE802.3.
CFP8 is een pakket dat specifiek is voorgesteld voor 400G, en de omvang ervan is gelijk aan CFP2. De elektrische interface ondersteunt kanaalsnelheden van 25Gb/s en 50Gb/s, en bereikt modulesnelheden van 400G via 16x25G of 8×50 elektrische interfaces. CFP8 is slechts een voorstel, er is geen officiële standaard voor openbare download.
De CDFP MSA werd opgericht in 2013 en de CDFP-verpakkingsstandaard die ze uitbrachten was de eerste verpakkingsstandaard voor 400G optische modules. Destijds was de standaard van de elektrische interface slechts 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), dus de CDFP maakte eenvoudigweg 16 kanalen en voltooide de 400G-modulesnelheid tot en met 16x25G, en was specifiek bedoeld voor korte- bereik toepassingen onder 2 km.
Als de 16-weg elektrische poorten op een rij worden geplaatst, zal het volume extreem groot zijn, dus de CDFP-module heeft eenvoudigweg twee printplaten bij elkaar gezet en de MPO16-interface op de optische poort gebruikt. De hele module ziet er bijzonder dik uit! Afhankelijk van de opstelling van optische en elektrische poorten zijn er in totaal drie modulegroottes.
De nieuwste CDFP-standaard is: “400 Gb / s (16 X 25 GB / s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ die de elektrische interface, beheerinterface, optische interface, module / slot / kooigrootte van de CDFP-module, EMI / ESD specificeert gerelateerde inhoud. Tegenwoordig is PAM4 zo populair dat dit pakket naar schatting zeer getest is.
De nieuwste verpakkingsstandaard die 400G ondersteunt, zou QSFP-DD moeten zijn. Deze organisatie is opgericht in februari 2016 en heeft in september 2016 de nieuwste standaard “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0” uitgebracht. QSFP-DD is ongeveer even groot als QSFP (alleen omdat er een extra rij circuits is, een klein beetje langer). De belangrijkste verandering is het verdubbelen van de elektrische QSFP-interface van vier naar acht en het ondersteunen van een kanaalsnelheid van 50 Gb / s (8X50 is 400G). De elektrische interface QSFP-DD is compatibel met QSFP, maar niet andersom.
De bovenstaande discussies zijn allemaal 100G en 400G optische modules. Laten we eens kijken naar het benaderbare GBVB. Hoewel de nieuwste CSFP-standaard de “campact SFP-specificaties” zijn die in 2009 zijn uitgebracht, is deze helemaal niet verouderd. Campact betekent compacter dan optische SFP-modules, en ook het aantal kanalen kan flexibel worden geconfigureerd. CSFP definieert 3 typen: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP optie1 en 2CH campact SFP optie2.
Verpakking zwarte technologie CFP2-ACO
Laten we tot slot eens kijken naar de meest geavanceerde zwarte technologie op het gebied van verpakkingsstandaarden voor optische modules: CFP2-ACO. Het wordt voornamelijk gedefinieerd door OIF en verwijst naar de mechanische afmetingen van CFP2. De achterkant ACO betekent analoge coherente optische module. Het bestaat hoofdzakelijk uit een afstembare laser met smalle lijnbreedte, een modulator en een coherente ontvanger. De DSP (digitale signaalverwerking) wordt buiten de module geplaatst. Deze module is ongelooflijk. Met DP-QPSK- en DP-xQAM-modulatietechnologie kan de snelheid van één golflengte gemakkelijk hoger zijn dan 100 Gb / s, en de transmissieafstand kan groter zijn dan 2000 km.