I den optiske kommunikasjonsindustrien er optiske moduler de mest utsatte. De har forskjellige fysiske størrelser, og antall kanaler og overføringshastigheter varierer veldig. Hvordan disse modulene er produsert, hva er deres egenskaper, og alle hemmelighetene er i standarden.
Eldre emballasjestandarder som GBIC, XPAK, X2 og Xenpak vil bli ignorert, og hovedenergien vil bli fokusert på de mer kraftfulle eller nyere standardene, som vil bli evaluert en etter en nedenfor.
SFF Standardization Organization: Standardiseringsorganisasjonen SFF (small form-factor small package) ble etablert i august 1990. Den utviklet opprinnelig 2,5-tommers diskstasjoner og utvidet til andre felt i november 1992. Så langt har SFF blitt den vanligste og mest vellykkede modulstandard innen optisk modulpakking. De optiske modulstandardene formulert av SFF inkluderer hovedsakelig SFP / QSFP / XFP.
SFP-standard
SFP (small form-factor Pluggable), en familie av små formfaktor pluggbare transceivere, hovedsakelig brukt for Ethernet, fiberkanal, Wireless CPRI, SONET: definerer en enkeltkanals SFP-pakke fra 1Gb/s til 28Gb/s som skal være samsvarer med Standard, dens struktur er vist i figuren nedenfor. Først var det et deklarativt dokument, slik som SFF-8402 foreslått SFP28, SFF-8083 foreslått SFP10 (tallet på slutten representerer overføringshastighetsnivået, SFP10 er ofte skrevet som SFP + nå), dette erklæringsdokumentet nevnte hvilke tekniske krav det sitert Disse siterte tekniske kravene utgjør samlet den materielle standarden for denne modulen.
SFP-seriens tekniske spesifikasjoner inkluderer hovedsakelig:
SFF-8432, definerer størrelsen på modulen (hovedsakelig størrelsen på installasjonen), pluggekraften og spesifikasjonen til modulburet.
SFF-8071 definerer kortsporkontakten på HOST-hovedkortet og gullfingertilgangssekvensen til modulens hovedkort.
SFF-8433, definerer flere side-ved-side-modulbur og tekniske spesifikasjoner for EMI-splinter.
SFF-8472, definerer modulminne og diagnostiske administrasjonsspesifikasjoner.
SFF-8431 definerer strømforsyningen, lavhastighets elektriske signaler (kommunikasjonslinjer), høyhastighetssignaler, timing og minnelese- og skrivespesifikasjoner.
Fordi SFP-støttehastigheten blir høyere og høyere, gjelder ikke høyhastighetssignalspesifikasjonen i SFF8431 for SFP16 / 28, så SFF-8431 ble senere delt opp i SFF-8418 og SFF-8419. SFF-8418 definerer spesifikt 10 Gb/s høyhastighets grensesnitt for elektrisk signal. For fysiske grensesnittkrav over 10 Gb/s, se Fibre Channel. SFF-8419 definerer spesifikt annet innhold enn høyhastighetssignaler i SFF-8431, som passer for alle moduler i SFP-serien.
Derfor må SFP-modulstrukturdesignere være kjent med SFP-8431. Hvis du er en person som designer PCB, skriver programvare eller utfører testing, må SFF-8472, SFF-8418 og SFF-8419 være kjent med det.
QSFP-standard
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), en fire-kanals miniatyrisert pluggbar transceiver, hovedsakelig brukt i Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET protokollfamilie: QSFP oppgraderer en enkanals SFP til fire kanaler med et volum på bare It er mer enn doblet. For samme størrelsebryter, er QSFP-svitsjkapasiteten 2,67 ganger SFP. QSFP-protokollen ble opprinnelig definert av INF-8438i, deretter oppgradert til SFF-8436,
og deretter ble SFF-8436 delt i flere deler for definisjon og referanse. Arkitekturen er nå lik SFP:
QSFP tekniske spesifikasjoner inkluderer hovedsakelig:
SFF-8679, definerer høyhastighetssignalet, lavhastighetssignalet, strømforsyningen, tidsspesifikasjonene til modulen, og definerer spesifikasjonene for det optiske grensesnittet og trekkringens farge.
SFF-8636, definerer minneinformasjon, minnelese- og skriveoperasjoner.
SFF-8661, definerer størrelsen på modulen, størrelsen på gullfingeren og spesifikasjonen av modulens innsettings- og fjerningskraft.
SFF-8662 og SFF-8663 definerer buret og kontakten (type A) til QSFP28-modulen.
SFF-8672 og SFF-8683 definerer burene og koblingene (type B) til QSFP28-modulen.
SFF-8682 og SFF-8683 definerer burene og koblingene til QSFP14 og lavere ratemoduler.
Annen tilleggsinformasjon for QSFP kan sees i Infiniband-protokollen. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
XFP-standard
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable modul, der X står for 10 i romertall og brukes hovedsakelig for SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet og fiberkanal) protokollfamilie: XFP Det er en bølgelengdejusterbar modul, som ble opprinnelig definert av XFP MSA og senere sendt til SFF-organisasjonen for publisering. XFP-protokollen inkluderer SFF-8477 og INF-8077.
INF8077-protokollen definerer størrelsen, elektrisk grensesnitt, minneinformasjon, kommunikasjonskontroll og diagnostikk for XFP-modulen (protokollen inkluderer alle aspekter av modulen). SFF-8477 er hovedsakelig optimalisert for kontroll av bølgelengdejustering.
CXP standard
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, hvor C står for 100G, hovedsakelig brukt for Infiniband, fiber channel, Ethernet)-protokollen er hovedsakelig regulert av Infiniband-organisasjonen.
Annex A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) grensesnittspesifikasjon for kabler, aktive kabler og transceivere gir alle aspekter av CXP-spesifikasjoner (kan lastes ned gratis på www.infinibandta.org). I tillegg regulerer SFF-organisasjonen skjoldbur og kortspor for CXP-er med forskjellige hastighetsgrader.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Skjermet Cage / Connector 12-kanals CXP-bur og modulkortspor-spesifikasjon.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Skjermet Cage / Connector (CXP10) 12x10Gb/s CXP-modulbur og modulkortsporspesifikasjoner.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Skjermet Cage / Connector (CXP14) 12x14Gb/s CXP-modulbur og modulkortsporspesifikasjoner.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Skjermet Cage / Connector (CXP28) 12x28Gb/s CXP-modulbur og modulkortsporspesifikasjoner.
microQSFP (miniatyrisert QSFP), en flerdimensjonal protokoll etablert i 2015, er 4 kanaler som QSFP, men størrelsen er bare størrelsen på en SFP-modul, og den støtter 25G og 50G (PAM4-modulasjon) kanalhastigheter. Gjennom utformingen av varmeavledningsfinner på modulhuset har den bedre termisk ytelse. "Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGBAR FIRE KANALER PLUGGBAR SENDER, VERTSKOBLING OG FORMFAKTOR FOR CAGE ASSEMBLY" detaljer mikro-QSFP-spesifikasjonen.
CFP-pakke
Bortsett fra SFP- og QSFP-pakker, bør CFP være den vanligste formen for pakking i optiske moduler. C-en i CFP representerer 100 i romertallsklokken, så CFP er hovedsakelig rettet mot applikasjoner med en hastighet på 100G (inkludert 40G) og over.
CFP-familien inkluderer hovedsakelig CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, hvorav CFP8 fortsatt er på forslagsstadiet.
I motsetning til tilleggstallene 10 og 28 bak QSFP, som representerer hastighetsgraden, representerer tallene bak CFP en ny generasjon, med en mer kompakt størrelse (bortsett fra CFP8) og høyere tetthet.
Da CFP-pakken først ble foreslått, var det teknisk vanskelig å oppnå en enkelt 25Gb/s-hastighet, så den elektriske grensesnitthastigheten til hver CFP ble definert som et 10Gb/s-nivå, og 40G og 40G ble oppnådd gjennom 4x10Gb/s og 10x10Gb / s elektriske grensesnitt. 100G modulhastighet. Størrelsen på CFP-modulen er så stor at den kan legge inn mange funksjoner på hovedkortet i modulen for å fullføre [ASIC (SerDes)]. Når hastigheten til hver optisk bane ikke samsvarer med kretshastigheten, kan du fullføre ratekonverteringen gjennom disse kretsene (Girboks) For eksempel blir den optiske porten 4X25Gb/s konvertert til en elektrisk port 10x10Gb/s.
Størrelsen på CFP2 er bare halvparten av CFP. Det elektriske grensesnittet kan støtte en enkelt 10Gb/s, eller en enkelt 25Gb/s eller til og med 50Gb/s. Gjennom de elektriske grensesnittene 10x10G, 4x25G, 8x25G og 8x50G kan modulhastigheter på 100G / 200G / 400G oppnås.
Størrelsen på CFP4 er redusert til halvparten av CFP2. Det elektriske grensesnittet støtter enkelt 10Gb/s og 25Gb/s, og modulhastigheten på 40G/100G oppnås gjennom 4x10Gb/s og 4x25Gb/s. CFP4- og QSFP-moduler er veldig like, begge er fireveis, og begge støtter 40G og 100G; forskjellen er at CFP4-moduler har kraftigere administrasjonsfunksjoner og større størrelser (dette er en ulempe for datakommunikasjon med høy tetthet), og kan støtte større funksjoner. Strømforbruk, for hastighetsgrader over 25 Gb/s og langdistanseoverføringsscenarier (krever TEC-temperaturkontroll, stort strømforbruk), kan fordelene med CFP4-moduler i strømforbruk og varmespredning reflekteres.
Derfor er kortdistansedatakommunikasjon i utgangspunktet QSFP-verdenen; for 100G-LR4 10 km-applikasjoner er CFP4 og QSFP28 delt likt.
CFP-familiestandardene er vist i følgende figur: hver standard har 3 filer, hvorav "CFPx MSA Hardware Specification Revision" er en programmatisk fil, som kort beskriver modulkonseptet, moduladministrasjon, elektrisk grensesnitt, mekanisk størrelse, optisk grensesnitt, cheat Slots og andre spesifikasjoner, de to andre dokumentene definerer detaljerte mekaniske dimensjoner.
CFP MSA har også to offentlige tekniske spesifikasjoner, PIN Allocation REV.25 spesifiserer modulpinnedefinisjonen, og "CFP MSA Management Interface Specification" definerer moduladministrasjonskontroll og registerinformasjon i detalj.
Det høyhastighets elektriske grensesnittet til CFP-modulen avhenger av applikasjonen, og refererer til CAUI, XLAUI og CEI-28G / 56G elektriske grensesnittspesifikasjoner i IEEE802.3.
CFP8 er en pakke spesielt foreslått for 400G, og størrelsen tilsvarer CFP2. Det elektriske grensesnittet støtter kanalhastigheter på 25Gb/s og 50Gb/s, og oppnår 400G-modulhastigheter gjennom 16x25G eller 8×50 elektriske grensesnitt. CFP8 er bare et forslag, det er ingen offisiell standard for offentlig nedlasting.
CDFP MSA ble etablert i 2013, og CDFP-emballasjestandarden de ga ut var den første 400G optiske modul-pakkestandarden. På den tiden var standarden på det elektriske grensesnittet bare 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), så CDFP laget ganske enkelt 16 kanaler og fullførte 400G-modulhastigheten gjennom 16x25G, og den var spesielt målrettet for kort- rekkevidde på under 2 km.
Hvis de 16-veis elektriske portene er ordnet på rad, vil volumet være ekstremt stort, så CDFP-modulen fikk ganske enkelt to PCB-kort sammen og brukte MPO16-grensesnittet på den optiske porten. Hele modulen ser spesielt fet ut! I henhold til arrangementet av optiske og elektriske porter er det tre modulstørrelser totalt.
Den nyeste CDFP-standarden er: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ som spesifiserer det elektriske grensesnittet, administrasjonsgrensesnittet, optisk grensesnitt, modul/spor/burstørrelse for CDFP-modulen, EMI/ESD relatert innhold. I dag er PAM4 så hot, det anslås at denne pakken er veldig testet.
Den siste emballasjestandarden som støtter 400G bør være QSFP-DD. Denne organisasjonen ble etablert i februar 2016 og ga ut den nyeste standarden "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0" i september 2016. QSFP-DD er omtrent samme størrelse som QSFP (bare fordi det er en ekstra rad med kretser, litt lengre). Kjerneendringen er å doble det elektriske QSFP-grensesnittet fra fire til åtte og støtte 50Gb/s kanalhastighet 8X50 er 400G). Det elektriske grensesnittet QSFP-DD er kompatibelt med QSFP, men ikke omvendt.
Diskusjonene ovenfor er alle 100G og 400G optiske moduler. La oss se på den tilgjengelige CSFP. Selv om den siste CSFP-standarden er "campact SFP-spesifikasjonene" utgitt i 2009, er den ikke utdatert i det hele tatt. Campact betyr mer kompakt enn SFP optiske moduler, og antall kanaler kan også konfigureres fleksibelt. CSFP definerer 3 typer: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 og 2CH campact SFP option2.
Emballasje svart teknologi CFP2—ACO
Til slutt, la oss ta en titt på den mest avanserte svarte teknologien i emballasjestandarder for optiske moduler: CFP2-ACO. Den er hovedsakelig definert av OIF og refererer til de mekaniske dimensjonene til CFP2. Baksiden ACO betyr analog koherent optisk modul. Den består hovedsakelig av en avstembar laser med smal linjebredde, en modulator og en koherent mottaker. DSP (digital signalbehandling) er plassert utenfor modulen. Denne modulen er utrolig. Med DP-QPSK og DP-xQAM modulasjonsteknologi kan enkeltbølgelengdehastigheten lett overstige 100 Gb / s, og overføringsavstanden kan overstige 2000 km.