W branży komunikacji optycznej najbardziej narażone są moduły optyczne. Mają różne rozmiary fizyczne, a liczba kanałów i szybkości transmisji znacznie się różnią. Jak powstają te moduły, jaka jest ich charakterystyka i wszystkie tajemnice kryje się w standardzie.
Starsze standardy opakowań, takie jak GBIC, XPAK, X2 i Xenpak, zostaną zignorowane, a główna energia zostanie skupiona na bardziej rygorystycznych lub nowszych standardach, które zostaną ocenione jeden po drugim poniżej.
Organizacja normalizacyjna SFF: Organizacja normalizacyjna SFF (small form-factor small package) została utworzona w sierpniu 1990 r. Początkowo opracowywała 2,5-calowe dyski twarde, a w listopadzie 1992 r. rozszerzyła swoją działalność na inne dziedziny. Jak dotąd SFF stała się najpopularniejszym i odnoszącym największe sukcesy standard modułowy w zakresie pakowania modułów optycznych. Standardy modułów optycznych opracowane przez SFF obejmują głównie SFP / QSFP / XFP.
Standard SFP
SFP (small form-factor Pluggable), rodzina małych, podłączanych transceiverów, używanych głównie w sieciach Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: definiuje jednokanałowy pakiet SFP od 1 Gb/s do 28 Gb/s, który powinien być zgodny z Normą, jego budowę pokazano na poniższym rysunku. Najpierw był dokument deklaratywny, taki jak SFF-8402 zaproponował SFP28, SFF-8083 zaproponował SFP10 (liczba na końcu oznacza poziom szybkości transmisji, SFP10 jest obecnie często zapisywany jako SFP +), w tym dokumencie deklaracji wspomniano, jakie wymagania techniczne ma cytowane Wymienione wymagania techniczne łącznie stanowią normę merytoryczną dla tego modułu.
Specyfikacje techniczne serii SFP obejmują głównie:
SFF-8432, określa wielkość modułu (głównie wielkość instalacji), siłę wtykania oraz specyfikację klatki modułu.
SFF-8071 definiuje złącze gniazda karty na płycie głównej HOST i sekwencję dostępu ze złotym palcem na płycie głównej modułu.
SFF-8433 definiuje wiele klatek modułowych umieszczonych obok siebie i specyfikacje techniczne odłamków EMI.
SFF-8472 definiuje pamięć modułu i specyfikacje zarządzania diagnostyką.
SFF-8431 definiuje zasilanie, sygnały elektryczne o niskiej prędkości (linie komunikacyjne), sygnały o dużej prędkości, taktowanie oraz specyfikacje odczytu i zapisu pamięci.
Ponieważ szybkość obsługi SFP jest coraz wyższa, specyfikacja szybkiego sygnału w SFF8431 nie ma zastosowania do SFP16/28, więc SFF-8431 został później podzielony na SFF-8418 i SFF-8419. SFF-8418 szczegółowo definiuje wymagania dotyczące interfejsu sygnału elektrycznego o szybkości 10 Gb/s. Aby zapoznać się z wymaganiami dotyczącymi interfejsu fizycznego powyżej 10 Gb/s, zobacz Fibre Channel. SFF-8419 szczegółowo definiuje zawartość inną niż szybkie sygnały w SFF-8431, która jest odpowiednia dla wszystkich modułów serii SFP.
Dlatego inżynierowie zajmujący się projektowaniem struktury modułów SFP muszą znać SFP-8431. Jeśli jesteś osobą, która projektuje płytki PCB, pisze oprogramowanie lub przeprowadza testy, SFF-8472, SFF-8418 i SFF-8419 muszą się z tym zapoznać.
Standard QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), czterokanałowy zminiaturyzowany transceiver z wtyczką, używany głównie w rodzinie protokołów Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP aktualizuje jednokanałowy SFP do czterech kanałów o objętości tylko It jest ponad dwukrotnie większa. Dla tego samego rozmiaruprzełącznik, zdolność przełączania QSFP jest 2,67 razy większa niż SFP. Protokół QSFP został pierwotnie zdefiniowany w INF-8438i, a następnie zaktualizowany do SFF-8436,
a następnie SFF-8436 podzielono na kilka części w celu zdefiniowania i odniesienia. Architektura jest teraz podobna do SFP:
Specyfikacje techniczne QSFP obejmują głównie:
SFF-8679 definiuje sygnał o dużej prędkości, sygnał o niskiej prędkości, zasilanie, specyfikacje czasowe modułu oraz określa specyfikacje interfejsu optycznego i koloru pierścienia pociągowego.
SFF-8636, definiuje informacje o pamięci, operacje odczytu i zapisu pamięci.
SFF-8661, określa wielkość modułu, wielkość złotego palca oraz specyfikację siły wkładania i wyjmowania modułu.
SFF-8662 i SFF-8663 definiują klatkę i złącze (typ A) modułu QSFP28.
SFF-8672 i SFF-8683 definiują klatki i złącza (typ B) modułu QSFP28.
SFF-8682 i SFF-8683 definiują klatki i złącza modułów QSFP14 i niższych.
Inne informacje uzupełniające dotyczące QSFP można wyświetlić w protokole Infiniband. (Tom specyfikacji architektury InfiniBand TM)
Standard XFP
XFP (moduł wtykowy Small Form Factor 10 Gb/s, gdzie X oznacza 10 cyframi rzymskimi i jest używany głównie w rodzinie protokołów SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet i kanale światłowodowym): XFP Jest to moduł z możliwością przestrajania długości fali, który został pierwotnie zdefiniowany przez XFP MSA, a później przesłany do organizacji SFF w celu publikacji. Protokół XFP obejmuje SFF-8477 i INF-8077.
Protokół INF8077 definiuje rozmiar, interfejs elektryczny, informacje o pamięci, kontrolę komunikacji i diagnostykę modułu XFP (protokół obejmuje wszystkie aspekty modułu). SFF-8477 jest zoptymalizowany głównie pod kątem regulacji regulacji długości fali.
Standard CXP
Protokół CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, gdzie C oznacza 100G, używany głównie w Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) jest regulowany głównie przez organizację Infiniband.
Załącznik A6 120 Gb/s 12x Interfejs wtykowy Small Form-Factor (CXP) Specyfikacja kabli, kabli aktywnych i nadajników-odbiorników zawiera wszystkie aspekty specyfikacji CXP (można pobrać bezpłatnie pod adresem www.infinibandta.org). Ponadto organizacja SFF reguluje klatki osłonowe i gniazda kart dla CXP o różnych klasach prędkości.
SFF-8617 Mini Multilane 12X ekranowana klatka / złącze Specyfikacja 12-kanałowej klatki CXP i gniazda płyty modułu.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Ekranowana klatka / złącze (CXP10) 12x10 Gb/s CXP Specyfikacja klatki modułu i gniazda płyty modułu.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X ekranowana klatka/złącze (CXP14) 12x14Gb/s CXP specyfikacja klatki modułowej i gniazda płyty modułu.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X ekranowana klatka/złącze (CXP28) 12x28Gb/s CXP specyfikacja klatki modułowej i gniazda płyty modułu.
microQSFP (zminiaturyzowany QSFP), wielowymiarowy protokół ustanowiony w 2015 roku, składa się z 4 kanałów, takich jak QSFP, ale jego rozmiar jest tylko wielkości modułu SFP i obsługuje szybkości kanałów 25G i 50G (modulacja PAM4). Dzięki konstrukcji żeberek rozpraszających ciepło na obudowie modułu ma lepszą wydajność cieplną. „Micro QUAD MAŁY, WTYCZKOWY, CZTEROKANAŁOWY WTYCZKOWY TRANSCEIVER, ZŁĄCZE HOSTA I FORMA MONTAŻU W KLATCE” szczegółowo opisuje specyfikację micro-QSFP.
Pakiet WPR
Z wyjątkiem opakowań SFP i QSFP, najpowszechniejszą formą pakowania modułów optycznych powinna być CFP. Litera C w CFP oznacza 100 w zegarze z cyframi rzymskimi, dlatego CFP jest przeznaczony głównie do aplikacji o szybkości 100G (w tym 40G) i wyższej.
Rodzina CFP obejmuje głównie CFP/CFP2/CFP4/CFP8, z czego CFP8 jest wciąż na etapie propozycji.
W przeciwieństwie do dodatkowych liczb 10 i 28 za QSFP, które reprezentują stopień prędkości, liczby za CFP reprezentują nową generację, o bardziej kompaktowych rozmiarach (z wyjątkiem CFP8) i większej gęstości.
Kiedy po raz pierwszy zaproponowano pakiet CFP, osiągnięcie pojedynczej szybkości 25 Gb/s było technicznie trudne, dlatego szybkość interfejsu elektrycznego każdego CFP zdefiniowano jako poziom 10 Gb/s, a 40G i 40G osiągnięto poprzez 4x10Gb/s i 10x10Gb / s interfejsy elektryczne. Szybkość modułu 100G. Rozmiar modułu CFP jest tak duży, że można w nim umieścić wiele funkcji na płycie głównej, aby uzupełnić [ASIC (SerDes)]. Gdy prędkość każdej ścieżki optycznej nie jest zgodna z szybkością obwodu, można dokończyć konwersję szybkości za pośrednictwem tych obwodów (Gear Box). Przykładowo port optyczny 4X25Gb/s jest konwertowany na port elektryczny 10x10Gb/s.
Rozmiar CFP2 jest tylko o połowę mniejszy niż CFP. Interfejs elektryczny może obsługiwać pojedyncze 10 Gb/s, pojedyncze 25 Gb/s lub nawet 50 Gb/s. Dzięki interfejsom elektrycznym 10x10G, 4x25G, 8x25G i 8x50G można osiągnąć szybkości modułu 100G / 200G / 400G.
Rozmiar CFP4 jest zmniejszony o połowę w stosunku do CFP2. Interfejs elektryczny obsługuje pojedyncze prędkości 10Gb/s i 25Gb/s, a prędkość modułu 40G/100G osiągana jest poprzez 4x10Gb/s i 4x25Gb/s. Moduły CFP4 i QSFP są bardzo podobne, oba są czterokierunkowe i oba obsługują 40G i 100G; różnica polega na tym, że moduły CFP4 mają mocniejsze funkcje zarządzania i większe rozmiary (jest to wada w przypadku transmisji danych o dużej gęstości) i mogą obsługiwać większe funkcje. Pobór mocy, w przypadku prędkości powyżej 25 Gb/s i scenariuszy transmisji na duże odległości (wymaga kontroli temperatury TEC, duży pobór mocy), można odzwierciedlić zalety modułów CFP4 w zakresie zużycia energii i rozpraszania ciepła.
Dlatego transmisja danych na małe odległości to w zasadzie świat QSFP; dla zastosowań 100G-LR4 10 km, CFP4 i QSFP28 są równo podzielone.
Standardy rodziny CFP przedstawiono na poniższym rysunku: każdy standard ma 3 pliki, z których „CFPx MSA Hardware Revision” to plik programowy, który w skrócie opisuje koncepcję modułu, zarządzanie modułami, interfejs elektryczny, rozmiar mechaniczny, interfejs optyczny, oszukiwać Sloty i inne specyfikacje, pozostałe dwa dokumenty definiują szczegółowe wymiary mechaniczne.
CFP MSA ma również dwie publiczne specyfikacje techniczne, przydział PIN REV.25 określa definicję pinów modułu, a „Specyfikacja interfejsu zarządzania CFP MSA” szczegółowo definiuje kontrolę zarządzania modułem i informacje rejestracyjne.
Szybki interfejs elektryczny modułu CFP zależy od zastosowania i odpowiada specyfikacjom interfejsu elektrycznego CAUI, XLAUI i CEI-28G/56G w normie IEEE802.3.
CFP8 to pakiet specjalnie zaproponowany dla 400G, a jego rozmiar odpowiada CFP2. Interfejs elektryczny obsługuje prędkości kanałów 25 Gb/s i 50 Gb/s i osiąga prędkości modułu 400 Gb poprzez interfejsy elektryczne 16x25G lub 8x50. CFP8 to tylko propozycja, nie ma oficjalnego standardu publicznego pobierania.
CDFP MSA powstało w 2013 roku, a wydany przez nich standard pakowania CDFP był pierwszym standardem pakowania modułów optycznych 400G. W tamtym czasie standard interfejsu elektrycznego wynosił tylko 25 Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), więc CDFP po prostu utworzył 16 kanałów i ukończył prędkość modułu 400G do 16x25G i był specjalnie przeznaczony do krótkich- zasięg zastosowań poniżej 2 km.
Jeśli 16-kierunkowe porty elektryczne zostaną ułożone w rzędzie, głośność będzie niezwykle duża, więc moduł CDFP po prostu złożył dwie płytki PCB i wykorzystał interfejs MPO16 na porcie optycznym. Cały moduł wygląda szczególnie grubo! W zależności od rozmieszczenia portów optycznych i elektrycznych, dostępne są łącznie trzy wielkości modułów.
Najnowszy standard CDFP to: „400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″, który określa interfejs elektryczny, interfejs zarządzania, interfejs optyczny, rozmiar modułu/slotu/klatki modułu CDFP, EMI/ESD powiązane treści. Dzisiaj PAM4 jest tak gorący, że szacuje się, że ten pakiet jest bardzo przetestowany.
Najnowszym standardem pakowania obsługującym 400G powinien być QSFP-DD. Organizacja ta została założona w lutym 2016 r. i we wrześniu 2016 r. wydała najnowszy standard „QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0”. QSFP-DD ma mniej więcej taki sam rozmiar jak QSFP (tylko dlatego, że jest tam dodatkowy rząd obwodów, trochę dłużej). Podstawową zmianą jest podwojenie interfejsu elektrycznego QSFP z czterech do ośmiu i obsługa szybkości kanału 50 Gb/s 8X50 wynoszącej 400 G). Interfejs elektryczny QSFP-DD jest kompatybilny z QSFP, ale nie odwrotnie.
Powyższe dyskusje dotyczą wszystkich modułów optycznych 100G i 400G. Spójrzmy na przystępny CSFP. Chociaż najnowszym standardem CSFP są „specyfikacje Campact SFP” wydane w 2009 roku, wcale nie są one przestarzałe. Campact oznacza bardziej kompaktowe niż moduły optyczne SFP, a liczbę kanałów można również elastycznie konfigurować. CSFP definiuje 3 typy: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP opcja 1 i 2CH campact SFP opcja 2.
Opakowania w technologii czarnej CFP2 – ACO
Na koniec rzućmy okiem na najbardziej zaawansowaną technologię czerni w standardach pakowania modułów optycznych: CFP2-ACO. Jest on definiowany głównie przez OIF i odnosi się do wymiarów mechanicznych CFP2. Tylny ACO oznacza analogowy, koherentny moduł optyczny. Składa się głównie z przestrajalnego lasera o wąskiej szerokości linii, modulatora i spójnego odbiornika. Na zewnątrz modułu umieszczono procesor DSP (cyfrowe przetwarzanie sygnału). Ten moduł jest niesamowity. Dzięki technologii modulacji DP-QPSK i DP-xQAM szybkość pojedynczej długości fali może z łatwością przekroczyć 100 Gb/s, a odległość transmisji może przekroczyć 2000 km.