Na indústria de comunicação óptica, os módulos ópticos são os mais expostos. Eles têm tamanhos físicos diferentes e o número de canais e as taxas de transmissão variam muito. Como esses módulos são produzidos, quais são suas características e todos os segredos estão no padrão.
Padrões de embalagens mais antigos, como GBIC, XPAK, X2 e Xenpak, serão ignorados, e a energia principal será focada nos padrões mais vigorosos ou mais novos, que serão avaliados um por um abaixo.
Organização de padronização SFF: A organização de padronização SFF (small form-factor small package) foi criada em agosto de 1990. Ela inicialmente desenvolveu unidades de disco de 2,5 polegadas e se expandiu para outros campos em novembro de 1992. Até agora, SFF se tornou o mais comum e bem-sucedido padrão de módulo na área de embalagem de módulos ópticos. Os padrões de módulos ópticos formulados pela SFF incluem principalmente SFP/QSFP/XFP.
Padrão SFP
SFP (small form-factor Pluggable), uma família de transceptores conectáveis de fator de forma pequeno, usados principalmente para Ethernet, Fibre Channel, Wireless CPRI, SONET: define um pacote SFP de canal único de 1 Gb/s a 28 Gb/s que deve ser atendeu à Norma, sua estrutura é mostrada na figura abaixo. Primeiro houve um documento declarativo, como SFF-8402 propôs SFP28, SFF-8083 propôs SFP10 (o número no final representa o nível de taxa de transmissão, SFP10 é frequentemente escrito como SFP + agora), este documento de declaração mencionou quais requisitos técnicos ele citados Esses requisitos técnicos citados constituem coletivamente o padrão substantivo para este módulo.
As especificações técnicas da série SFP incluem principalmente:
SFF-8432 define o tamanho do módulo (principalmente o tamanho da instalação), a força de conexão e a especificação da gaiola do módulo.
SFF-8071 define o conector do slot de cartão na placa-mãe HOST e a sequência de acesso do dedo dourado da placa-mãe do módulo.
SFF-8433 define múltiplas gaiolas de módulos lado a lado e especificações técnicas de estilhaços EMI.
SFF-8472, define memória do módulo e especificações de gerenciamento de diagnóstico.
SFF-8431 define a fonte de alimentação, sinais elétricos de baixa velocidade (linhas de comunicação), sinais de alta velocidade, temporização e especificações de leitura e gravação de memória.
Como a taxa de suporte SFP está aumentando cada vez mais, a especificação do sinal de alta velocidade no SFF8431 não se aplica ao SFP16/28, então o SFF-8431 foi posteriormente dividido em SFF-8418 e SFF-8419. SFF-8418 define especificamente os requisitos de interface de sinal elétrico de alta velocidade de 10 Gb/s. Para requisitos de interface física acima de 10 Gb/s, consulte Fibre Channel. SFF-8419 define especificamente conteúdo diferente de sinais de alta velocidade em SFF-8431, que é adequado para todos os módulos da série SFP.
Portanto, os engenheiros de projeto da estrutura do módulo SFP devem estar familiarizados com o SFP-8431. Se você projeta PCBs, escreve software ou realiza testes, SFF-8472, SFF-8418 e SFF-8419 devem estar familiarizados com eles.
Padrão QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), um transceptor plugável miniaturizado de quatro canais, usado principalmente na família de protocolos Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP atualiza um SFP de canal único para quatro canais com um volume de apenas It é mais que duplicado. Para o mesmo tamanhotrocar, a capacidade de comutação QSFP é 2,67 vezes maior que a do SFP. O protocolo QSFP foi originalmente definido pelo INF-8438i, depois atualizado para SFF-8436,
e então o SFF-8436 foi dividido em várias partes para definição e referência. A arquitetura agora é semelhante ao SFP:
As especificações técnicas QSFP incluem principalmente:
SFF-8679, define o sinal de alta velocidade, sinal de baixa velocidade, fonte de alimentação, especificações de temporização do módulo e define a interface óptica e as especificações de cores do anel de tração.
SFF-8636, define informações de memória, operações de leitura e gravação de memória.
SFF-8661, define o tamanho do módulo, o tamanho do dedo de ouro e a especificação da força de inserção e remoção do módulo.
SFF-8662 e SFF-8663 definem a gaiola e o conector (tipo A) do módulo QSFP28.
SFF-8672 e SFF-8683 definem as gaiolas e conectores (tipo B) do módulo QSFP28.
SFF-8682 e SFF-8683 definem as gaiolas e conectores de QSFP14 e módulos de taxa inferior.
Outras informações complementares para QSFP podem ser visualizadas no protocolo Infiniband. (Volume de especificações da arquitetura InfiniBand TM )
Padrão XFP
Família de protocolos XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable, onde X significa 10 em algarismos romanos e é usado principalmente para SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet e Fibre Channel): XFP É um módulo ajustável de comprimento de onda, que foi originalmente definido pela XFP MSA e posteriormente submetido à organização SFF para publicação. O protocolo XFP inclui SFF-8477 e INF-8077.
O protocolo INF8077 define o tamanho, interface elétrica, informações de memória, controle de comunicação e diagnóstico do módulo XFP (o protocolo inclui todos os aspectos do módulo). SFF-8477 é otimizado principalmente para controle de ajuste de comprimento de onda.
Padrão CXP
O protocolo CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable, onde C significa 100G, usado principalmente para Infiniband, Fibre Channel, Ethernet) é regulamentado principalmente pela organização Infiniband.
Anexo A6 Especificação de interface de 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) para cabos, cabos ativos e transceptores fornece todos os aspectos das especificações CXP (pode ser baixado gratuitamente em www.infinibandta.org). Além disso, a organização SFF regulamenta gaiolas de blindagem e slots de cartão para CXPs de diferentes níveis de velocidade.
SFF-8617 Mini Gaiola/Conector Blindado Multilane 12X Gaiola CXP de 12 canais e especificação de slot de placa de módulo.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Gaiola/Conector Blindado (CXP10) 12x10Gb/s Especificações da gaiola do módulo CXP e do slot da placa do módulo.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Gaiola/Conector Blindado (CXP14) 12x14Gb/s Gaiola do módulo CXP e especificações do slot da placa do módulo.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Gaiola/Conector Blindado (CXP28) 12x28Gb/s CXP gaiola do módulo e especificações do slot da placa do módulo.
microQSFP (QSFP miniaturizado), um protocolo multidimensional estabelecido em 2015, tem 4 canais como QSFP, mas o tamanho é apenas o tamanho de um módulo SFP e suporta taxas de canal de 25G e 50G (modulação PAM4). Através do design das aletas de dissipação de calor na carcaça do módulo, ele apresenta melhor desempenho térmico. “Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGABLE TRANSCEPTOR PLUGGÁVEL DE QUATRO CANAIS, CONECTOR HOST E FATOR DE FORMA DE MONTAGEM DE GAIOLA” detalha a especificação micro-QSFP.
Pacote PCP
Exceto para pacotes SFP e QSFP, o CFP deve ser a forma mais comum de empacotamento em módulos ópticos. O C no CFP representa 100 no relógio em algarismos romanos, portanto o CFP destina-se principalmente a aplicações com taxa de 100G (incluindo 40G) e superior.
A família CFP inclui principalmente CFP/CFP2/CFP4/CFP8, dos quais o CFP8 ainda está em fase de proposta.
Ao contrário dos números adicionais 10 e 28 atrás do QSFP, que representam o grau de velocidade, os números atrás do CFP representam uma nova geração, com tamanho mais compacto (exceto CFP8) e maior densidade.
Quando o pacote CFP foi proposto pela primeira vez, era tecnicamente difícil atingir uma taxa única de 25 Gb/s, então a taxa de interface elétrica de cada CFP foi definida como um nível de 10 Gb/s, e 40G e 40G foram alcançados através de 4x10Gb/s e 10x10Gb /s interfaces elétricas. Velocidade do módulo 100G. O tamanho do módulo CFP é tão grande que pode colocar muitas funções da placa-mãe no módulo para completar [ASIC (SerDes)]. Quando a velocidade de cada caminho óptico não corresponde à velocidade do circuito, você pode completar a conversão de taxa através desses circuitos (caixa de engrenagens). Por exemplo, a porta óptica 4X25Gb/s é convertida em uma porta elétrica 10x10Gb/s.
O tamanho do CFP2 é apenas metade do tamanho do CFP. A interface elétrica pode suportar um único 10 Gb/s, ou um único 25 Gb/s ou até 50 Gb/s. Através das interfaces elétricas 10x10G, 4x25G, 8x25G e 8x50G, taxas de módulo 100G/200G/400G podem ser alcançadas.
O tamanho do CFP4 é reduzido para metade do tamanho do CFP2. A interface elétrica suporta 10 Gb/s e 25 Gb/s únicos, e a velocidade do módulo de 40 G/100 G é alcançada através de 4x10 Gb/s e 4x25 Gb/s. Os módulos CFP4 e QSFP são muito semelhantes, ambos têm quatro vias e suportam 40G e 100G; a diferença é que os módulos CFP4 possuem funções de gerenciamento mais poderosas e tamanhos maiores (isso é uma desvantagem para comunicações de dados de alta densidade) e podem suportar funções maiores. Consumo de energia, para níveis de velocidade acima de 25 Gb/s e cenários de transmissão de longa distância (requer controle de temperatura TEC, grande consumo de energia), as vantagens dos módulos CFP4 no consumo de energia e dissipação de calor podem ser refletidas.
Portanto, a comunicação de dados de curta distância é basicamente o mundo do QSFP; para aplicações 100G-LR4 de 10 km, CFP4 e QSFP28 são divididos igualmente.
Os padrões da família CFP são mostrados na figura a seguir: cada padrão possui 3 arquivos, dos quais “CFPx MSA Hardware Specification Revision” é um arquivo programático, que descreve brevemente o conceito do módulo, gerenciamento do módulo, interface elétrica, tamanho mecânico, interface óptica, cheat Slots e outras especificações, os outros dois documentos definem dimensões mecânicas detalhadas.
CFP MSA também possui duas especificações técnicas públicas, PIN Allocation REV.25 especifica a definição do pino do módulo e “CFP MSA Management Interface Specification” define detalhadamente o controle de gerenciamento do módulo e informações de registro.
A interface elétrica de alta velocidade do módulo CFP depende da aplicação e faz referência às especificações de interface elétrica CAUI, XLAUI e CEI-28G/56G no IEEE802.3.
CFP8 é um pacote proposto especificamente para 400G e seu tamanho é equivalente ao CFP2. A interface elétrica suporta velocidades de canal de 25 Gb/s e 50 Gb/s e atinge velocidades de módulo de 400 G por meio de interfaces elétricas 16x25G ou 8×50. CFP8 é apenas uma proposta, não existe um padrão oficial para download público.
O CDFP MSA foi estabelecido em 2013, e o padrão de empacotamento CDFP lançado foi o primeiro padrão de empacotamento de módulo óptico 400G. Naquela época, o padrão da interface elétrica era de apenas 25 Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), então o CDFP simplesmente fez 16 canais e completou a taxa do módulo 400G através de 16x25G, e foi direcionado especificamente para curto- aplicações de alcance abaixo de 2 km.
Se as portas elétricas de 16 vias estiverem dispostas em fila, o volume será extremamente grande, então o módulo CDFP simplesmente juntou duas placas PCB e usou a interface MPO16 na porta óptica. Todo o módulo parece particularmente gordo! De acordo com a disposição das portas ópticas e elétricas, existem três tamanhos de módulos no total.
O padrão CDFP mais recente é: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ que especifica a interface elétrica, interface de gerenciamento, interface óptica, tamanho do módulo/slot/gaiola do módulo CDFP, EMI/ESD conteúdo relacionado. Hoje, o PAM4 está tão quente que estima-se que este pacote seja muito testado.
O padrão de empacotamento mais recente que suporta 400G deve ser QSFP-DD. Esta organização foi criada em fevereiro de 2016 e lançou o padrão mais recente “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″ em setembro de 2016. QSFP-DD tem aproximadamente o mesmo tamanho que QSFP (só porque há uma linha extra de circuitos, um pouco mais longo). A principal mudança é dobrar a interface elétrica QSFP de quatro para oito e suportar taxa de canal de 50 Gb/s (8X50 é 400G). A interface elétrica QSFP-DD é compatível com QSFP, mas não vice-versa.
As discussões acima são todas módulos ópticos de 100G e 400G. Vejamos o CSFP acessível. Embora o padrão CSFP mais recente sejam as “especificações SFP campact” lançadas em 2009, ele não está desatualizado. Campact significa mais compacto que os módulos ópticos SFP, e o número de canais também pode ser configurado de forma flexível. CSFP define 3 tipos: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP opção1 e 2CH campact SFP opção2.
Embalagem com tecnologia preta CFP2—ACO
Finalmente, vamos dar uma olhada na mais avançada tecnologia preta em padrões de embalagem de módulos ópticos: CFP2-ACO. É definido principalmente pela OIF e faz referência às dimensões mecânicas do CFP2. O ACO traseiro significa módulo óptico coerente analógico. Consiste principalmente em um laser sintonizável de largura de linha estreita, um modulador e um receptor coerente. O DSP (processamento digital de sinais) é colocado fora do módulo. Este módulo é incrível. Com a tecnologia de modulação DP-QPSK e DP-xQAM, a taxa de comprimento de onda único pode facilmente exceder 100 Gb / s e a distância de transmissão pode exceder 2.000 km.