В индустрии оптической связи наиболее уязвимы оптические модули. Они имеют разные физические размеры, а количество каналов и скорость передачи сильно различаются. Как производятся эти модули, каковы их характеристики и все секреты – в стандарте.
Старые стандарты упаковки, такие как GBIC, XPAK, X2 и Xenpak, будут игнорироваться, а основная энергия будет сосредоточена на более энергичных или новых стандартах, которые будут рассмотрены один за другим ниже.
Организация по стандартизации SFF: Организация по стандартизации SFF (малый форм-фактор, малый корпус) была создана в августе 1990 года. Первоначально она разработала 2,5-дюймовые дисководы и распространилась на другие области в ноябре 1992 года. На сегодняшний день SFF стал наиболее распространенным и успешным. модульный стандарт в области упаковки оптических модулей. Стандарты оптических модулей, сформулированные SFF, в основном включают SFP/QSFP/XFP.
Стандарт SFP
SFP (подключаемый модуль малого форм-фактора), семейство подключаемых приемопередатчиков малого форм-фактора, в основном используемых для Ethernet, оптоволоконных каналов, беспроводного CPRI, SONET: определяет одноканальный пакет SFP от 1 Гбит/с до 28 Гбит/с, который должен быть соответствует стандарту, его структура показана на рисунке ниже. Сначала был декларативный документ, например, SFF-8402 предлагал SFP28, SFF-8083 предлагал SFP10 (число в конце представляет уровень скорости передачи, SFP10 сейчас часто пишется как SFP+), в этом декларационном документе указывалось, какие технические требования он процитированный Эти приведенные технические требования в совокупности составляют основной стандарт для этого модуля.
Технические характеристики серии SFP в основном включают:
SFF-8432 определяет размер модуля (в основном размер установки), силу заглушки и характеристики каркаса модуля.
SFF-8071 определяет разъем слота карты на материнской плате HOST и последовательность доступа с золотым пальцем на материнской плате модуля.
SFF-8433 определяет несколько расположенных рядом модулей и технические характеристики осколков электромагнитных помех.
SFF-8472 определяет характеристики памяти модуля и управления диагностикой.
SFF-8431 определяет источник питания, низкоскоростные электрические сигналы (линии связи), высокоскоростные сигналы, синхронизацию, а также характеристики чтения и записи памяти.
Поскольку уровень поддержки SFP становится все выше и выше, спецификация высокоскоростного сигнала в SFF8431 не применима к SFP16/28, поэтому SFF-8431 позже был разделен на SFF-8418 и SFF-8419. SFF-8418 специально определяет требования к высокоскоростному интерфейсу электрических сигналов 10 Гбит/с. Требования к физическому интерфейсу выше 10 Гбит/с см. в разделе Fibre Channel. SFF-8419 специально определяет контент, отличный от высокоскоростных сигналов, в SFF-8431, который подходит для всех модулей серии SFP.
Поэтому инженеры-проектировщики структуры модулей SFP должны быть знакомы с SFP-8431. Если вы проектируете печатные платы, пишете программное обеспечение или проводите тестирование, SFF-8472, SFF-8418 и SFF-8419 должны быть с ним знакомы.
стандарт КСФП
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), четырехканальный миниатюрный подключаемый трансивер, в основном используемый в семействе протоколов Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP обновляет одноканальный SFP до четырех каналов с объемом только It. составляет более чем вдвое. Для того же размеравыключатель, коммутационная способность QSFP в 2,67 раза выше, чем у SFP. Протокол QSFP изначально был определен INF-8438i, затем обновлен до SFF-8436.
а затем SFF-8436 был разделен на несколько частей для определения и справки. Архитектура теперь похожа на SFP:
Технические характеристики QSFP в основном включают:
SFF-8679 определяет высокоскоростной сигнал, низкоскоростной сигнал, источник питания, характеристики синхронизации модуля, а также определяет характеристики оптического интерфейса и цвета вытяжного кольца.
SFF-8636 определяет информацию о памяти, операции чтения и записи памяти.
SFF-8661 определяет размер модуля, размер золотого пальца и характеристики силы вставки и удаления модуля.
SFF-8662 и SFF-8663 определяют клетку и разъем (тип A) модуля QSFP28.
SFF-8672 и SFF-8683 определяют клетки и разъемы (тип B) модуля QSFP28.
SFF-8682 и SFF-8683 определяют клетки и разъемы модулей QSFP14 и ниже.
Другую дополнительную информацию о QSFP можно просмотреть в протоколе Infiniband. (Том технических характеристик архитектуры InfiniBand TM)
стандарт XFP
XFP (подключаемый модуль малого форм-фактора 10 Гбит/с, где X означает 10 римскими цифрами и в основном используется для SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet и оптоволоконного канала) Семейство протоколов: XFP. Это модуль с настраиваемой длиной волны, который первоначально был определен XFP MSA, а затем отправлен в организацию SFF для публикации. Протокол XFP включает SFF-8477 и INF-8077.
Протокол INF8077 определяет размер, электрический интерфейс, информацию о памяти, управление связью и диагностику модуля XFP (протокол включает все аспекты модуля). SFF-8477 в основном оптимизирован для управления регулировкой длины волны.
Стандарт CXP
Протокол CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-канальный небольшой подключаемый пакет, где C означает 100G, в основном используется для Infiniband, оптоволоконного канала, Ethernet) в основном регулируется организацией Infiniband.
Приложение A6 12-кратный подключаемый интерфейс малого форм-фактора (CXP), 120 Гбит/с. Спецификация для кабелей, активных кабелей и трансиверов содержит все аспекты спецификаций CXP (можно бесплатно загрузить на сайте www.infinibandta.org). Кроме того, организация SFF регламентирует щитки и слоты для плат для CXP разных скоростей.
SFF-8617 Миниатюрная многоканальная экранированная клетка 12X/разъем 12-канальная клетка CXP и спецификация слота для платы модуля.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Гбит/с 12X Экранированная клетка/разъем (CXP10) 12x10 Гбит/с Характеристики отсека модуля CXP и слота на плате модуля.
SFF-8647 Mini Multilane, 14 Гбит/с, 12X, экранированная клетка/разъем (CXP14) 12x14 Гбит/с, характеристики корпуса модуля CXP и слота на плате модуля.
SFF-8648 Mini Multilane, 28 Гбит/с, 12X, экранированная клетка/разъем (CXP28) 12x28 Гбит/с, характеристики корпуса модуля CXP и слота на плате модуля.
microQSFP (миниатюрный QSFP), многомерный протокол, созданный в 2015 году, имеет 4 канала, как и QSFP, но его размер равен только размеру модуля SFP и поддерживает скорости каналов 25G и 50G (модуляция PAM4). Благодаря конструкции ребер для отвода тепла на корпусе модуля он имеет лучшие тепловые характеристики. «СЪЕМНЫЙ ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНЫЙ ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ТРАНСИВЕР МАЛОГО ФОРМ-ФАКТОРА Micro QUAD, ГОСТОВОЙ РАЗЪЕМ И ФОРМ-ФАКТОР УЗЛА КОРПУСА» подробно описывает спецификацию micro-QSFP.
пакет CFP
За исключением корпусов SFP и QSFP, CFP должен быть наиболее распространенной формой упаковки оптических модулей. Буква C в CFP соответствует 100 в римской системе счисления, поэтому CFP в основном предназначен для приложений со скоростью 100G (включая 40G) и выше.
Семейство CFP в основном включает CFP/CFP2/CFP4/CFP8, из которых CFP8 все еще находится на стадии предложения.
В отличие от дополнительных цифр 10 и 28 за QSFP, которые обозначают класс скорости, цифры за CFP представляют новое поколение с более компактным размером (за исключением CFP8) и более высокой плотностью.
Когда пакет CFP был впервые предложен, было технически сложно достичь единой скорости 25 Гбит/с, поэтому скорость электрического интерфейса каждого CFP определялась как уровень 10 Гбит/с, а 40G и 40G достигались за счет 4x10Gb/s и 10x10Gb. / с электрические интерфейсы. Скорость модуля 100G. Размер модуля CFP настолько велик, что он может поместить в модуль множество функций материнской платы для завершения [ASIC (SerDes)]. Когда скорость каждого оптического пути не соответствует скорости цепи, вы можете завершить преобразование скорости с помощью этих цепей (коробка передач). Например, оптический порт 4X25 Гбит/с преобразуется в электрический порт 10x10 Гбит/с.
Размер CFP2 составляет лишь половину размера CFP. Электрический интерфейс может поддерживать одну скорость 10 Гбит/с, одну 25 Гбит/с или даже 50 Гбит/с. Благодаря электрическим интерфейсам 10x10G, 4x25G, 8x25G и 8x50G можно достичь скорости модулей 100G/200G/400G.
Размер CFP4 уменьшен вдвое по сравнению с CFP2. Электрический интерфейс поддерживает одиночные скорости 10 Гбит/с и 25 Гбит/с, а скорость модуля 40 Гбит/с достигается за счет 4x10 Гбит/с и 4x25 Гбит/с. Модули CFP4 и QSFP очень похожи, оба являются четырехсторонними и поддерживают 40G и 100G; разница в том, что модули CFP4 имеют более мощные функции управления и большие размеры (это недостаток для передачи данных с высокой плотностью передачи данных) и могут поддерживать более крупные функции. Потребляемая мощность для скоростей выше 25 Гбит/с и сценариев передачи на большие расстояния (требуется контроль температуры TEC, большое энергопотребление) могут быть отражены преимущества модулей CFP4 в энергопотреблении и рассеивании тепла.
Таким образом, передача данных на короткие расстояния – это, по сути, мир QSFP; для приложений 100G-LR4 на расстояние 10 км CFP4 и QSFP28 делятся поровну.
Стандарты семейства CFP показаны на следующем рисунке: каждый стандарт имеет 3 файла, из которых «Редакция спецификации оборудования CFPx MSA» представляет собой программный файл, в котором кратко описывается концепция модуля, управление модулем, электрический интерфейс, механический размер, оптический интерфейс, обманные слоты и другие спецификации, два других документа определяют подробные механические размеры.
CFP MSA также имеет две общедоступные технические спецификации: PIN-код REV.25 определяет определение контактов модуля, а «Спецификация интерфейса управления CFP MSA» подробно определяет управление модулем и информацию о регистрах.
Высокоскоростной электрический интерфейс модуля CFP зависит от приложения и ссылается на спецификации электрического интерфейса CAUI, XLAUI и CEI-28G/56G в стандарте IEEE802.3.
CFP8 — это пакет, специально предложенный для 400G, его размер эквивалентен CFP2. Электрический интерфейс поддерживает скорости каналов 25 Гбит/с и 50 Гбит/с и обеспечивает скорость модуля 400G через электрические интерфейсы 16x25G или 8x50. CFP8 — это всего лишь предложение, официального стандарта для публичной загрузки не существует.
CDFP MSA была создана в 2013 году, и выпущенный ею стандарт упаковки CDFP стал первым стандартом упаковки оптических модулей 400G. В то время стандарт электрического интерфейса составлял всего 25 Гбит/с (OIF-CEI-28G-VSR), поэтому CDFP просто делал 16 каналов и завершал скорость модуля 400G через 16x25G, и он был специально предназначен для коротких сетей. диапазон применения ниже 2 км.
Если 16-контактные электрические порты расположены в ряд, объем будет чрезвычайно огромным, поэтому модуль CDFP просто соединил две печатные платы и использовал интерфейс MPO16 на оптическом порту. Весь модуль выглядит особенно толстым! В зависимости от расположения оптических и электрических портов всего существует три размера модулей.
Последний стандарт CDFP: «400 Гбит/с (16 X 25 ГБ/с) ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ТРАНСИВЕР Версия 3.0», который определяет электрический интерфейс, интерфейс управления, оптический интерфейс, размер модуля / слота / клетки модуля CDFP, EMI / ESD. связанный контент. Сегодня PAM4 настолько популярен, что, по оценкам, этот пакет очень протестирован.
Последним стандартом упаковки, поддерживающим 400G, должен быть QSFP-DD. Эта организация была создана в феврале 2016 года и выпустила последний стандарт «QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0» в сентябре 2016 года. QSFP-DD примерно того же размера, что и QSFP (просто потому, что есть дополнительный ряд цепей, немного дольше). Основное изменение заключается в удвоении электрического интерфейса QSFP с четырех до восьми и поддержке скорости канала 50 Гбит / с (8X50 — 400G). Электрический интерфейс QSFP-DD совместим с QSFP, но не наоборот.
Все приведенные выше обсуждения относятся к оптическим модулям 100G и 400G. Давайте посмотрим на доступный CSFP. Хотя последним стандартом CSFP являются «спецификации Campact SFP», выпущенные в 2009 году, он вовсе не устарел. Campact означает более компактный, чем оптические модули SFP, а также возможность гибкой настройки количества каналов. CSFP определяет 3 типа: 1CH Campact SFP, 2CH Campact SFP, опция 1 и 2CH Campact SFP, опция 2.
Упаковка черного цвета по технологии CFP2—ACO
Наконец, давайте взглянем на самую передовую технологию черного цвета в стандартах упаковки оптических модулей: CFP2-ACO. В основном он определяется OIF и ссылается на механические размеры CFP2. Задний ACO означает аналоговый когерентный оптический модуль. В основном он состоит из перестраиваемого лазера с узкой шириной линии, модулятора и когерентного приемника. DSP (цифровая обработка сигналов) вынесен за пределы модуля. Этот модуль невероятен. Благодаря технологии модуляции DP-QPSK и DP-xQAM скорость передачи данных на одной длине волны может легко превысить 100 Гбит/с, а расстояние передачи может превысить 2000 км.