V industriji optičnih komunikacij so najbolj izpostavljeni optični moduli. Imajo različne fizične velikosti, število kanalov in hitrosti prenosa pa se zelo razlikujejo. Kako so ti moduli proizvedeni, kakšne so njihove značilnosti in vse skrivnosti so v standardu.
Starejši standardi embalaže, kot so GBIC, XPAK, X2 in Xenpak, bodo prezrti, glavna energija pa bo usmerjena v močnejše ali novejše standarde, ki bodo enega za drugim ocenjeni spodaj.
Organizacija za standardizacijo SFF: Organizacija za standardizacijo SFF (small form-factor small package) je bila ustanovljena avgusta 1990. Sprva je razvila 2,5-palčne diskovne pogone in se novembra 1992 razširila na druga področja. Doslej je SFF postal najbolj pogost in uspešen modulski standard na področju pakiranja optičnih modulov. Standardi optičnih modulov, ki jih je oblikoval SFF, vključujejo predvsem SFP / QSFP / XFP.
standard SFP
SFP (small form-factor Pluggable), družina vtičnih sprejemnikov majhne oblike, ki se večinoma uporabljajo za Ethernet, optični kanal, brezžični CPRI, SONET: opredeljuje enokanalni paket SFP od 1 Gb/s do 28 Gb/s, ki naj bi bil v skladu s standardom, njegova struktura je prikazana na spodnji sliki. Najprej je bil deklarativni dokument, kot je SFF-8402 predlagal SFP28, SFF-8083 predlagal SFP10 (številka na koncu predstavlja raven hitrosti prenosa, SFP10 je zdaj pogosto zapisan kot SFP +), ta deklaracijski dokument je omenil, katere tehnične zahteve je citirano Te navedene tehnične zahteve skupaj sestavljajo vsebinski standard za ta modul.
Tehnične specifikacije serije SFP vključujejo predvsem:
SFF-8432, določa velikost modula (predvsem velikost namestitve), silo zamašitve in specifikacijo kletke modula.
SFF-8071 definira konektor reže za kartico na matični plošči HOST in zaporedje dostopa z zlatim prstom matične plošče modula.
SFF-8433, opredeljuje več kletk modulov drug ob drugem in tehnične specifikacije za šrapnele EMI.
SFF-8472, definira pomnilnik modula in specifikacije upravljanja diagnostike.
SFF-8431 opredeljuje napajanje, nizke hitrosti električnih signalov (komunikacijske linije), visoke hitrosti signalov, časovni razpored ter specifikacije za branje in pisanje v pomnilnik.
Ker stopnja podpore SFP postaja vedno višja, specifikacija signala visoke hitrosti v SFF8431 ne velja za SFP16 / 28, zato je bil SFF-8431 kasneje razdeljen na SFF-8418 in SFF-8419. SFF-8418 posebej opredeljuje zahteve za vmesnik visoke hitrosti električnega signala 10 Gb/s. Za zahteve fizičnega vmesnika nad 10 Gb/s glejte Fibre Channel. SFF-8419 posebej definira vsebino, razen signalov visoke hitrosti, v SFF-8431, ki je primerna za vse module serije SFP.
Zato morajo inženirji za načrtovanje strukture modula SFP poznati SFP-8431. Če ste oseba, ki načrtuje tiskana vezja, piše programsko opremo ali izvaja testiranje, morate SFF-8472, SFF-8418 in SFF-8419 poznati.
standard QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), štirikanalni miniaturiziran vtični oddajnik-sprejemnik, ki se večinoma uporablja v družini protokolov Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP nadgradi enokanalni SFP na štiri kanale z glasnostjo samo It je več kot podvojen. Za enako velikoststikalo, je preklopna zmogljivost QSFP 2,67-krat večja od SFP. Protokol QSFP je bil prvotno definiran z INF-8438i, nato nadgrajen na SFF-8436,
in nato je bil SFF-8436 razdeljen na več delov za definicijo in referenco. Arhitektura je zdaj podobna SFP:
Tehnične specifikacije QSFP vključujejo predvsem:
SFF-8679 določa specifikacije za signal visoke hitrosti, signal nizke hitrosti, napajanje, časovne specifikacije modula ter določa specifikacije barve optičnega vmesnika in vlečnega obroča.
SFF-8636, definira informacije o pomnilniku, operacije branja in pisanja pomnilnika.
SFF-8661, določa velikost modula, velikost zlatega prsta in specifikacijo sile vstavljanja in odstranjevanja modula.
SFF-8662 in SFF-8663 določata kletko in priključek (tip A) modula QSFP28.
SFF-8672 in SFF-8683 določata kletke in priključke (tip B) modula QSFP28.
SFF-8682 in SFF-8683 določata kletke in konektorje modulov QSFP14 in nižjih hitrosti.
Druge dodatne informacije za QSFP si lahko ogledate v protokolu Infiniband. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
standard XFP
Družina protokolov XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable module, kjer X pomeni 10 v rimskih številkah in se večinoma uporablja za SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet in optični kanal): XFP Je modul, nastavljiv po valovni dolžini, ki je prvotno definiral XFP MSA in pozneje predložen organizaciji SFF za objavo. Protokol XFP vključuje SFF-8477 in INF-8077.
Protokol INF8077 določa velikost, električni vmesnik, informacije o pomnilniku, komunikacijski nadzor in diagnostiko modula XFP (protokol vključuje vse vidike modula). SFF-8477 je v glavnem optimiziran za nadzor prilagajanja valovne dolžine.
Standard CXP
Protokol CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-kanalni majhen vtični paket, kjer C pomeni 100G, uporablja se predvsem za Infiniband, optični kanal, Ethernet) v glavnem ureja organizacija Infiniband.
Priloga A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) Interface Specification for Cables, Active Cables & Transceivers zagotavlja vse vidike specifikacij CXP (lahko jih brezplačno prenesete na www.infinibandta.org). Poleg tega organizacija SFF ureja ščitne kletke in reže za kartice za CXP različnih stopenj hitrosti.
SFF-8617 Mini Multilane 12X oklopljena kletka/konektor, 12-kanalna kletka CXP in specifikacija reže za modulno ploščo.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X oklopljena kletka/konektor (CXP10) 12x10Gb/s CXP kletka modula in specifikacije reže za ploščo modula.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X oklopljena kletka/konektor (CXP14) 12x14Gb/s CXP kletka modula in specifikacije reže za ploščo modula.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X oklopljena kletka/konektor (CXP28) 12x28Gb/s CXP kletka modula in specifikacije reže za ploščo modula.
microQSFP (miniaturizirani QSFP), večdimenzionalni protokol, vzpostavljen leta 2015, je 4-kanalni kot QSFP, vendar je velikost le velikost modula SFP in podpira hitrosti kanalov 25G in 50G (modulacija PAM4). Zaradi zasnove reber za odvajanje toplote na ohišju modula ima boljšo toplotno zmogljivost. ŠTIRIKANALNI PRIKLJUČLJIV ODDAJNO-SPREJEM-SPREJEM-SPREJEM-SPREJEM-SPREJEM-SPREJEM MAJHNE OBLIKE MAJHNE OBLIKE Micro QUAD, FAKTOR OBLIKE SESTAVLJANJA GOSTITELJSKEGA PRIKLJUČKA IN CAGE ASSEMBLY FORM FACTOR podrobno opisuje specifikacijo micro-QSFP.
CFP paket
Razen paketov SFP in QSFP bi moral biti CFP najpogostejša oblika pakiranja v optičnih modulih. C v CFP predstavlja 100 v uri z rimskimi številkami, zato je CFP v glavnem namenjen aplikacijam s hitrostjo 100G (vključno s 40G) in več.
Družina CFP vključuje predvsem CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, od katerih je CFP8 še v fazi predloga.
Za razliko od dodatnih številk 10 in 28 za QSFP, ki predstavljata stopnjo hitrosti, številke za CFP predstavljajo novo generacijo, s kompaktnejšo velikostjo (razen za CFP8) in večjo gostoto.
Ko je bil paket CFP prvič predlagan, je bilo tehnično težko doseči eno samo hitrost 25 Gb / s, zato je bila hitrost električnega vmesnika vsakega CFP opredeljena kot raven 10 Gb / s, 40 G in 40 G pa sta bila dosežena s 4 x 10 Gb / s in 10 x 10 Gb / s električni vmesniki. Hitrost modula 100G. Velikost modula CFP je tako velika, da lahko namesti veliko funkcij na matični plošči v modul za dokončanje [ASIC (SerDes)]. Ko se hitrost vsake optične poti ne ujema s hitrostjo vezja, lahko dokončate pretvorbo hitrosti skozi ta vezja (menjalnik). Na primer, optična vrata 4X25Gb/s se pretvorijo v električna vrata 10x10Gb/s.
Velikost CFP2 je le polovica velikosti CFP. Električni vmesnik lahko podpira eno samo 10Gb/s ali eno samo 25Gb/s ali celo 50Gb/s. Prek električnih vmesnikov 10x10G, 4x25G, 8x25G in 8x50G je mogoče doseči modulske hitrosti 100G / 200G / 400G.
Velikost CFP4 se zmanjša na polovico velikosti CFP2. Električni vmesnik podpira posamezne 10Gb/s in 25Gb/s, hitrost modula 40G/100G pa se doseže s 4x10Gb/s in 4x25Gb/s. Modula CFP4 in QSFP sta si zelo podobna, oba sta štirismerna in oba podpirata 40G in 100G; razlika je v tem, da imajo moduli CFP4 zmogljivejše funkcije upravljanja in večje velikosti (to je slabost pri podatkovnih komunikacijah z visoko gostoto) in lahko podpirajo večje funkcije. Poraba energije, za stopnje hitrosti nad 25 Gb / s in scenarije prenosa na dolge razdalje (zahteva nadzor temperature TEC, velika poraba energije), se lahko odražajo prednosti modulov CFP4 pri porabi energije in odvajanju toplote.
Zato je podatkovna komunikacija na kratke razdalje v bistvu svet QSFP; za aplikacije 100G-LR4 10 km sta CFP4 in QSFP28 enakomerno razdeljena.
Standardi družine CFP so prikazani na naslednji sliki: vsak standard ima 3 datoteke, od katerih je »CFPx MSA Hardware Specification Revision« programska datoteka, ki na kratko opisuje koncept modula, upravljanje modula, električni vmesnik, mehansko velikost, optični vmesnik, cheat Reže in druge specifikacije, druga dva dokumenta določata podrobne mehanske mere.
CFP MSA ima tudi dve javni tehnični specifikaciji, PIN Allocation REV.25 določa definicijo zatiča modula, "CFP MSA Management Interface Specification" pa podrobno opredeljuje nadzor upravljanja modula in informacije o registru.
Električni vmesnik visoke hitrosti modula CFP je odvisen od aplikacije in se sklicuje na specifikacije električnega vmesnika CAUI, XLAUI in CEI-28G / 56G v IEEE802.3.
CFP8 je paket, posebej predlagan za 400G, njegova velikost pa je enakovredna CFP2. Električni vmesnik podpira kanalske hitrosti 25 Gb/s in 50 Gb/s ter dosega hitrost modula 400 G prek električnih vmesnikov 16x25G ali 8x50. CFP8 je samo predlog, uradnega standarda za javni prenos ni.
CDFP MSA je bil ustanovljen leta 2013, standard za pakiranje CDFP, ki so ga izdali, pa je bil prvi standard za pakiranje optičnih modulov 400G. Takrat je bil standard električnega vmesnika samo 25 Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), zato je CDFP preprosto naredil 16 kanalov in dokončal hitrost modula 400G prek 16x25G, posebej pa je bil namenjen kratkotrajnemu domet uporabe pod 2 km.
Če so 16-smerna električna vrata razporejena v vrsto, bo prostornina izjemno ogromna, zato je modul CDFP preprosto združil dve PCB plošči in na optičnih vratih uporabil vmesnik MPO16. Celoten modul je videti še posebej debel! Glede na razporeditev optičnih in električnih vrat so skupno tri velikosti modulov.
Najnovejši standard CDFP je: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″, ki določa električni vmesnik, vmesnik za upravljanje, optični vmesnik, velikost modula/reže/kletke modula CDFP, EMI/ESD povezane vsebine. Danes je PAM4 tako vroč, da se ocenjuje, da je ta paket zelo preizkušen.
Najnovejši standard pakiranja, ki podpira 400G, bi moral biti QSFP-DD. Ta organizacija je bila ustanovljena februarja 2016 in je septembra 2016 izdala najnovejši standard »QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0″. QSFP-DD je približno enake velikosti kot QSFP (samo zato, ker obstaja dodatna vrsta vezij, malo dlje). Glavna sprememba je podvojitev električnega vmesnika QSFP s štirih na osem in podpora hitrosti kanala 50 Gb / s (8X50 je 400 G). Električni vmesnik QSFP-DD je združljiv s QSFP, ne pa tudi obratno.
Zgornje razprave so vsi optični moduli 100G in 400G. Poglejmo dostopen CSFP. Čeprav je najnovejši standard CSFP »campact SFP specifications«, izdan leta 2009, sploh ni zastarel. Campact pomeni bolj kompakten kot optični modul SFP, število kanalov pa je mogoče tudi prilagodljivo konfigurirati. CSFP definira 3 vrste: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 in 2CH campact SFP option2.
Tehnologija črne embalaže CFP2—ACO
Nazadnje si oglejmo najnaprednejšo črno tehnologijo v standardih pakiranja optičnih modulov: CFP2-ACO. V glavnem ga določa OIF in se nanaša na mehanske dimenzije CFP2. Zadnji ACO pomeni analogni koherentni optični modul. V glavnem je sestavljen iz ozkega po širini črte nastavljivega laserja, modulatorja in koherentnega sprejemnika. DSP (digitalna obdelava signalov) je nameščen zunaj modula. Ta modul je neverjeten. S tehnologijo modulacije DP-QPSK in DP-xQAM lahko stopnja ene valovne dolžine zlahka preseže 100 Gb / s, razdalja prenosa pa lahko preseže 2000 km.