Inom den optiska kommunikationsindustrin är optiska moduler de mest utsatta. De har olika fysiska storlekar, och antalet kanaler och överföringshastigheter varierar mycket. Hur dessa moduler produceras, vilka är deras egenskaper och alla hemligheter finns i standarden.
Äldre förpackningsstandarder som GBIC, XPAK, X2 och Xenpak kommer att ignoreras, och huvudenergin kommer att fokuseras på de mer kraftfulla eller nyare standarderna, som kommer att utvärderas en efter en nedan.
SFF Standardization Organization: Standardiseringsorganisationen SFF (small form-factor small package) grundades i augusti 1990. Den utvecklade initialt 2,5-tums diskenheter och expanderade till andra områden i november 1992. Hittills har SFF blivit den vanligaste och mest framgångsrika modulstandard inom området för optisk modulförpackning. De optiska modulstandarderna som formulerats av SFF inkluderar huvudsakligen SFP / QSFP / XFP.
SFP-standard
SFP (small form-factor Pluggable), en familj av små formfaktor pluggbara transceivrar, huvudsakligen används för Ethernet, fiberkanal, trådlös CPRI, SONET: definierar ett enkanaligt SFP-paket från 1Gb/s till 28Gb/s som ska vara överensstämmer med Standard, dess struktur visas i figuren nedan. Först fanns det ett deklarativt dokument, som SFF-8402 föreslagna SFP28, SFF-8083 föreslagna SFP10 (numret i slutet representerar överföringshastighetsnivån, SFP10 skrivs ofta som SFP + nu), detta deklarationsdokument nämnde vilka tekniska krav det citerade Dessa citerade tekniska krav utgör tillsammans den materiella standarden för denna modul.
SFP-seriens tekniska specifikationer inkluderar huvudsakligen:
SFF-8432, definierar modulens storlek (främst storleken på installationen), pluggkraften och specifikationen för modulburen.
SFF-8071 definierar kortplatskontakten på HOST-moderkortet och guldfingeråtkomstsekvensen för modulens moderkort.
SFF-8433, definierar flera sida-vid-sida modulburar och tekniska specifikationer för EMI splitter.
SFF-8472, definierar modulminne och diagnostiska hanteringsspecifikationer.
SFF-8431 definierar strömförsörjning, låghastighets elektriska signaler (kommunikationslinjer), höghastighetssignaler, timing och minnesläs- och skrivspecifikationer.
Eftersom SFP-stödfrekvensen blir högre och högre, gäller inte höghastighetssignalspecifikationen i SFF8431 för SFP16/28, så SFF-8431 delades senare upp i SFF-8418 och SFF-8419. SFF-8418 definierar specifikt 10Gb/s höghastighetsgränssnitt för elektriska signaler. För fysiska gränssnittskrav över 10 Gb/s, se Fibre Channel. SFF-8419 definierar specifikt annat innehåll än höghastighetssignaler i SFF-8431, som är lämplig för alla moduler i SFP-serien.
Därför måste SFP-modulstrukturkonstruktionsingenjörer vara bekanta med SFP-8431. Om du är en person som designar kretskort, skriver mjukvara eller genomför tester måste SFF-8472, SFF-8418 och SFF-8419 vara bekant med det.
QSFP-standard
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), en fyrkanals miniatyriserad pluggbar transceiver, huvudsakligen använd i Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET-protokollfamiljen: QSFP uppgraderar en enkanals SFP till fyra kanaler med en volym på endast It är mer än fördubblad. För samma storlekväxla, är QSFP-omkopplingskapaciteten 2,67 gånger den för SFP. QSFP-protokollet definierades ursprungligen av INF-8438i, uppgraderades sedan till SFF-8436,
och sedan delades SFF-8436 upp i flera delar för definition och referens. Arkitekturen liknar nu SFP:
QSFP tekniska specifikationer inkluderar huvudsakligen:
SFF-8679, definierar höghastighetssignalen, låghastighetssignalen, strömförsörjningen, tidsspecifikationerna för modulen och definierar det optiska gränssnittet och dragringens färgspecifikationer.
SFF-8636, definierar minnesinformation, minnesläs- och skrivoperationer.
SFF-8661, definierar storleken på modulen, storleken på guldfingret och specifikationen av modulens insättnings- och borttagningskraft.
SFF-8662 och SFF-8663 definierar buren och kontakten (typ A) för QSFP28-modulen.
SFF-8672 och SFF-8683 definierar burarna och kontakterna (typ B) för QSFP28-modulen.
SFF-8682 och SFF-8683 definierar burarna och kontakterna för QSFP14 och lägre hastighetsmoduler.
Annan tilläggsinformation för QSFP kan ses i Infiniband-protokollet. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume )
XFP-standard
XFP (10 Gb/s Small Form Factor Pluggable modul, där X står för 10 i romerska siffror och används främst för SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet och fiberkanal) protokollfamilj: XFP Det är en våglängdsavstämbar modul, som definierades ursprungligen av XFP MSA och skickades senare till SFF-organisationen för publicering. XFP-protokollet inkluderar SFF-8477 och INF-8077.
INF8077-protokollet definierar storlek, elektriskt gränssnitt, minnesinformation, kommunikationskontroll och diagnostik för XFP-modulen (protokollet inkluderar alla aspekter av modulen). SFF-8477 är huvudsakligen optimerad för kontroll av våglängdsjustering.
CXP standard
CXP (12x Small Form-factor Pluggable, 12-channel small pluggable package, där C står för 100G, används främst för Infiniband, fiber channel, Ethernet)-protokollet regleras huvudsakligen av Infiniband-organisationen.
Annex A6 120 Gb/s 12x Small Form-factor pluggable (CXP) Interface Specification för kablar, aktiva kablar och transceivers tillhandahåller alla aspekter av CXP-specifikationer (kan laddas ner gratis på www.infinibandta.org). Dessutom reglerar SFF-organisationen sköldburar och kortplatser för CXP:er av olika hastighetsklasser.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Shielded Cage / Connector 12-kanals CXP-bur och modulkortplatsspecifikation.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb/s 12X Shielded Cage/Connector (CXP10) 12x10Gb/s CXP-modulbur och modulkortplatsspecifikationer.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb/s 12X Shielded Cage/Connector (CXP14) 12x14Gb/s CXP-modulbur och modulkortplatsspecifikationer.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb/s 12X Shielded Cage/Connector (CXP28) 12x28Gb/s CXP-modulbur och modulkortplatsspecifikationer.
microQSFP (miniatyriserad QSFP), ett flerdimensionellt protokoll etablerat 2015, är 4 kanaler som QSFP, men storleken är bara storleken på en SFP-modul och den stöder 25G och 50G (PAM4 modulering) kanalhastigheter. Genom utformningen av värmeavledningsflänsar på modulhuset har den bättre termisk prestanda. "Micro QUAD SMALL FORM-FACTOR PLUGGBAR FYRA KANALER ANSLUTNINGSBAR SÄNDARE, VÄRDKONTAKT, & BURMONTERING FORMFAKTOR" beskriver mikro-QSFP-specifikationen.
CFP-paket
Förutom SFP- och QSFP-paket bör CFP vara den vanligaste formen av förpackning i optiska moduler. C:n i CFP representerar 100 i den romerska siffran, så CFP är främst inriktad på applikationer med en hastighet på 100G (inklusive 40G) och högre.
CFP-familjen omfattar huvudsakligen CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8, varav CFP8 fortfarande är på förslagsstadiet.
Till skillnad från de ytterligare siffrorna 10 och 28 bakom QSFP, som representerar hastighetsgraden, representerar siffrorna bakom CFP en ny generation, med en mer kompakt storlek (förutom CFP8) och en högre densitet.
När CFP-paketet först föreslogs var det tekniskt svårt att uppnå en enda hastighet på 25 Gb/s, så den elektriska gränssnittshastigheten för varje CFP definierades som en 10Gb/s-nivå, och 40G och 40G uppnåddes genom 4x10Gb/s och 10x10Gb / s elektriska gränssnitt. 100G modulhastighet. Storleken på CFP-modulen är så stor att den kan lägga in många funktioner på moderkortet i modulen för att slutföra [ASIC (SerDes)]. När hastigheten för varje optisk väg inte matchar kretshastigheten kan du slutföra hastighetsomvandlingen genom dessa kretsar (växellåda) Till exempel omvandlas den optiska porten 4X25Gb/s till en elektrisk port 10x10Gb/s.
Storleken på CFP2 är bara hälften av CFP. Det elektriska gränssnittet kan stödja en enda 10Gb/s, eller en enda 25Gb/s eller till och med 50Gb/s. Genom de elektriska gränssnitten 10x10G, 4x25G, 8x25G och 8x50G kan modulhastigheter på 100G / 200G / 400G uppnås.
Storleken på CFP4 reduceras till hälften av CFP2. Det elektriska gränssnittet stöder enstaka 10Gb/s och 25Gb/s, och modulhastigheten på 40G/100G uppnås genom 4x10Gb/s och 4x25Gb/s. CFP4- och QSFP-moduler är mycket lika, båda är fyrvägs, och båda stöder 40G och 100G; skillnaden är att CFP4-moduler har kraftfullare hanteringsfunktioner och större storlekar (detta är en nackdel för högdensitetsdatakommunikation) och kan stödja större funktioner. Strömförbrukning, för hastighetsgrader över 25 Gb/s och långdistansöverföringsscenarier (kräver TEC-temperaturkontroll, stor strömförbrukning), kan fördelarna med CFP4-moduler i strömförbrukning och värmeavledning återspeglas.
Därför är kortdistansdatakommunikation i grunden QSFP:s värld; för 100G-LR4 10km applikationer är CFP4 och QSFP28 lika uppdelade.
CFP-familjens standarder visas i följande figur: varje standard har 3 filer, varav "CFPx MSA Hardware Specification Revision" är en programmatisk fil, som kort beskriver modulkonceptet, modulhantering, elektriskt gränssnitt, mekanisk storlek, optiskt gränssnitt, fuska Slots och andra specifikationer, de andra två dokumenten definierar detaljerade mekaniska dimensioner.
CFP MSA har också två offentliga tekniska specifikationer, PIN Allocation REV.25 specificerar modulstiftsdefinitionen, och "CFP MSA Management Interface Specification" definierar modulhanteringskontroll och registerinformation i detalj.
Det elektriska höghastighetsgränssnittet för CFP-modulen beror på applikationen och refererar till CAUI, XLAUI och CEI-28G / 56G elektriska gränssnittsspecifikationer i IEEE802.3.
CFP8 är ett paket specifikt föreslagit för 400G, och dess storlek motsvarar CFP2. Det elektriska gränssnittet stöder kanalhastigheter på 25Gb/s och 50Gb/s, och uppnår 400G-modulhastigheter genom 16x25G eller 8×50 elektriska gränssnitt. CFP8 är bara ett förslag, det finns ingen officiell standard för offentlig nedladdning.
CDFP MSA etablerades 2013, och CDFP-förpackningsstandarden de släppte var den första 400G optiska modulens förpackningsstandard. Vid den tiden var standarden för det elektriska gränssnittet endast 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR), så CDFP skapade helt enkelt 16 kanaler och fullbordade 400G-modulhastigheten genom 16x25G, och den var specifikt inriktad för kort- räckviddsapplikationer under 2 km.
Om de 16-vägs elektriska portarna är ordnade i en rad kommer volymen att bli extremt stor, så CDFP-modulen fick helt enkelt ihop två PCB-kort och använde MPO16-gränssnittet på den optiska porten. Hela modulen ser särskilt fet ut! Enligt arrangemanget av optiska och elektriska portar finns det tre modulstorlekar totalt.
Den senaste CDFP-standarden är: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0″ som specificerar det elektriska gränssnittet, hanteringsgränssnittet, optiska gränssnittet, modul/kortplats/burstorlek för CDFP-modulen, EMI/ESD relaterat innehåll. Idag är PAM4 så hett, det uppskattas att detta paket är väldigt testat.
Den senaste förpackningsstandarden som stöder 400G bör vara QSFP-DD. Denna organisation etablerades i februari 2016 och släppte den senaste standarden "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0" i september 2016. QSFP-DD är ungefär lika stor som QSFP (bara för att det finns en extra rad med kretsar, lite grann längre). Kärnändringen är att fördubbla QSFP:s elektriska gränssnitt från fyra till åtta och stödja 50Gb/s kanalhastighet 8X50 är 400G). Det elektriska gränssnittet QSFP-DD är kompatibelt med QSFP, men inte vice versa.
Ovanstående diskussioner är alla 100G och 400G optiska moduler. Låt oss titta på den lättillgängliga CSFP. Även om den senaste CSFP-standarden är "campact SFP-specifikationerna" som släpptes 2009, är den inte alls föråldrad. Campact betyder mer kompakt än SFP optiska moduler, och antalet kanaler kan också konfigureras flexibelt. CSFP definierar 3 typer: 1CH campact SFP, 2CH campact SFP option1 och 2CH campact SFP option2.
Packaging black technology CFP2—ACO
Låt oss slutligen ta en titt på den mest avancerade svarta tekniken inom förpackningsstandarder för optiska moduler: CFP2-ACO. Den definieras huvudsakligen av OIF och hänvisar till de mekaniska dimensionerna för CFP2. Baksidan ACO betyder analog koherent optisk modul. Den består huvudsakligen av en avstämbar laser med smal linjebredd, en modulator och en koherent mottagare. DSP (digital signal processing) är placerad utanför modulen. Den här modulen är otrolig. Med DP-QPSK och DP-xQAM moduleringsteknik kan enkelvåglängdshastigheten lätt överstiga 100Gb/s och överföringsavståndet kan överstiga 2000km.