Optik iletişim endüstrisinde optik modüller en çok maruz kalanlardır. Farklı fiziksel boyutları vardır ve kanal sayısı ile aktarım hızları büyük ölçüde farklılık gösterir. Bu modüller nasıl üretiliyor, özellikleri neler ve tüm sırlar standartta.
GBIC, XPAK, X2 ve Xenpak gibi eski ambalaj standartları göz ardı edilecek ve ana enerji, aşağıda tek tek değerlendirilecek olan daha güçlü veya daha yeni standartlara odaklanacak.
SFF Standardizasyon Organizasyonu: SFF (küçük form faktörlü küçük paket) standardizasyon organizasyonu Ağustos 1990'da kuruldu. İlk olarak 2,5 inçlik disk sürücüleri geliştirdi ve Kasım 1992'de diğer alanlara yayıldı. Şu ana kadar SFF en yaygın ve başarılı olanı haline geldi. optik modül ambalajı alanında modül standardı. SFF tarafından formüle edilen optik modül standartları temel olarak SFP/QSFP/XFP'yi içerir.
SFP standardı
SFP (küçük form faktörlü Takılabilir), küçük form faktörlü takılabilir alıcı-vericilerden oluşan bir ailedir ve esas olarak Ethernet, fiber kanal, Kablosuz CPRI, SONET için kullanılır: 1 Gb/s'den 28 Gb/s'ye kadar tek kanallı bir SFP paketini tanımlar. Standarda uygun olup yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. İlk olarak, SFF-8402'nin SFP28'i önerdiği, SFF-8083'ün SFP10'u önerdiği (sondaki sayı iletim hızı seviyesini temsil eder, SFP10 artık sıklıkla SFP + olarak yazılır) gibi bir bildirim belgesi vardı, bu bildirim belgesinde hangi teknik gereksinimlerin önerildiği belirtiliyordu. Alıntılanan Bu belirtilen teknik gereklilikler toplu olarak bu modül için temel standardı oluşturur.
SFP serisinin teknik özellikleri temel olarak şunları içerir:
SFF-8432, modülün boyutunu (temel olarak kurulumun boyutunu), takma kuvvetini ve modül kafesinin özelliklerini tanımlar.
SFF-8071, HOST anakartındaki kart yuvası konektörünü ve modül anakartının altın parmak erişim sırasını tanımlar.
SFF-8433, birden fazla yan yana modül kafesini ve EMI şarapnel teknik özelliklerini tanımlar.
SFF-8472, modül belleği ve teşhis yönetimi özelliklerini tanımlar.
SFF-8431, güç kaynağını, düşük hızlı elektrik sinyallerini (iletişim hatları), yüksek hızlı sinyalleri, zamanlamayı ve bellek okuma ve yazma özelliklerini tanımlar.
SFP destek oranı giderek arttığından, SFF8431'deki yüksek hızlı sinyal spesifikasyonu SFP16/28 için geçerli değildir, dolayısıyla SFF-8431 daha sonra SFF-8418 ve SFF-8419'a bölünmüştür. SFF-8418, 10 Gb/s yüksek hızlı elektrik sinyali arayüzü gereksinimlerini özel olarak tanımlar. 10 Gb/s'nin üzerindeki fiziksel arayüz gereksinimleri için Fiber Kanal'a bakın. SFF-8419, tüm SFP serisi modüller için uygun olan SFF-8431'deki yüksek hızlı sinyaller dışındaki içeriği özel olarak tanımlar.
Bu nedenle SFP modül yapısı tasarım mühendislerinin SFP-8431'e aşina olması gerekir. PCB tasarlayan, yazılım yazan veya test yürüten bir kişiyseniz SFF-8472, SFF-8418 ve SFF-8419'un buna aşina olması gerekir.
QSFP standardı
QSFP (Dörtlü Küçük Form Faktörlü Takılabilir), dört kanallı minyatür takılabilir bir alıcı-verici, esas olarak Infiniband, Ethernet, Fiber Kanal, OTN, SONET protokol ailesinde kullanılır: QSFP, tek kanallı bir SFP'yi yalnızca It hacmiyle dört kanala yükseltir iki katından fazladır. Aynı boyut içinanahtarQSFP anahtarlama kapasitesi SFP'ninkinin 2,67 katıdır. QSFP protokolü orijinal olarak INF-8438i tarafından tanımlandı, ardından SFF-8436'ya yükseltildi.
ve ardından SFF-8436, tanım ve referans amacıyla birkaç parçaya bölündü. Mimari artık SFP'ye benzer:
QSFP teknik özellikleri temel olarak şunları içerir:
SFF-8679, modülün yüksek hızlı sinyalini, düşük hızlı sinyalini, güç kaynağını, zamanlama özelliklerini tanımlar ve optik arayüz ve çekme halkası renk özelliklerini tanımlar.
SFF-8636, hafıza bilgilerini, hafıza okuma ve yazma işlemlerini tanımlar.
SFF-8661, modülün boyutunu, altın parmağın boyutunu ve modülün takma ve çıkarma kuvvetinin özelliklerini tanımlar.
SFF-8662 ve SFF-8663, QSFP28 modülünün kafesini ve konektörünü (tip A) tanımlar.
SFF-8672 ve SFF-8683, QSFP28 modülünün kafeslerini ve konektörlerini (tip B) tanımlar.
SFF-8682 ve SFF-8683, QSFP14 ve düşük hız modüllerinin kafeslerini ve konektörlerini tanımlar.
QSFP için diğer tamamlayıcı bilgiler Infiniband protokolünde görüntülenebilir. (InfiniBand TM ArchitectureSpecification Volume)
XFP standardı
XFP (X'in Romen rakamlarında 10 anlamına geldiği ve esas olarak SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet ve fiber kanal için kullanılan 10 Gb/s Küçük Form Faktörlü Takılabilir modül) protokol ailesi: XFP, dalga boyu ayarlanabilir bir modüldür. Başlangıçta XFP MSA tarafından tanımlandı ve daha sonra yayınlanmak üzere SFF organizasyonuna gönderildi. XFP protokolü SFF-8477 ve INF-8077'yi içerir.
INF8077 protokolü, XFP modülünün boyutunu, elektriksel arayüzünü, bellek bilgilerini, iletişim kontrolünü ve teşhisini tanımlar (protokol, modülün tüm yönlerini içerir). SFF-8477 esas olarak dalga boyu ayar kontrolü için optimize edilmiştir.
CXP Standardı
CXP (12x Küçük Form Faktörlü Takılabilir, 12 kanallı küçük takılabilir paket; burada C, 100G anlamına gelir; esas olarak Infiniband, fiber kanal, Ethernet için kullanılır) protokolü esas olarak Infiniband organizasyonu tarafından düzenlenir.
Ek A6 120 Gb/s 12x Küçük Form faktörlü takılabilir (CXP) Kablolar, Aktif Kablolar ve Alıcı-Vericiler için Arayüz Teknik Özellikleri, CXP spesifikasyonlarının tüm yönlerini sağlar (www.infinibandta.org adresinden ücretsiz olarak indirilebilir). Ayrıca SFF organizasyonu, farklı hız derecelerindeki CXP'ler için koruma kafeslerini ve kart yuvalarını düzenler.
SFF-8617 Mini Çok Yollu 12X Korumalı Kafes / Konektör 12 kanallı CXP kafesi ve modül kartı yuvası özelliği.
SFF-8642 EIA-965 Mini Çok Yollu 10 Gb/s 12X Korumalı Kafes / Konektör (CXP10) 12x10 Gb/s CXP modül kafesi ve modül kartı yuvası özellikleri.
SFF-8647 Mini Çok Yollu 14 Gb/s 12X Korumalı Kafes / Konektör (CXP14) 12x14 Gb/s CXP modül kafesi ve modül kartı yuvası özellikleri.
SFF-8648 Mini Çok Yollu 28 Gb/s 12X Korumalı Kafes / Konektör (CXP28) 12x28 Gb/s CXP modül kafesi ve modül kartı yuvası özellikleri.
2015 yılında kurulan çok boyutlu bir protokol olan microQSFP (minyatürleştirilmiş QSFP), QSFP gibi 4 kanallıdır ancak boyutu yalnızca bir SFP modülü boyutundadır ve 25G ve 50G (PAM4 modülasyonu) kanal hızlarını destekler. Modül muhafazasındaki ısı dağıtma kanatçıklarının tasarımı sayesinde daha iyi termal performansa sahiptir. "Mikro DÖRTLÜ KÜÇÜK FORM FAKTÖRLÜ TAKILABİLİR DÖRT KANALLI TAKILABİLİR ALICI-VERICI, ANA KONYEKTÖR ve KAFES MONTAJ FORM FAKTÖRÜ" mikro QSFP spesifikasyonunun ayrıntılarını verir.
CFP paketi
SFP ve QSFP paketleri dışında CFP, optik modüllerde en yaygın paketleme şekli olmalıdır. CFP'deki C, Roma rakamlı saatte 100'ü temsil eder, dolayısıyla CFP esas olarak 100G (40G dahil) ve üzeri hıza sahip uygulamaları hedefler.
CFP ailesi temel olarak CFP / CFP2 / CFP4 / CFP8'i içermektedir ve CFP8'i henüz teklif aşamasındadır.
Hız derecesini temsil eden QSFP'nin arkasındaki 10 ve 28 numaralı ek sayıların aksine, CFP'nin arkasındaki sayılar daha kompakt boyuta (CFP8 hariç) ve daha yüksek yoğunluğa sahip yeni nesli temsil eder.
CFP paketi ilk önerildiğinde tek bir 25Gb/s hızına ulaşmak teknik olarak zor olduğundan her bir CFP’nin elektriksel arayüz hızı 10Gb/s düzeyi olarak tanımlandı ve 4x10Gb/s ve 10x10Gb aracılığıyla 40G ve 40G elde edildi. / s elektriksel arayüzler. 100G modül hızı. CFP modülünün boyutu o kadar büyüktür ki, [ASIC (SerDes)]'i tamamlamak için anakarttaki birçok işlevi modüle yerleştirebilir. Her optik yolun hızı devre hızına uymadığında bu devreler (Dişli kutusu) üzerinden hız dönüşümünü tamamlayabilirsiniz. Örneğin 4X25Gb/s optik port 10x10Gb/s elektrik portuna dönüştürülür.
CFP2'nin boyutu CFP'nin yalnızca yarısı kadardır. Elektrik arayüzü tek bir 10 Gb/s'yi, tek bir 25 Gb/s'yi ve hatta 50 Gb/s'yi destekleyebilir. 10x10G, 4x25G, 8x25G ve 8x50G elektriksel arayüzler sayesinde 100G / 200G / 400G modül hızlarına ulaşılabilmektedir.
CFP4'ün boyutu CFP2'nin yarısına düşürülür. Elektriksel arayüz tek 10Gb/s ve 25Gb/s'yi destekler ve 40G/100G modül hızına 4x10Gb/s ve 4x25Gb/s aracılığıyla ulaşılır. CFP4 ve QSFP modülleri çok benzer, her ikisi de dört yollu ve her ikisi de 40G ve 100G'yi destekliyor; fark, CFP4 modüllerinin daha güçlü yönetim işlevlerine ve daha büyük boyutlara sahip olmasıdır (bu, yüksek yoğunluklu veri iletişimleri için bir dezavantajdır) ve daha büyük işlevleri destekleyebilir. 25 Gb/s'nin üzerindeki hız dereceleri ve uzun mesafe iletim senaryoları için güç tüketimi (TEC sıcaklık kontrolü gerektirir, büyük güç tüketimi), CFP4 modüllerinin güç tüketimi ve ısı dağıtımındaki avantajları yansıtılabilir.
Bu nedenle kısa mesafeli veri iletişimi temelde QSFP'nin dünyasıdır; 100G-LR4 10 km uygulamalar için CFP4 ve QSFP28 eşit olarak bölünmüştür.
CFP ailesi standartları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir: her standardın 3 dosyası vardır; bunlardan "CFPx MSA Donanım Spesifikasyonu Revizyonu", modül konseptini, modül yönetimini, elektriksel arayüzü, mekanik boyutu, optik arayüzü kısaca açıklayan programlı bir dosyadır. Hile Yuvaları ve diğer özellikler, diğer iki belge ayrıntılı mekanik boyutları tanımlar.
CFP MSA'nın ayrıca iki genel teknik spesifikasyonu vardır; PIN Tahsisi REV.25, modül pin tanımını belirtir ve "CFP MSA Yönetim Arayüzü Spesifikasyonu", modül yönetimi kontrolünü ve kayıt bilgilerini ayrıntılı olarak tanımlar.
CFP modülünün yüksek hızlı elektrik arayüzü uygulamaya bağlıdır ve IEEE802.3'teki CAUI, XLAUI ve CEI-28G / 56G elektrik arayüzü spesifikasyonlarına referans verir.
CFP8, 400G için özel olarak önerilen bir pakettir ve boyutu CFP2'ye eşdeğerdir. Elektriksel arayüz, 25Gb/s ve 50Gb/s kanal hızlarını destekler ve 16x25G veya 8x50 elektrik arayüzleri aracılığıyla 400G modül hızlarına ulaşır. CFP8 yalnızca bir Tekliftir; herkese açık indirmeye yönelik resmi bir standart yoktur.
CDFP MSA 2013 yılında kuruldu ve yayınladıkları CDFP paketleme standardı, ilk 400G optik modül paketleme standardıydı. O zamanlar elektriksel arayüzün standardı sadece 25Gb/s (OIF-CEI-28G-VSR) idi, dolayısıyla CDFP sadece 16 kanal oluşturdu ve 400G modül hızını 16x25G aracılığıyla tamamladı ve özellikle kısa süreli kullanım için hedeflendi. 2 km'nin altındaki menzil uygulamaları.
16 yollu elektrik bağlantı noktaları bir sıra halinde düzenlenirse hacim son derece büyük olacaktır, bu nedenle CDFP modülü iki PCB kartını bir araya getirdi ve optik bağlantı noktası üzerindeki MPO16 arayüzünü kullandı. Modülün tamamı özellikle şişman görünüyor! Optik ve elektrik bağlantı noktalarının düzenine göre toplamda üç modül boyutu vardır.
En yeni CDFP standardı: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) TAKILABİLİR ALICI-VERİCİ Rev 3.0” olup, CDFP modülünün elektrik arayüzünü, yönetim arayüzünü, optik arayüzünü, modül/yuva/kafes boyutunu, EMI/ESD'yi belirtir. ilgili içerik. Bugün PAM4 o kadar sıcak ki bu paketin de çok test edildiği tahmin ediliyor.
400G'yi destekleyen en son paketleme standardı QSFP-DD olmalıdır. Bu kuruluş Şubat 2016'da kuruldu ve en son standart olan "QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0"'ı Eylül 2016'da yayınladı. QSFP-DD, QSFP ile kabaca aynı boyuttadır (fazladan bir devre sırası olduğu için biraz daha büyüktür). daha uzun). Temel değişiklik, QSFP elektrik arayüzünü dörtten sekize ikiye katlamak ve 50Gb/s kanal hızını desteklemek (8X50, 400G). QSFP-DD elektrik arayüzü QSFP ile uyumludur ancak bunun tersi geçerli değildir.
Yukarıdaki tartışmaların tümü 100G ve 400G optik modüllerdir. Ulaşılabilir CSFP'ye bakalım. En son CSFP standardı 2009 yılında yayınlanan “campact SFP spesifikasyonları” olmasına rağmen hiç de güncelliğini kaybetmiş değildir. Campact, SFP optik modüllerinden daha kompakt olduğu anlamına gelir ve kanal sayısı da esnek bir şekilde yapılandırılabilir. CSFP 3 tür tanımlar: 1CH kampakt SFP, 2CH kampakt SFP seçeneği1 ve 2CH kampakt SFP seçeneği2.
Siyah ambalaj teknolojisi CFP2—ACO
Son olarak optik modül paketleme standartlarındaki en gelişmiş siyah teknolojiye bir göz atalım: CFP2-ACO. Esas olarak OIF tarafından tanımlanır ve CFP2'nin mekanik boyutlarına atıfta bulunur. Arka ACO, analog tutarlı optik modül anlamına gelir. Temel olarak dar çizgi genişliği ayarlanabilir bir lazer, bir modülatör ve tutarlı bir alıcıdan oluşur. DSP (dijital sinyal işleme) modülün dışına yerleştirilir. Bu modül inanılmaz. DP-QPSK ve DP-xQAM modülasyon teknolojisi ile tek dalga boyu hızı 100 Gb/s'yi rahatlıkla aşabilir ve iletim mesafesi 2000km'yi aşabilir.