Trong ngành truyền thông quang học, các mô-đun quang học được tiếp xúc nhiều nhất. Chúng có kích thước vật lý khác nhau, số lượng kênh và tốc độ truyền cũng khác nhau rất nhiều. Các mô-đun này được sản xuất như thế nào, đặc điểm của chúng là gì và tất cả bí mật đều có trong tiêu chuẩn.
Các tiêu chuẩn đóng gói cũ hơn như GBIC, XPAK, X2 và Xenpak sẽ bị bỏ qua và trọng tâm chính sẽ tập trung vào các tiêu chuẩn mới hơn hoặc mạnh mẽ hơn, sẽ được đánh giá từng tiêu chuẩn bên dưới.
Tổ chức tiêu chuẩn hóa SFF: Tổ chức tiêu chuẩn hóa SFF (gói nhỏ có yếu tố hình thức nhỏ) được thành lập vào tháng 8 năm 1990. Ban đầu tổ chức này phát triển ổ đĩa 2,5 inch và mở rộng sang các lĩnh vực khác vào tháng 11 năm 1992. Cho đến nay, SFF đã trở thành tổ chức phổ biến và thành công nhất tiêu chuẩn mô-đun trong lĩnh vực đóng gói mô-đun quang học. Các tiêu chuẩn mô-đun quang do SFF xây dựng chủ yếu bao gồm SFP/QSFP/XFP.
Tiêu chuẩn SFP
SFP (small form-factor Pluggable), một nhóm các bộ thu phát có thể cắm yếu tố hình thức nhỏ, chủ yếu được sử dụng cho Ethernet, kênh cáp quang, CPRI không dây, SONET: xác định gói SFP một kênh từ 1Gb / s đến 28Gb / s phải là tuân thủ Tiêu chuẩn, cấu trúc của nó được thể hiện trong hình bên dưới. Đầu tiên là một văn bản khai báo, chẳng hạn như SFF-8402 đề xuất SFP28, SFF-8083 đề xuất SFP10 (con số ở cuối biểu thị mức tốc độ truyền, SFP10 thường được viết là SFP + bây giờ), văn bản khai báo này đề cập đến những yêu cầu kỹ thuật nào của nó. được trích dẫn Các yêu cầu kỹ thuật được trích dẫn này cùng nhau tạo thành tiêu chuẩn cơ bản cho mô-đun này.
Các thông số kỹ thuật của dòng SFP chủ yếu bao gồm:
SFF-8432, xác định kích thước của mô-đun (chủ yếu là kích thước lắp đặt), lực cắm và thông số kỹ thuật của lồng mô-đun.
SFF-8071 xác định đầu nối khe cắm thẻ trên bo mạch chủ HOST và trình tự truy cập ngón tay vàng của bo mạch chủ mô-đun.
SFF-8433, xác định nhiều lồng mô-đun cạnh nhau và thông số kỹ thuật của mảnh đạn EMI.
SFF-8472, xác định các thông số kỹ thuật quản lý chẩn đoán và bộ nhớ mô-đun.
SFF-8431 xác định nguồn điện, tín hiệu điện tốc độ thấp (đường truyền thông), tín hiệu tốc độ cao, thời gian và thông số kỹ thuật đọc và ghi bộ nhớ.
Do tốc độ hỗ trợ SFP ngày càng cao nên đặc tả tín hiệu tốc độ cao trong SFF8431 không áp dụng cho SFP16/28 nên SFF-8431 sau đó được chia thành SFF-8418 và SFF-8419. SFF-8418 xác định cụ thể các yêu cầu về giao diện tín hiệu điện tốc độ cao 10Gb/s. Đối với các yêu cầu giao diện vật lý trên 10Gb/s, hãy tham khảo Kênh sợi quang. SFF-8419 xác định cụ thể nội dung khác với tín hiệu tốc độ cao trong SFF-8431, phù hợp với tất cả các mô-đun dòng SFP.
Do đó, các kỹ sư thiết kế cấu trúc mô-đun SFP phải làm quen với SFP-8431. Nếu bạn là người thiết kế PCB, viết phần mềm hoặc tiến hành thử nghiệm thì SFF-8472, SFF-8418 và SFF-8419 chắc hẳn đã quen thuộc với nó.
Tiêu chuẩn QSFP
QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), bộ thu phát có thể cắm thu nhỏ bốn kênh, chủ yếu được sử dụng trong dòng giao thức Infiniband, Ethernet, Fibre Channel, OTN, SONET: QSFP nâng cấp SFP một kênh lên bốn kênh với âm lượng chỉ It là nhiều hơn gấp đôi. Cho cùng kích thướccông tắc, công suất chuyển mạch QSFP gấp 2,67 lần so với SFP. Giao thức QSFP ban đầu được xác định bởi INF-8438i, sau đó được nâng cấp lên SFF-8436,
và sau đó SFF-8436 được chia thành nhiều phần để định nghĩa và tham khảo. Kiến trúc bây giờ tương tự như SFP:
Thông số kỹ thuật QSFP chủ yếu bao gồm:
SFF-8679, xác định tín hiệu tốc độ cao, tín hiệu tốc độ thấp, nguồn điện, thông số kỹ thuật thời gian của mô-đun và xác định giao diện quang cũng như thông số màu vòng kéo.
SFF-8636, xác định thông tin bộ nhớ, hoạt động đọc và ghi bộ nhớ.
SFF-8661, xác định kích thước của mô-đun, kích thước của ngón tay vàng và thông số kỹ thuật của lực chèn và tháo mô-đun.
SFF-8662 và SFF-8663 xác định lồng và đầu nối (loại A) của mô-đun QSFP28.
SFF-8672 và SFF-8683 xác định lồng và đầu nối (loại B) của mô-đun QSFP28.
SFF-8682 và SFF-8683 xác định lồng và đầu nối của mô-đun QSFP14 trở xuống.
Thông tin bổ sung khác cho QSFP có thể được xem trong giao thức Infiniband. (Khối lượng đặc tả kiến trúc InfiniBand TM)
Tiêu chuẩn XFP
XFP (Mô-đun có thể cắm hệ số dạng nhỏ 10 Gb / s, trong đó X là viết tắt của 10 trong chữ số La Mã và chủ yếu được sử dụng cho họ giao thức SONET OC-192, 10 Gigabit Ethernet và kênh sợi quang): XFP Đây là một mô-đun có thể điều chỉnh bước sóng, ban đầu được xác định bởi XFP MSA và sau đó được gửi tới tổ chức SFF để xuất bản. Giao thức XFP bao gồm SFF-8477 và INF-8077.
Giao thức INF8077 xác định kích thước, giao diện điện, thông tin bộ nhớ, điều khiển liên lạc và chẩn đoán của mô-đun XFP (giao thức bao gồm tất cả các khía cạnh của mô-đun). SFF-8477 chủ yếu được tối ưu hóa để điều khiển điều chỉnh bước sóng.
Tiêu chuẩn CXP
Giao thức CXP (Gói có thể cắm hệ số dạng nhỏ 12x, gói có thể cắm nhỏ 12 kênh, trong đó C là viết tắt của 100G, chủ yếu được sử dụng cho Infiniband, kênh cáp quang, Ethernet) chủ yếu được quản lý bởi tổ chức Infiniband.
Phụ lục A6 120 Gb / s 12x Giao diện có thể cắm hệ số dạng nhỏ (CXP) Thông số kỹ thuật cho Cáp, Cáp hoạt động & Bộ thu phát cung cấp tất cả các khía cạnh của thông số kỹ thuật CXP (có thể tải xuống miễn phí tại www.infinibandta.org). Ngoài ra, tổ chức SFF còn quy định các lồng bảo vệ và khe cắm thẻ cho các CXP ở các cấp tốc độ khác nhau.
SFF-8617 Mini Multilane 12X Shielded Cage / Connector 12 kênh CXP lồng và thông số kỹ thuật khe cắm bo mạch mô-đun.
SFF-8642 EIA-965 Mini Multilane 10 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP10) 12x10Gb / s Thông số kỹ thuật của lồng mô-đun CXP và khe cắm bo mạch mô-đun.
SFF-8647 Mini Multilane 14 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP14) 12x14Gb / s Thông số kỹ thuật của lồng mô-đun CXP và khe cắm bo mạch mô-đun.
SFF-8648 Mini Multilane 28 Gb / s 12X Shielded Cage / Connector (CXP28) 12x28Gb / s Thông số kỹ thuật của lồng mô-đun CXP và khe cắm bo mạch mô-đun.
microQSFP (QSFP thu nhỏ), một giao thức đa chiều được thành lập vào năm 2015, có 4 kênh giống như QSFP, nhưng kích thước chỉ bằng kích thước của một mô-đun SFP và hỗ trợ tốc độ kênh 25G và 50G (điều chế PAM4). Thông qua thiết kế các cánh tản nhiệt trên vỏ mô-đun, nó có hiệu suất tản nhiệt tốt hơn. “BỘ PHÁT PHÁT CÓ THỂ CẮM BỐN KÊNH Micro QUAD NHỎ, KẾT NỐI MÁY CHỦ, & YẾU TỐ HÌNH THỨC LẮP RÁP LỒNG” mô tả chi tiết thông số kỹ thuật micro-QSFP.
gói CFP
Ngoại trừ các gói SFP và QSFP, CFP phải là dạng đóng gói phổ biến nhất trong các mô-đun quang. Chữ C trong CFP đại diện cho 100 trong đồng hồ chữ số La Mã, vì vậy CFP chủ yếu nhắm đến các ứng dụng có tốc độ 100G (bao gồm 40G) trở lên.
Họ CFP chủ yếu bao gồm CFP/CFP2/CFP4/CFP8, trong đó CFP8 vẫn đang trong giai đoạn đề xuất.
Không giống như các số bổ sung 10 và 28 phía sau QSFP, đại diện cho cấp tốc độ, các số đằng sau CFP đại diện cho thế hệ mới, với kích thước nhỏ gọn hơn (ngoại trừ CFP8) và mật độ cao hơn.
Khi gói CFP lần đầu tiên được đề xuất, về mặt kỹ thuật rất khó đạt được tốc độ 25Gb / giây duy nhất, do đó tốc độ giao diện điện của mỗi CFP được xác định là mức 10Gb / giây và đạt được 40G và 40G thông qua 4x10Gb / s và 10x10Gb /s giao diện điện. Tốc độ mô-đun 100G. Kích thước của mô-đun CFP lớn đến mức có thể đưa rất nhiều chức năng trên bo mạch chủ vào mô-đun để hoàn thành [ASIC (SerDes)]. Khi tốc độ của từng đường dẫn quang không khớp với tốc độ mạch, bạn có thể hoàn thành việc chuyển đổi tốc độ thông qua các mạch này (Hộp bánh răng) Ví dụ: cổng quang 4X25Gb/s được chuyển đổi thành cổng điện 10x10Gb/s.
Kích thước của CFP2 chỉ bằng một nửa CFP. Giao diện điện có thể hỗ trợ một tốc độ 10Gb / s, hoặc 25Gb / s hoặc thậm chí 50Gb / s. Thông qua các giao diện điện 10x10G, 4x25G, 8x25G và 8x50G, có thể đạt được tốc độ mô-đun 100G / 200G / 400G.
Kích thước của CFP4 giảm xuống một nửa so với CFP2. Giao diện điện hỗ trợ 10Gb / s và 25Gb / s đơn, đồng thời đạt được tốc độ mô-đun 40G / 100G thông qua 4x10Gb / s và 4x25Gb / s. Các mô-đun CFP4 và QSFP rất giống nhau, cả hai đều là bốn chiều và đều hỗ trợ 40G và 100G; sự khác biệt là các mô-đun CFP4 có chức năng quản lý mạnh mẽ hơn và kích thước lớn hơn (đây là nhược điểm đối với truyền thông dữ liệu mật độ cao) và có thể hỗ trợ các chức năng lớn hơn. Tiêu thụ điện năng, đối với các cấp tốc độ trên 25Gb / s và các tình huống truyền đường dài (yêu cầu kiểm soát nhiệt độ TEC, tiêu thụ điện năng lớn), có thể phản ánh những ưu điểm của mô-đun CFP4 trong việc tiêu thụ điện năng và tản nhiệt.
Do đó, truyền thông dữ liệu khoảng cách ngắn về cơ bản là thế giới của QSFP; đối với các ứng dụng 10km 100G-LR4, CFP4 và QSFP28 được chia đều.
Các tiêu chuẩn họ CFP được thể hiện trong hình sau: mỗi tiêu chuẩn có 3 tệp, trong đó “Bản sửa đổi đặc tả phần cứng CFPx MSA” là một tệp lập trình, mô tả ngắn gọn khái niệm mô-đun, quản lý mô-đun, giao diện điện, kích thước cơ học, giao diện quang học, cheat Slots và các thông số kỹ thuật khác, hai tài liệu còn lại xác định kích thước cơ học chi tiết.
CFP MSA cũng có hai thông số kỹ thuật công cộng, Phân bổ mã PIN REV.25 chỉ định định nghĩa chân mô-đun và “Đặc tả giao diện quản lý CFP MSA” xác định chi tiết thông tin đăng ký và kiểm soát quản lý mô-đun.
Giao diện điện tốc độ cao của mô-đun CFP phụ thuộc vào ứng dụng và tham chiếu các thông số kỹ thuật giao diện điện CAUI, XLAUI và CEI-28G / 56G trong IEEE802.3.
CFP8 là gói được đề xuất riêng cho 400G và kích thước của nó tương đương với CFP2. Giao diện điện hỗ trợ tốc độ kênh 25Gb/s và 50Gb/s, đồng thời đạt tốc độ mô-đun 400G thông qua giao diện điện 16x25G hoặc 8×50. CFP8 chỉ là Đề xuất, không có tiêu chuẩn chính thức để tải xuống công khai.
CDFP MSA được thành lập vào năm 2013 và tiêu chuẩn đóng gói CDFP mà họ đưa ra là tiêu chuẩn đóng gói mô-đun quang 400G đầu tiên. Vào thời điểm đó, tiêu chuẩn của giao diện điện chỉ là 25Gb / s (OIF-CEI-28G-VSR), do đó CDFP chỉ cần tạo 16 kênh và hoàn thành tốc độ mô-đun 400G đến 16x25G và được nhắm mục tiêu cụ thể trong thời gian ngắn phạm vi ứng dụng dưới 2km.
Nếu các cổng điện 16 chiều xếp thành một hàng thì âm lượng sẽ cực kỳ lớn nên module CDFP chỉ cần ghép hai bo mạch PCB lại với nhau và sử dụng giao diện MPO16 trên cổng quang. Toàn bộ mô-đun trông đặc biệt béo! Theo cách sắp xếp các cổng quang và điện, tổng cộng có ba kích cỡ mô-đun.
Tiêu chuẩn CDFP mới nhất là: “400 Gb/s (16 X 25 GB/s) PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 3.0” quy định giao diện điện, giao diện quản lý, giao diện quang, kích thước mô-đun/khe/lồng của mô-đun CDFP, EMI/ESD nội dung liên quan. Hôm nay PAM4 hot quá, ước tính gói này test rất nhiều.
Tiêu chuẩn đóng gói mới nhất hỗ trợ 400G phải là QSFP-DD. Tổ chức này được thành lập vào tháng 2 năm 2016 và phát hành tiêu chuẩn mới nhất “QSFP DOUBLE DENSITY 8X PLUGGABLE TRANSCEIVER Rev 1.0” vào tháng 9 năm 2016. QSFP-DD có kích thước gần bằng QSFP (chỉ vì có thêm một dãy mạch, hơi nhỏ một chút) dài hơn). Thay đổi cốt lõi là tăng gấp đôi giao diện điện QSFP từ bốn lên tám và hỗ trợ tốc độ kênh 50Gb / s (8X50 là 400G). Giao diện điện QSFP-DD tương thích với QSFP, nhưng không tương thích ngược lại.
Các cuộc thảo luận ở trên đều là các mô-đun quang 100G và 400G. Hãy nhìn vào CSFP có thể tiếp cận được. Mặc dù tiêu chuẩn CSFP mới nhất là “thông số kỹ thuật SFP campact” được phát hành năm 2009 nhưng nó không hề lỗi thời. Campact có nghĩa là nhỏ gọn hơn mô-đun quang SFP và số lượng kênh cũng có thể được cấu hình linh hoạt. CSFP xác định 3 loại: SFP cắm trại 1CH, tùy chọn SFP cắm trại 2CH1 và tùy chọn SFP cắm trại 2CH2.
Đóng gói công nghệ đen CFP2—ACO
Cuối cùng, chúng ta hãy cùng điểm qua công nghệ đen tiên tiến nhất trong tiêu chuẩn đóng gói module quang: CFP2-ACO. Nó chủ yếu được xác định bởi OIF và tham chiếu các kích thước cơ học của CFP2. ACO phía sau có nghĩa là mô-đun quang kết hợp tương tự. Nó chủ yếu bao gồm một tia laser có thể điều chỉnh độ rộng đường truyền hẹp, bộ điều biến và bộ thu kết hợp. DSP (xử lý tín hiệu số) được đặt bên ngoài mô-đun. Mô-đun này thật đáng kinh ngạc. Với công nghệ điều chế DP-QPSK và DP-xQAM, tốc độ bước sóng đơn có thể dễ dàng vượt quá 100Gb/s và khoảng cách truyền có thể vượt quá 2000km.