光模塊的尺寸由封裝形式(form factor)決定,而這個封裝就是各種多源協(xié)議(MSA)組織規(guī)定的。早期設(shè)備的接口種類很多,每個設(shè)備商生產(chǎn)的設(shè)備都只能用自己特定的光模塊,無法在行業(yè)內(nèi)通用。于是一些行業(yè)大佬建了個群,商量在設(shè)備商之間使用相同的接口和相同尺寸的光模塊,這個群就是MSA。
定義光模塊尺寸的MSA主要是SFP MSA,XFP MSA,CXP MSA,QSFP MSA,CFP MSA,OSFP MSA,和QSFP-DD MSA,也是目前市場上留存下來的幾種主要封裝形式。
以下是光模塊的幾種封裝類型:
GBIC光模塊,Giga Bitrate Interface Converter 的縮寫,在上世紀(jì)90年代相當(dāng)流行。它將千兆位電信號轉(zhuǎn)換為光信號,可以為熱插拔使用。GBIC是一種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的可互換產(chǎn)品。這種光模塊在沒有出現(xiàn)SFP封裝之前,曾經(jīng)廣泛的用于交換機(jī),路由器等網(wǎng)烙產(chǎn)品,后逐漸被SFP光模塊替代。 GBIC模塊與1X9封裝的模塊相比,優(yōu)勢非常明顯,由于其可支持熱插拔的特性,使得GBIC產(chǎn)品作為一個獨立的模塊,用戶可以方便的更新維護(hù)光模塊,故障定位。然而隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,GBIC模塊的缺點也逐漸顯現(xiàn)。主要的缺點的個頭太大,導(dǎo)致業(yè)務(wù)板光口密度較小,板卡上無法容納足夠數(shù)量的GBIC,無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢。
SFP光模塊,英文全稱是Small Form-factor Pluggables,即小型熱插拔光模塊,是早期GBIC模塊的升級版本,繼承了GBIC的熱插拔特性,采用LC頭,與GBIC光纖模塊相比,它的體積更小,集成度更高,極大的增加了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的端口密度,適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢,因此得到了最廣范的應(yīng)用,是目前市場最流行的光模塊,我們通常所說的光模塊就是這種類型。SFP光模塊也借鑒了SFF小型化的優(yōu)勢。 目前主要的設(shè)備廠商,無一例外摒棄的GBIC產(chǎn)品,只采用SFP光模塊產(chǎn)品。由于采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),各廠家的SFP產(chǎn)品可以兼容,SFP產(chǎn)品可作為一種單獨的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購。
XFP光模塊,英語全稱為10Gigabit Small Form Factor Pluggable,(10 Gb小形狀系數(shù)可插拔模塊)是一種可熱交換的、獨立于通信協(xié)議的光學(xué)收發(fā)器。XFP通常用于10G bps的SONET/SDH光纖通道萬兆以太網(wǎng)和其他應(yīng)用中,也包括CWDM、DWDM鏈路。它提供一種與Xenpak 體系結(jié)構(gòu)及其4通道接口不同的模塊。XFP 是一種采用一條XFI(10 Gb 串行接口)連接的全速單通道串行模塊,可替代Xenpak 及其派生產(chǎn)品。
SFP+光模塊,也稱SFP PLUS光模塊,是SFP光模塊的升級,擁有更高的傳輸速率,通常可達(dá)8.5G或10G(萬兆),這種模塊比早些時候出現(xiàn)的XFP模塊體積更小,它把用于時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)的電路從芯片中轉(zhuǎn)移到線卡上,通過將CDR和電色散補(bǔ)償放在了模塊外面,而更加壓縮了尺寸和功耗。同時具備同樣的速率,因此為通信設(shè)備廠商在同樣的空間內(nèi)部署更密集的光模塊提出了可能,所以應(yīng)用的也越來越廣泛。
CSFP(Compact-SFP)在SFP工業(yè)封裝基礎(chǔ)上,通過采用雙通道,甚至四通道的設(shè)計,CSFP不改變現(xiàn)有接口形式,但將外形尺寸縮小到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的1/2或1/4,通過組合還可靈活配置通道數(shù)量。采用高集成度光電回路和封裝技術(shù)研制的CSFP光模塊繼承了SFP所有的技術(shù)優(yōu)勢,大幅度減小光模塊和通信系統(tǒng)設(shè)備的外形尺寸,成倍提升端口密度及信息吞吐量的同時也降低了系統(tǒng)成本。
SFP28適用于單個25GE接入端口。SFP28模塊,基于SFP+的封裝形式,支持25G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。SFP28能提供25Gb/s的無誤碼傳輸,在超四類多模光纖中傳輸距離可達(dá)到100米,并能應(yīng)用于高密度的25G以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)路接口中,促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器連接。它采用如今流行的SFP+封裝形式,為企業(yè)升級10G以太網(wǎng)連接,提供了一個更具成本效益的解決方案。
QSFP/QSFP+光模塊(Quad Small Form-factor Pluggable( PLUS)):QSFP是為了滿足市場對更高密度的高速可插拔解決方案的需求而誕生的,擁有四通道可插拔SFP接口,這種接口傳輸速率達(dá)到了40Gbps。很多XFP中成熟的關(guān)鍵技術(shù)都應(yīng)用到了該設(shè)計中。QSFP可以作為一種光纖解決方案,并且速度和密度均優(yōu)于4通道CX4接口。由于其可在XFP相同的端口體積下以每通道10Gbps的速度支持四個通道的數(shù)據(jù)傳輸,所以QSFP的密度可以達(dá)到XFP產(chǎn)品的4倍,SFP+產(chǎn)品的3倍。這一接口已經(jīng)被InfiniBand標(biāo)準(zhǔn)所采用。
CXP光模塊的傳輸速率高達(dá)12×10Gbps,支持熱插拔。CXP光模塊主要針對高速計算機(jī)市場,是CFP光模塊在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心里的補(bǔ)充。CXP光模塊尺寸比XFP光模塊或CFP光模塊大,因此可提供更高密度的網(wǎng)絡(luò)接口??芍С?2個適用于100 GbE,3個適用于40 GbE通道的10G鏈路傳輸或12個10G以太網(wǎng)光纖通道或無線寬帶信號的12×QDR鏈路傳輸。
除開SFP和QSFP封裝,CFP應(yīng)該是光模塊中最常見的封裝形式了。其中C在羅馬數(shù)字中代表100,所以CFP主要針對的是100G也包括40G)及以上速率的應(yīng)用。CFP家族主要包括CFP/CFP2/CFP4/CFP8,其中CFP8還處于開發(fā)階段。不同于QSFP后面的附加數(shù)字10、28代表速率等級,CFP后面的數(shù)字代表了更新?lián)Q代,尺寸更緊湊(CFP8除外),速率更快密度更高。
CFP光模塊, form-factor pluggable的簡稱,最早于2009年提出。它是一種傳輸高速率數(shù)據(jù)信號的光器件。通??梢詡鬏?0G或100G的超高速率,也是目前最頂端的高速模塊之一,由于其生產(chǎn)廠家較少,因此價格較高。CFP每路電接口速率定義為10Gb/s等級,通過4x10Gb/s和10x10Gb/s電接口實現(xiàn)40G和100G的模塊速率。
CFP2于2013年問世,尺寸僅CFP的一半,電接口可以支持單路10Gb/s,也可以支持單路25Gb/s甚至50Gb/s,通過10x10G,4x25G,8x25G,8x50G電接口實現(xiàn)100G/200G/400G的模塊速率。
CPAK光模塊100G CPAK光模塊由思科公司于2013年獨立開發(fā)。這種光模塊的電接口總共設(shè)置有82個PIN(上排40個下排42個),采用SC或MPO接口,是首個以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體光子技術(shù)為基礎(chǔ)的光模塊,它的傳輸距離比CXP(傳輸距離100m)光模塊遠(yuǎn),尺寸和功耗比CFP光模塊更小,符合多種IEEE接口標(biāo)準(zhǔn),適合數(shù)據(jù)中心、企業(yè)網(wǎng)等應(yīng)用的高密度光纖連接。
QSFP28光模塊100G QSFP28光模塊首次出現(xiàn)是在2013年,經(jīng)過近幾年的發(fā)展已經(jīng)衍生出多個類別適合不同的傳輸應(yīng)用。100G QSFP28光模塊的封裝方式和40G QSFP+光模塊一樣,且都采用4個光纖通道來傳輸數(shù)據(jù),不同的是,100G QSFP28光模塊各個光纖通道的傳輸速率最高能達(dá)到28Gbps,主要用于100G傳輸應(yīng)用。與100G CFP光模塊相比,100G QSFP28光模塊更能適應(yīng)高密度布線,受到了大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的廣泛青睞。
CFP4尺寸又縮減為CFP2的一半,電接口支持單路10Gb/s和25Gb/s,通過4x10Gb/s和4x25Gb/s實現(xiàn)40G/100G的模塊速率。
CDFP MSA發(fā)布用于新型CDFP 400 Gbps接口的機(jī)械規(guī)范和圖紙草案,400 Gbps連接器設(shè)計用于電信、網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)計算環(huán)境中的資源密集型應(yīng)用,其緊湊的外形尺寸產(chǎn)品可以在16個通道上實現(xiàn)25 Gbps數(shù)據(jù)速率,具有出色的信號完整性、熱冷卻特性和EMI保護(hù)功能。
CFP8是專門針對400G提出的封裝形式,其尺寸與CFP2相當(dāng)。電接口支持25Gb/s和50Gb/s的通道速率,通過16x25G或8x50電接口實現(xiàn)400G模塊速率。
Micro QSFP(小型化的QSFP),2015年才成立的多元協(xié)議,與QSFP一樣是4個通道,但是尺寸僅SFP模塊大小,支持25G和50G (PAM4調(diào)制) 通道速率。通過模塊殼體上散熱翅片設(shè)計,有更優(yōu)異的熱性能。
QSFP-DD MSA成立于2016年3月,成員包括了52家業(yè)內(nèi)公司。該MSA主要致力于發(fā)展比現(xiàn)有QSFP28模塊更高速率的光模塊,并可以同QSFP后向兼容。QSFP-DD 采用8路電接口,每路采用25Gbps NRZ或者50Gbps PAM4信號格式,最高可以支持400Gbps速率。另外,36個QSFP-DD光模塊可以插入一個交換機(jī)槽,總計提供14.4Tbps的容量。
OSFP光模塊,“O”代表著“八進(jìn)制”,它被設(shè)計為使用8個電氣通道來實現(xiàn)400GbE。是一個8通道連接器,略大于QSFP-DD,但相對較熱,更高瓦數(shù)的光學(xué)引擎和收發(fā)器,散熱性能稍好。OSFP外形規(guī)格不向現(xiàn)有規(guī)格提供向后兼容性,但其設(shè)計可提供最大的熱性能和電氣性能。OSFP旨在于即將到來的以標(biāo)準(zhǔn)還在制定中的50Gbps電信號工作的設(shè)備。
DSFP MSA標(biāo)準(zhǔn)定義10G點對點應(yīng)用光模塊。為雙發(fā)雙收光模塊,支持兩個電通道(Electrical lanes),兼容SFP+封裝規(guī)范,可為5G網(wǎng)絡(luò)提供高密度、低成本的光模塊解決方案。,通信設(shè)備采用DSFP產(chǎn)品后,由于模塊密度翻倍,因此成倍提高了通信設(shè)備的端口密度和吞吐量,也相應(yīng)的提高了設(shè)備的性價比,增加了客戶的產(chǎn)品競爭力。
隨著技術(shù)的發(fā)展,光模塊的尺寸會越來越小,單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量也越來越大。后續(xù)將會不斷有新的MSA出現(xiàn)。