การแนะนำพื้นฐานของโมดูลออปติคัล

การแนะนำพื้นฐานของโมดูลออปติคัล

โมดูลออปติคัลประกอบด้วยอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ วงจรการทำงาน และอินเทอร์เฟซแบบออปติคัล อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยสองส่วน: การส่งและรับ กล่าวโดยสรุป ฟังก์ชั่นของโมดูลออปติคัลคือการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณออปติคอลที่ปลายส่ง หลังจากที่สัญญาณแสงถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสง ส่วนรับสัญญาณจะแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า

ส่วนการส่งผ่านคือ: สัญญาณไฟฟ้าอินพุตของอัตราบิตที่แน่นอนจะถูกประมวลผลโดยชิปไดรฟ์ภายใน จากนั้นขับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ (LD) หรือไดโอดเปล่งแสง (LED) เพื่อส่งสัญญาณแสงแบบมอดูเลตในอัตราที่สอดคล้องกัน วงจรควบคุมอัตโนมัติกำลังแสงออปติคอลภายในได้รับการติดตั้งเพื่อให้พลังงานสัญญาณแสงเอาท์พุตมีเสถียรภาพ

ส่วนรับคือ: โมดูลอินพุตสัญญาณแสงที่มีอัตราบิตที่แน่นอนจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยไดโอดตรวจจับแสง และสัญญาณไฟฟ้าที่มีอัตราบิตที่สอดคล้องกันจะถูกส่งออกหลังจากปรีแอมป์

-แนวคิดพื้นฐานของโมดูลออปติคัล-

โมดูลพอร์ตออปติคัลเป็นชื่อทั่วไปของโมดูลประเภทต่างๆ โดยทั่วไปหมายถึงโมดูลรวมตัวรับส่งสัญญาณแสง

-ฟังก์ชั่นของโมดูลออปติคอล-

หน้าที่ของมันคือเพียงการแปลงระหว่างสัญญาณแสงและสัญญาณไฟฟ้า

-โครงสร้างโมดูลออปติคอล-

โมดูลออปติคอลมักประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณแสง ตัวรับแสง วงจรการทำงาน และอินเทอร์เฟซแบบออปติคอล (ไฟฟ้า)

ที่ตัวส่งสัญญาณ ชิปไดรเวอร์จะประมวลผลสัญญาณไฟฟ้าดั้งเดิม จากนั้นขับเคลื่อนเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์ (LD) หรือไดโอดเปล่งแสง (LED) เพื่อปล่อยสัญญาณออปติคัลแบบมอดูเลต

พอร์ตอยู่ที่จุดสิ้นสุดการรับ หลังจากที่สัญญาณออปติคัลเข้ามาแล้ว ก็จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยไดโอดตรวจจับแบบออปติคัล จากนั้นจึงส่งสัญญาณไฟฟ้าออกผ่านปรีแอมพลิฟายเออร์

-การจำแนกโหมดออปติคอล-

-ประวัติการพัฒนาโหมดออปติคอล-

-ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับบรรจุภัณฑ์โมดูลออปติคัล-

มาตรฐานบรรจุภัณฑ์สำหรับโมดูลออปติคัลมีหลากหลาย เนื่องจากสาเหตุหลักคือ:

》ความเร็วในการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารใยแก้วนำแสงเร็วเกินไป ความเร็วของโมดูลออปติคอลเพิ่มขึ้น และปริมาตรก็ลดลงเช่นกัน ดังนั้นทุกๆ สองสามปี จะมีการออกฉลากบรรจุภัณฑ์ใหม่

แม่นยำ นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องยากที่จะเข้ากันได้ระหว่างมาตรฐานบรรจุภัณฑ์ใหม่และเก่า

》สถานการณ์การใช้งานของโมดูลออปติคอลมีความหลากหลาย ระยะการส่งข้อมูลที่แตกต่างกัน ข้อกำหนดแบนด์วิธ และสถานที่ใช้งาน ซึ่งสอดคล้องกับประเภทต่างๆ ของใยแก้วนำแสงที่ใช้ โมดูลแสงก็แตกต่างกันเช่นกัน

พอร์ต GBIC

GBIC เป็นตัวแปลงอินเทอร์เฟซ Giga Bitrate

ก่อนปี 2000 GBIC เป็นบรรจุภัณฑ์โมดูลออปติคัลที่ได้รับความนิยมมากที่สุดและเป็นโมดูลโมดูลกิกะบิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

พอร์ตเอสเอฟพี

เนื่องจาก GBIC มีขนาดใหญ่ SFP จึงปรากฏขึ้นในภายหลังและเริ่มแทนที่ GBIC

SFP หรือชื่อเต็มของ Small Form-factor Pluggable เป็นโมดูลออปติคอลขนาดเล็กแบบถอดเปลี่ยนได้ทันที ขนาดที่เล็กเมื่อเทียบกับบรรจุภัณฑ์ GBIC ขนาดของ SFP นั้นเล็กกว่าโมดูล GBIC ครึ่งหนึ่ง และสามารถกำหนดค่าจำนวนพอร์ตได้มากกว่าสองเท่าบนแผงเดียวกัน ในแง่ของฟังก์ชัน ทั้งสองมีความแตกต่างกันเล็กน้อย และทั้งสองรองรับการเสียบปลั๊กแบบ Hot Plug แบนด์วิธสูงสุดที่ SFP รองรับคือ 4Gbps

XFP ทางปาก

XFP เป็นแบบ Pluggable Small Form-Factor ขนาด 10 กิกะบิต ซึ่งสามารถเข้าใจได้ทันที เป็น SFP ขนาด 10 กิกะบิต

XFP ใช้โมดูลอนุกรมช่องเดียวความเร็วเต็มที่เชื่อมต่อด้วย XFI (อินเทอร์เฟซอนุกรม 10Gb) ซึ่งสามารถแทนที่ Xenpak และอนุพันธ์ของโมดูลได้

พอร์ต SFP+

SFP+ เช่นเดียวกับ XFP คือโมดูลออปติคัล 10G

ขนาดของ SFP+ จะเหมือนกับขนาดของ SFP มีขนาดกะทัดรัดกว่า XFP (ลดลงประมาณ 30%) และการใช้พลังงานก็น้อยกว่าด้วย (ลดลงด้วยฟังก์ชันควบคุมสัญญาณบางอย่าง)

หรือ SFP28

SFP ที่มีอัตรา 25Gbps สาเหตุหลักมาจากโมดูลออปติคัล 40G และ 100G มีราคาแพงเกินไปในขณะนั้น ดังนั้นจึงมีการวางแผนการเปลี่ยนแปลงแบบประนีประนอมนี้

คิวเอสเอฟพี/คิวเอสเอฟพี+/QSFP28/QSFP28-DD

Quad Small Form-factor Pluggable, อินเทอร์เฟซ SFP สี่ช่องสัญญาณ เทคโนโลยีสำคัญหลายอย่างใน XFP ได้ถูกนำมาใช้กับการออกแบบนี้ QSFP สามารถแบ่งออกเป็น 4 ตามความเร็ว × 10G QSFP+、4 × 25G QSFP28、8 × 25G QSFP28-DD โมดูลออปติคัล ฯลฯ

ยกตัวอย่าง QSFP28 ซึ่งใช้ได้กับพอร์ตการเข้าถึง 4 × 25GE QSFP28 สามารถใช้อัพเกรดจาก 25G เป็น 100G โดยไม่ต้องใช้ 40G ได้ ลดความยุ่งยากในการเดินสายเคเบิลและลดค่าใช้จ่ายลงอย่างมาก

คิวเอสเอฟพี/คิวเอสเอฟพี+/QSFP28/QSFP28-DD

QSFP-DD ก่อตั้งขึ้นในเดือนมีนาคม 2559 เรียกว่า "ความหนาแน่นสองเท่า" เพิ่มแถวของช่องลงใน 4 ช่องของ QSFP และเปลี่ยนเป็น 8 ช่อง

สามารถเข้ากันได้กับโครงการ QSFP โมดูล QSFP28 เดิมยังคงสามารถใช้งานได้ เพียงใส่โมดูลอื่นเข้าไป จำนวนนิ้วทองของ OSFP-DD เป็นสองเท่าของ QSFP28

QSFP-DD แต่ละตัวใช้รูปแบบสัญญาณ 25Gbps NRZ หรือ 50Gbps PAM4 ด้วย PAM4 สามารถรองรับได้ถึง 400Gbps

OSFP

OSFP, Octal Small Form Factor Pluggable, “O” ย่อมาจาก “octal” เปิดตัวอย่างเป็นทางการในเดือนพฤศจิกายน 2016

ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ 8 ช่องสัญญาณไฟฟ้าเพื่อรับ 400GbE (8 * 56GbE แต่สัญญาณ 56GbE ถูกสร้างขึ้นโดยเลเซอร์ 25G DML ภายใต้การปรับ PAM4) และขนาดของมันจะใหญ่กว่า QSFP-DD เล็กน้อย ออปติคอลเอ็นจิ้นและตัวรับส่งสัญญาณที่มีกำลังวัตต์สูงกว่าจะมีประสิทธิภาพการกระจายความร้อนดีขึ้นเล็กน้อย

ซีเอฟพี/CFP2/CFP4/CFP8

Centum gigabit Form Pluggable โมดูลการสื่อสารด้วยแสงแบบแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น อัตราการส่งข้อมูลสามารถเข้าถึง 100-400Gbpso

CFP ได้รับการออกแบบบนพื้นฐานของอินเทอร์เฟซ SFP ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าและรองรับการรับส่งข้อมูล 100Gbps CFP สามารถรองรับสัญญาณ 100G เดียวและสัญญาณ 40G หนึ่งสัญญาณขึ้นไป

ความแตกต่างระหว่าง CFP, CFP2 และ CFP4 คือปริมาณ ปริมาณของ CFP2 คือครึ่งหนึ่งของ CFP และ CFP4 คือหนึ่งในสี่ของ CFP CFP8 เป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่เสนอเป็นพิเศษสำหรับ 400G และมีขนาดเทียบเท่ากับ CFP2 รองรับอัตราช่องสัญญาณ 25Gbps และ 50Gbps และรับอัตราโมดูล 400Gbps ผ่านอินเทอร์เฟซไฟฟ้า 16x25G หรือ 8×50