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光模块封装大盘点

定义光模块尺寸的MSA主要是SFP MSA,XFP MSA,CXP MSA,QSFP MSA,CFP MSA,OSFP MSA,和QSFP-DD MSA,也是目前市场上留存下来的几种主要封装形式。

光模块的尺寸由封装形式(form factor)决定,而这个封装就是各种多源协议(MSA)组织规定的。早期设备的接口种类很多,每个设备商生产的设备都只能用自己特定的光模块,无法在行业内通用。于是一些行业大佬建了个群,商量在设备商之间使用相同的接口和相同尺寸的光模块,这个群就是MSA。

定义光模块尺寸的MSA主要是SFP MSA,XFP MSA,CXP MSA,QSFP MSA,CFP MSA,OSFP MSA,和QSFP-DD MSA,也是目前市场上留存下来的几种主要封装形式。

以下是光模块的几种封装类型:

GBIC光模块,Giga Bitrate Interface Converter 的缩写,在上世纪90年代相当流行。它将千兆位电信号转换为光信号,可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。这种光模块在没有出现SFP封装之前,曾经广泛的用于交换机,路由器等网烙产品,后逐渐被SFP光模块替代。 GBIC模块与1X9封装的模块相比,优势非常明显,由于其可支持热插拔的特性,使得GBIC产品作为一个独立的模块,用户可以方便的更新维护光模块,故障定位。然而随着网络的不断发展,GBIC模块的缺点也逐渐显现。主要的缺点的个头太大,导致业务板光口密度较小,板卡上无法容纳足够数量的GBIC,无法适应网络迅猛发展的趋势。

GBIC

SFP光模块,英文全称是Small Form-factor Pluggables,即小型热插拔光模块,是早期GBIC模块的升级版本,继承了GBIC的热插拔特性,采用LC头,与GBIC光纤模块相比,它的体积更小,集成度更高,极大的增加了网络设备的端口密度,适应了网络迅猛发展的趋势,因此得到了最广范的应用,是目前市场最流行的光模块,我们通常所说的光模块就是这种类型。SFP光模块也借鉴了SFF小型化的优势。 目前主要的设备厂商,无一例外摒弃的GBIC产品,只采用SFP光模块产品。由于采用了统一的标准,各厂家的SFP产品可以兼容,SFP产品可作为一种单独的网络设备采购。

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XFP光模块,英语全称为10Gigabit Small Form Factor Pluggable,(10 Gb小形状系数可插拔模块)是一种可热交换的、独立于通信协议的光学收发器。XFP通常用于10G bps的SONET/SDH光纤通道万兆以太网和其他应用中,也包括CWDM、DWDM链路。它提供一种与Xenpak 体系结构及其4通道接口不同的模块。XFP 是一种采用一条XFI(10 Gb 串行接口)连接的全速单通道串行模块,可替代Xenpak 及其派生产品。

xfp

SFP+光模块,也称SFP PLUS光模块,是SFP光模块的升级,拥有更高的传输速率,通常可达8.5G或10G(万兆),这种模块比早些时候出现的XFP模块体积更小,它把用于时钟和数据恢复的电路从芯片中转移到线卡上,通过将CDR和电色散补偿放在了模块外面,而更加压缩了尺寸和功耗。同时具备同样的速率,因此为通信设备厂商在同样的空间内部署更密集的光模块提出了可能,所以应用的也越来越广泛。

SFP+

CSFP(Compact-SFP)在SFP工业封装基础上,通过采用双通道,甚至四通道的设计,CSFP不改变现有接口形式,但将外形尺寸缩小到现有标准的1/2或1/4,通过组合还可灵活配置通道数量。采用高集成度光电回路和封装技术研制的CSFP光模块继承了SFP所有的技术优势,大幅度减小光模块和通信系统设备的外形尺寸,成倍提升端口密度及信息吞吐量的同时也降低了系统成本。

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SFP28适用于单个25GE接入端口。SFP28模块,基于SFP+的封装形式,支持25G以太网标准。SFP28能提供25Gb/s的无误码传输,在超四类多模光纤中传输距离可达到100米,并能应用于高密度的25G以太网交换机和网路接口中,促进数据中心的服务器连接。它采用如今流行的SFP+封装形式,为企业升级10G以太网连接,提供了一个更具成本效益的解决方案。

sfp28

QSFP/QSFP+光模块(Quad Small Form-factor Pluggable( PLUS)):QSFP是为了满足市场对更高密度的高速可插拔解决方案的需求而诞生的,拥有四通道可插拔SFP接口,这种接口传输速率达到了40Gbps。很多XFP中成熟的关键技术都应用到了该设计中。QSFP可以作为一种光纤解决方案,并且速度和密度均优于4通道CX4接口。由于其可在XFP相同的端口体积下以每通道10Gbps的速度支持四个通道的数据传输,所以QSFP的密度可以达到XFP产品的4倍,SFP+产品的3倍。这一接口已经被InfiniBand标准所采用。

QSFP

CXP光模块的传输速率高达12×10Gbps,支持热插拔。CXP光模块主要针对高速计算机市场,是CFP光模块在以太网数据中心里的补充。CXP光模块尺寸比XFP光模块或CFP光模块大,因此可提供更高密度的网络接口。可支持12个适用于100 GbE,3个适用于40 GbE通道的10G链路传输或12个10G以太网光纤通道或无线宽带信号的12×QDR链路传输。

cxp

除开SFP和QSFP封装,CFP应该是光模块中最常见的封装形式了。其中C在罗马数字中代表100,所以CFP主要针对的是100G也包括40G)及以上速率的应用。CFP家族主要包括CFP/CFP2/CFP4/CFP8,其中CFP8还处于开发阶段。不同于QSFP后面的附加数字10、28代表速率等级,CFP后面的数字代表了更新换代,尺寸更紧凑(CFP8除外),速率更快密度更高。

CFP光模块, form-factor pluggable的简称,最早于2009年提出。它是一种传输高速率数据信号的光器件。通常可以传输40G或100G的超高速率,也是目前最顶端的高速模块之一,由于其生产厂家较少,因此价格较高。CFP每路电接口速率定义为10Gb/s等级,通过4x10Gb/s和10x10Gb/s电接口实现40G和100G的模块速率。

cfp

CFP2于2013年问世,尺寸仅CFP的一半,电接口可以支持单路10Gb/s,也可以支持单路25Gb/s甚至50Gb/s,通过10x10G,4x25G,8x25G,8x50G电接口实现100G/200G/400G的模块速率。

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CPAK光模块100G CPAK光模块由思科公司于2013年独立开发。这种光模块的电接口总共设置有82个PIN(上排40个下排42个),采用SC或MPO接口,是首个以互补金属氧化物半导体光子技术为基础的光模块,它的传输距离比CXP(传输距离100m)光模块远,尺寸和功耗比CFP光模块更小,符合多种IEEE接口标准,适合数据中心、企业网等应用的高密度光纤连接。

CPAK

QSFP28光模块100G QSFP28光模块首次出现是在2013年,经过近几年的发展已经衍生出多个类别适合不同的传输应用。100G QSFP28光模块的封装方式和40G QSFP+光模块一样,且都采用4个光纤通道来传输数据,不同的是,100G QSFP28光模块各个光纤通道的传输速率最高能达到28Gbps,主要用于100G传输应用。与100G CFP光模块相比,100G QSFP28光模块更能适应高密度布线,受到了大多数数据中心的广泛青睐。

QSFP

CFP4尺寸又缩减为CFP2的一半,电接口支持单路10Gb/s和25Gb/s,通过4x10Gb/s和4x25Gb/s实现40G/100G的模块速率。

CFP4

CDFP MSA发布用于新型CDFP 400 Gbps接口的机械规范和图纸草案,400 Gbps连接器设计用于电信、网络和企业计算环境中的资源密集型应用,其紧凑的外形尺寸产品可以在16个通道上实现25 Gbps数据速率,具有出色的信号完整性、热冷却特性和EMI保护功能。

CDFP

CFP8是专门针对400G提出的封装形式,其尺寸与CFP2相当。电接口支持25Gb/s和50Gb/s的通道速率,通过16x25G或8×50电接口实现400G模块速率。

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Micro QSFP(小型化的QSFP),2015年才成立的多元协议,与QSFP一样是4个通道,但是尺寸仅SFP模块大小,支持25G和50G (PAM4调制) 通道速率。通过模块壳体上散热翅片设计,有更优异的热性能。

Micro QSFP

QSFP-DD MSA成立于2016年3月,成员包括了52家业内公司。该MSA主要致力于发展比现有QSFP28模块更高速率的光模块,并可以同QSFP后向兼容。QSFP-DD 采用8路电接口,每路采用25Gbps NRZ或者50Gbps PAM4信号格式,最高可以支持400Gbps速率。另外,36个QSFP-DD光模块可以插入一个交换机槽,总计提供14.4Tbps的容量。

QSFP-DD

OSFP光模块,“O”代表着“八进制”,它被设计为使用8个电气通道来实现400GbE。是一个8通道连接器,略大于QSFP-DD,但相对较热,更高瓦数的光学引擎和收发器,散热性能稍好。OSFP外形规格不向现有规格提供向后兼容性,但其设计可提供最大的热性能和电气性能。OSFP旨在于即将到来的以标准还在制定中的50Gbps电信号工作的设备。

OSFP

DSFP MSA标准定义10G点对点应用光模块。为双发双收光模块,支持两个电通道(Electrical lanes),兼容SFP+封装规范,可为5G网络提供高密度、低成本的光模块解决方案。,通信设备采用DSFP产品后,由于模块密度翻倍,因此成倍提高了通信设备的端口密度和吞吐量,也相应的提高了设备的性价比,增加了客户的产品竞争力。

DSFP

随着技术的发展,光模块的尺寸会越来越小,单位时间内传输的数据容量也越来越大。后续将会不断有新的MSA出现。

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