Formfaktorer för optiska transceivers – en tillbakablick

2020-2023

QSFP-DD800 (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density 800G) introducerades 2021. Denna formfaktor bygger på QSFP-DD-standarden och fördubblar hastigheten till 800 Gbps med åtta lanes med 100G PAM4-signalering. Den stöder datacenterapplikationer med hög densitet och är bakåtkompatibel med befintliga QSFP-DD-portar med LC- och MPO-16-kontakter.

Released in 2021, the QSFP112 (Quad Small Form-factor Pluggable 112G) som släpps 2021, är nästa generation av QSFP-familjen. QSFP112 stöder 112 Gbps per lane i ett QSFP-system med 4x lanes. Denna formfaktor är bakåtkompatibel med äldre QSFP56- och QSFP28-moduler.

Under 2022 gjordes uppgraderingar av de befintliga formfaktorerna SFP28, QSFP28 och QSFP-DD. QSFP-DD-standarden fortsatte att utvecklas, med stöd för högre hastighet och förbättrad effektivitet. Introduktionen av 100G DWDM QSFP28-transceivers gjorde det möjligt för kunderna att expandera eller uppgradera befintliga 10G/40G-nätverk till 100G-applikationer utan att ändra den ursprungliga infrastrukturen.

2023 introducerades fler QSFP28-transceivrar, tillsammans med lanseringen av 100G O-Band DWDM-transceivrar och 400G ZR koherenta optiska moduler. 100G O-Band DWDM-transceivrarna stöder upp till 30 km transmission utan behov av moduler för dispersionskompensation eller optiska förstärkare. De instickbara koherenta optiska modulerna 400G ZR och ZR+ har låg strömförbrukning, mindre formfaktorer och uppnår hastigheter på mellan 100 Gbps och 400 Gbps, vilket gör dem idealiska för kraft- och tunnelbanenät med hög densitet.

DWDM-tekniken har fortsatt att förbättras under de senaste åren, men CWDM är fortfarande ett populärt val för många applikationer i mellanklass och med lägre bandbredd. CWDM är ett kostnadseffektivt alternativ för att skala upp mindre nätverk som inte kräver DWDM:s fulla räckvidd, vilket gör det möjligt för företag att balansera prestanda med budget.

2015-2019

2018 CSFP (Compact Size SFP) var en uppdatering av dubbelriktad SFP, med två dubbelriktade trafikströmmar som använder en SFP-port med stöd för CSFP. CSFP kan användas för att ansluta två platser som har dubbelriktad SFP, vilket halverar antalet portar som krävs och minskar strömförbrukningen. CSFP stöder 2 x 1000 Mbps för avstånd på upp till 20 km.

QSFP56 standardiserades 2019 och fördubblar datahastigheten som uppnås med QSFP28 med en topphastighet på 200 Gbps. QSFP56 gör detta antingen genom att använda parallella fibrer och 8 x 25G-våglängder eller genom att dra nytta av PAM4-modulering och en intern multiplexer som överför 50G över 4 våglängder. QSFP56 finns i olika konfigurationer där OM4 används för att nå ett avstånd på 100 m och OS2 för upp till 10 km. QSFP56 använder LC- eller MPO-12-kontakter.

Under 2019 lanserades även standarden QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) som är bakåtkompatibel med andra QSFP-versioner. Den möjliggör höghastighetslösningar via en extra rad kontakter som ger en elektrisk anslutning med 8 lanes. QSFP-DD kan ge datahastigheter på upp till 800 Gbps och anslutas till LC och MPO-16. Man introducerade också en ny kontakt – CS-kontakten med 2 x CS Duplex-kontakter på en transceiver som kan användas i breakout-applikationer för 2x100G och 2x200G.

2019 fortsatte att vara ett hektiskt år för lanseringar och ytterligare en formfaktor som använder CS-kontakter, med introduktionen av OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable) som stöder bithastigheter på 400G och högre. Dessutom introducerades den nya CS-kontakten (tillsammans med LC Duplex och MPO-12), som möjliggör 2 x CS Duplex på en transceiver, vilket möjliggör aggregering utan behov av MPO. Den kan täcka avstånd på mellan 500 m och 40 km vid datahastigheter på 400 G och 800 G.

OSFP är ett populärt alternativ till QSFP-DD för högre bandbredder eftersom det ger bättre värmehantering tack vare sin större storlek. Den större formfaktorn ger bättre värmeavledning, vilket gör den särskilt lämplig för högeffektiva applikationer med hög densitet i datacenter och miljöer för högpresterande databehandling.

SFP-DD (Small Form-factor Pluggable Double Density) är en av de senaste standarderna för multisource-avtal. SFP-DD är en av de minsta formfaktorerna som gör det möjligt för datacenter att fördubbla porttätheten och öka datahastigheterna. Baserat på 50G PAM4-signalering stöder den 2 kanaler med upp till 100G och kommer att vara bakåtkompatibel med både SFP+-moduler och -kablar samt nya SFP-DD-produkter med dubbel densitet. För användning i datacenter erbjuder standarden ett billigare alternativ för break-out-applikationer med hög pert-densitet. Med en datahastighet på 100G kommer den så småningom att kunna stödja 200G med två 100G PAM4-kanaler och stöder avstånd på mellan 500m och 10km.

Medan GBIC, XENPAK, X2 och XFP nu nästan är föråldrade och formfaktorer som tillhör det förflutna, är SFP och SFP+ fortfarande lika populära som någonsin. CWDM-transceivrar erbjuds nu från 1G till 100G med nya våglängder och avstånd under utveckling hela tiden och vi kan nu nå 400G och 800G på QSFP-DD, OSFP och SFP-DD. Formfaktorerna uppdateras kontinuerligt för längre avstånd, ytterligare våglängder och högre bithastigheter

2011-2015

Enhanced Quad Small Form-factor Pluggable QSFP+ lanserades 2012 och är en 4-kanals liten hot pluggable optisk transceiver som stöder LC Duplex och MPO-12 fiberkontakter. Precis som QSFP har den större dimensioner än SFP+ optiska transceivers och täcker avstånd på upp till 40 km. Det är fortfarande den dominerande formfaktorn för datahastigheter på 40 Gbps.

QSFP28 lanserades också 2014 baserat på samma teknik som QSFP+ och med samma fysiska dimensioner, men med 4 lanes på 25 Gbps. QSFP28 är nu det standardgränssnitt som väljs för 100G-applikationer och finns i flera olika konfigurationer från 100m med multimode till 80km med singlemode. Tillgängliga anslutningar är LC Duplex och MPO-12.

SFP28 har samma fysiska dimensioner som SFP och SFP+ och är avsedd för hastigheter på upp till 25 Gbps och lanserades 2014. SFP28 har en enda 28 Gbps-kanal som kan överföra 25 Gbps data plus kodningsoverhead. Modulerna finns tillgängliga i antingen singel- eller multimodefiberanslutningar. SFP28-transceivers använder bara 1 kanal och finns med LC Duplex- och Simplex-kontakter, med en räckvidd på mellan 100 m och 40 km

Sedan introduktionen 2009 har förbättringar gjorts av CFP, med introduktionen av CFP2 2012 och CFP4 2014, vilket möjliggör högre prestanda och högre densitet. CFP2 är hälften så stor som den ursprungliga CFP-specifikationen och ger datahastigheter från 100 Gbps till 200 Gbps, för avstånd från 10 km till 2000 km i förstärkta långdistanssystem med LC Duplex-kontakter. CFP4 är en fjärdedel av den fysiska storleken på den ursprungliga CFP-standarden, men ger samma datahastighet på 100 Gbps för avstånd på upp till 10 km. Den använder LC Duplex-anslutningar, med en strömförbrukning på mindre än 6 W.

2006-2010

2006 introducerades SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – en förbättrad version av SFP med högre datahastighet som gav hastigheter på upp till 10 Gbps. SFP+ stöds av många nätverksleverantörer och är fortfarande ett dominerande format i branschen med den senaste uppdateringen av standarden 2013. Dataöverföringen kan ske med 8 Gbps, 10 Gbps och 16 Gbps. SFP+ kan täcka avstånd från 30 m till 120 km och SFP+-transceivers finns med flera olika kontakttyper, t.ex. LC Duplex, LC Simplex och RJ45.

QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) transceivers är något större än SFP och lanserades också 2006. De har 4 lanes som möjliggör dataöverföring med 4 gånger högre hastighet över multimodal eller singelmodal fiber med 4 Gbps. De finns tillgängliga för avstånd på upp till 10 km med LC Duplex- och MPO-12-kontakter.

The CFP (C Form-factor Pluggable) utformades ursprungligen för 100 Gigabit-system (”C” är den romerska siffran för 100) som stödjer nätverk med ultrahög bandbredd som utgjorde ryggraden i Internet. Tio 10G-lanes eller fyra 25G-lanes stöder en enda 100 Gbps-signal (t.ex. 100GbE eller OTU4). Alternativt kan en eller flera 40 Gbps-signaler (t.ex. 40 GbE, OTU3, STM-256/OC-768) täcka avstånd på upp till 3000 km och mer i förstärkta långdistanssystem. Tillgängliga kontakter inkluderar LC Duplex och MPO-24.

2001-2005

SFP (Small Form-factor Pluggable) transceivers lanserades drygt 5 år efter GBIC som en mindre ”mini”-version, men med samma funktionalitet. De ersatte i stort sett GBIC, med typiska hastigheter på 1 Gbps för Ethernet och upp till 4 Gbps för Fibre Channel. SFP använder olika kontakter som LC Duplex, LC Simplex, RJ45, SC Simplex och klarar avstånd på upp till 160 km. SFP är fortfarande mycket efterfrågad och säljs i stora kvantiteter.

En annan formfaktor som presenterades ungefär samtidigt var XENPAK, som definierades 2001 via ett multikällavtal (MSA) mellan Agilent Technologies och Agere Systems och följde standarden 10 Gigabit Ethernet (10GbE) från arbetsgruppen IEEE 802.3. Den följdes tätt av X2, som var hälften så stor som XENPAK och lanserades 2003 med en datahastighet på 10 Gbps över 10 kilometer. Den senaste uppdateringen av X2-definitionen gjordes 2005.

År 2002 tillkännagavs XFP-standarden (X Form-factor Pluggable), som antogs 2003 och uppdaterades 2005. Alla XFP-moduler är 10G, där den romerska siffran ”X” i förkortningen står för ”10”. Från omkring 2010 användes XFP-moduler i allmänhet för längre avstånd, särskilt för DWDM som täcker avstånd på upp till 120 km med LC Duplex- och Simplex-kontakter.

1995

GBIC (Gigabit Interface Converter) var en av de första standarderna som släpptes 1995 av Small Form Factor Committee (nu en del av Storage Networking Industry Association) för flexibla, utbytbara transceivers och reviderades 2000. Även om GBIC nu är i det närmaste föråldrad teknik, hänvisar människor fortfarande ibland till transceivrar i allmänhet som GBIC.