Formfaktorer för optiska transceivers – en tillbakablick

Förra året var det Pro Optix 10-årsjubileum och när vi tittade tillbaka på det senaste decenniet påminde det oss om hur långt vi har kommit i utvecklingen av fiberoptik, och hur snabbt tekniken förändras. Nu ser vi ökade hastigheter och nya formfaktorer varje år.

Detta är långt ifrån den första GBIC samt formfaktor som lanserades för ungefär 25 år sedan, och det är ironiskt att vi fortfarande ibland hänvisar till ”GBICar” med tanke på de snabba framsteg och hastigheter som vi har idag. År 2010 grundades vår verksamhet på 100 Mbit. 1G-beställningar och 10G var då dyrt och begränsat men 2020 lanserades 800G som OSFP, QSFP-DD och 100 G finns även tillgängligt med längre räckvidd och WDM har varit ett viktigt fokus de senaste åren.

Låt oss göra en tillbakablick på formfaktorer för optiska transceivers och de som fortfarande finns tillgängliga och används idag.

1995

GBIC (Gigabit Interface Converter) var en av de första standarderna som släpptes 1995 av Small Form Factor Committee (numera en del av Storage Networking Industry Association) för flexibla hot-swappable optiska transceivers som sedan reviderades år 2000. Även om GBIC nu är en föråldrad teknik kallar folk ibland transceivers i allmänhet för GBIC.

2001-2005

SFP (Small Form-factor Pluggable) transceivers lanserades drygt 5 år efter GBIC som en mindre ”miniversion”, men med samma funktionalitet. De ersatte till stor del GBIC, med typiska hastigheter på 1 Gbps för Ethernet och upp till 4 Gbps för Fibre Channel. SFP använder olika anslutningar som LC Duplex, LC Simplex, RJ45, SC Simplex, och kan hantera avstånd upp till 160 km. SFP är mycket efterfrågad och sälj i stora mängder.

En annan formfaktor som presenterades under ungefär samma tid var XENPAK som definierades 2001 via ett Multi Source Agreement (MSA) mellan Agilent Technologies och Agere Systems och följde 10 Gigabit Ethernet-standarden (10 GbE) från IEEE 802.3-gruppen. Tätt därefter kom 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 var 2005.

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

2006-2010

2006 introducerades SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – en förbättrad version av SFP med högre datahastighet som gav hastigheter upp till 10 Gbps. SFP+ stödjs av många nätverksleverantörer och är fortfarande en dominerande formfaktor med den senaste uppdateringen av standarden 2013. Dataöverföring finns 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 anslutningstyper som LC Duplex, LC Simplex och RJ45.

QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable) -transceivers är något större än SFP och lanserades 2006. De har fyra kanaler som möjliggör dataöverföring med fyra gånger hastigheten över multimode eller singlemode-fiber på 4 Gbps. De är tillgängliga för att täcka avstånd upp till 10 km med LC Duplex- och MPO-12-anslutningar.

CFP (C Form-factor Pluggable) standarden designades ursprungligen för 100 Gigabit-system (”C” är den romerska siffran för 100) som stödjer nätverk med ultrahög bandbredd som utgör Internets kärna. 10 x 10 Gbps-kanaler eller 4 x 25 Gbps-kanaler stödjer en enda 100 Gbps-signal (som 100 GbE eller OTU4). Alternativt kan en eller flera 40 Gbps-signaler (som 40 GbE, OTU3, STM-256 / OC-768) täcka avstånd upp till 3 000 km och uppåt i förstärkta långdistanssystem. De tillgängliga anslutningarna inkluderar LC Duplex och MPO-24.

2011-2015

Enhanced Quad Small Form-factor Pluggable QSFP+ som lanserades 2012, är en liten optisk transceiver med fyra kanaler som stödjer LC Duplex och MPO-12-anslutningar. Liksom QSFP har den större dimensioner än SFP+ transceivers och täcker avstånd upp till 40 km. Det är fortfarande den dominerande formfaktorn för datahastigheter vid 40 Gbps.

QSFP28 lanserades också 2014 baserat på samma teknik som QSFP+ och med samma fysiska dimensioner, men med 4 kanaler på 25 Gbps. QSFP28 är nu standardgränssnittet för 100G och finns i flera olika konfigurationer från 100 m med multimode, upp till 80 km med singlemode. De tillgängliga anslutningarna är LC Duplex och MPO-12.

Med samma fysiska dimensioner som SFP och SFP+ lanserades SFP28 2014 – designade för hastigheter upp till 25 Gbps. SFP28 har en enda 28 Gbps-kanal som kan sända 25 Gbps. Moduler finns i antingen single- eller multimodfiberanslutningar. SFP28-transceivers använder endast en kanal och finns med LC Duplex- och Simplex-anslutningar, med en räckvidd på mellan 100 och 40 km.

Sedan dess introduktion 2009 har vi sett förbättringar av CFP, med införandet av CFP2 2012 och CFP4 2014, vilket möjliggör högre prestanda och högre täthet. 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-anslutningar. Den fysiska storleken av CFP4 är en fjärdedel av den ursprungliga CFP-standarden, men levererar samma 100 Gbps datahastighet för avstånd upp till 10 km. Den använder LC Duplex-anslutningar med mindre än 6 W i strömförbrukning.

2015 – idag

År 2018 tillhandahöll CSFP (Compact Size SFP) en uppdatering av BiDi-SFP med två bidi-signaler som använder en SFP-port och stödjer CSFP. CSFP kan användas för att ansluta två platser som har BiDi-SFP, vilket halverar antalet portar som krävs samt minskar strömförbrukningen. CSFP stödjer 2 x 1000 Mbps för avstånd på upp till 20 km.

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

2019 släpptes även QSFP-DD (Quad Small Form-factor Pluggable Double Density) standarden som är bakåtkompatibel med andra QSFP-versioner. Det möjliggör höghastighetslösningar via ytterligare en rad kontakter som ger ett elektriskt gränssnitt med åtta kanaler. QSFP-DD kan nå datahastigheter på upp till 800 Gbps och ansluta till LC och MPO-16. Detta introducerade även en ny kontakttyp – CS. CS-kontakten har 2 x CS Duplex-anslutningar på en transceiver och kan användas för att aggregera 2 x 100G och 2 x 200G.

2019 visade sig vara ett hektiskt år för lanseringar, med introduktionen av OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable), en annan formfaktor som använder CS-anslutningar, som stödjer bithastigheter på 400G och högre. Detta introducerade också 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. De kan täcka avstånd mellan 500 m och 40 km med datahastigheter på 400G och 800G.

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

Medan GBIC, XENPAK, X2 och XFP nu nästan är föråldrade och formfaktorer från förr, är SFP och SFP+ fortfarande lika populära som någonsin. CWDM-transceivers erbjuds nu från 1G till 100G med nya våglängder och avstånd som hela tiden utvecklas, och vi kan nu nå 400G och 800G på QSFP-DD, OSFP och SFP-DD. Formfaktorer uppdateras kontinuerligt för längre avstånd, ytterligare våglängder och högre bithastigheter. Följ med oss här för det senaste inom formfaktorer för optiska transceivers och deras utveckling!

Sök formfaktorer >

Vilka är skillnaderna mellan SFP, SFP+ och SFP28 transceivers? >