Pluggbara I/O -kontakter kommer att utvecklas från nuvarande 40G/100Gb/s Ethernet- och trådlösa EDR -specifikationer till 800Gb och högre versioner.
Under de senaste 50 åren har dataöverföringshastigheter ökat betydligt. Möjligheten att skapa miljarder transistorer på ett enda chip ökar hastigheten och processorkraften exponentiellt. Datainmatning och utmatning beror på anslutningen av I/O -kontakten. I/O -kontakter spelar en nyckelroll i systemet. Om de inte håller jämna steg med dataflödet kan de orsaka allvarliga flaskhalsar. Ingenjören måste se till att I/O-porten inte begränsar höghastighetsöverföringens prestanda.
Förutom att kunna stödja höghastighetsdatahastigheter måste komponenter också ge flexibilitet för produktdesign, vilket möjliggör snabb systemkonfiguration eller uppgraderingar. Som transitkomponent för aktiva och passiva kablar och optiska fibrer är utmärkt prestanda mycket attraktiv.
I/O -paneltäthet är en annan nyckelfaktor i systemdesign. Standard rackmonterad utrustning kräver att I/O-kontaktens storlek är så liten som 1RU (1,75" hög), upptar så lite utrymme som möjligt, maximerar antalet kanaler och ger utrymme för kylventiler. Utan att stänga av systemet Möjligheten att dra och ansluta gränssnittet är särskilt viktigt i nätverksapplikationer.
Det är värt att uppmuntra att inse produktkompatibilitet eller produktstandardisering mellan olika leverantörer. Standardiserade pluggbara små I/O-kontakter ger en kostnadseffektiv lösning.
Pluggbara I/O -gränssnitt, inklusive små pluggbara SFP och QSFP, har genomgått en kontinuerlig iterativ process och prestanda och paneltäthet har kontinuerligt uppgraderats. De är vanligtvis installerade på kretskortet i fixeringsramen, konfigurerade med modulen och har snabba, hot-swappable prestanda. Detta modulära koncept låter ingenjörer utbyta direkt anslutna kopparkablar, aktiva optiska kablar och optiska sändtagare. Denna kontakt ger mekanisk inneslutning för modulen och ger värmeavledning och radiofrekvensisoleringsprestanda för modulen.
Dessa kontakter har snabbt utvecklats till en liten pluggbar modul, från den ursprungliga SFP till de senaste QSFP- och OSFP-konfigurationerna med dubbel densitet.
De första elektriska och mekaniska specifikationerna för SFP-gränssnittet släpptes av SFF-kommittén 2001 och marknadsfördes genom Multi-Source Agreement Organization (MSA) bestående av industrin användare och kontakt tillverkare. Används för att stödja nätverksprogram i Gigabit Ethernet och Fibre Channel. Denna hot-swap-modul möjliggör överföringsdatahastigheter på upp till 1,0 Gb/s i koppar och fiberoptiska medier. Den ursprungliga SFP -specifikationen uppgraderades till SFP + med en bandbredd på 10 Gb/s samtidigt som bakåtkompatibilitet bibehölls. Efterföljande uppgraderingar har ökat bandbredden till 28 Gb/s. Den senaste versionen av SFP är SFP56 optisk sändtagare, som använder PAM4 -modulering för att ge en 50 Gb/s Ethernet -anslutning.
QSFP -kontakter kommer att vidareutvecklas. QSFP tillhandahåller fyra höghastighets kopparkanaler eller optiska kanaler. Staplade och grupperade burar ökar porttätheten.
Det initiala betyget för QSFP är 1 Gb/s. Genom uppgraderingen kan betyget för QSFP 4 -kanaler vara 10 Gb/s, och den totala bandbredden är 40 Gb/s. Genom att utforma den interna signalvägens längd, EMI och PCB -layout kan QSFP28 -kanalhastigheten vara så hög som 25 Gb/s. QSFP56 kan nå 50 Gb/s kanal. Den totala bandbredden för de fyra kanalerna kan stödja 40 Gb, 100 Gb och 200 Gb Ethernet.
400GbE -specifikationen släpptes 2017. Två nya pluggbara gränssnitt stöder för närvarande 200Gb och 400Gb, vilket leder vägen i Ethernet -applikationer.
Denna specifikation stöder 8-lane elektriska gränssnitt, och varje kanal kan överföra 25Gb/s NRZ eller 50Gb/sPAM4 modulerade signaler. Den totala bandbredden för varje modul kan nå 200 Gb eller 400 Gb/s. Upp till 36 QSFP-DD-kontakter kan installeras på en standard 1RU-omvandlingspanel och den totala flödeshastigheten kan nå 14,4 TB/s.
Molex QSFF-DD-sammankopplingssystem har ett 8-filigt elektriskt gränssnitt som kan överföra upp till 28 Gb/s NRZ eller 56 Gb/sPAM-4, och den totala bandbredden kan nå 200 eller 400 Gb/s.
Den nya QSFP-DD-buren är kompatibel med alla tidigare QSFP-moduler. Modulens maximala effekt är upp till 12 watt.
Buren som stöder den optiska modulen är beroende av en extern kylfläns. QSFP-DD passiva kablar kan sträcka sig från 3 meter till 10 kilometer. OSFP-kontakten är det senaste vapnet för höghastighetsapplikationer i nästa generations datacenter.
Amphenol ICC: s OSFP -kontakter är kompatibla med 25Gb/s filkanal NRZ och 50G/lane kanal PAM4 signalprotokoll, vilket gör att kablar kan ge 200G och 400G total bandbredd för varje kabelenhet.
OSFP liknar QSFP-DD-kontakt i prestanda och form, men det finns vissa skillnader. OSFP -kontakter är något bredare och djupare än QSFP. Upp till 32 OSFP -portar kan installeras i layouten. OSFP: s optiska moduler kan stödja upp till 15 watt, medan QSFP-DD bara kan stödja 12 watt. Kylflänsen är integrerad på OSFP -modulen. Båda gränssnitten kan ge 8 kanaler vid 50 Gb/s PAM4.
Några nya gränssnittsspecifikationer har släppts för att främja utvecklingen av koherent optisk 400 Gb -överföring. 400ZR-specifikationen som utvecklats av Optical Interoperability Forum (OIF) och släpptes 2020 definierar kraven för en 120 kilometer lång punkt-till-punkt 400G-anslutning. OpenZR + MSA ger specifikationer för överföringshastigheten för optiska 100G, 200G, 300G och 400G optiska kablar, med en längd på upp till 480 kilometer. Båda specifikationerna definierar QSFP-DD eller OSFP pluggable transceiver modul krav.
Det förväntas att 400 Gb -kanaler ger tillräckligt med bandbredd för att stödja nätverkskrav, men Ethernet Alliansens senaste prognoser indikerar att datatrafiken kommer att öka avsevärt under de kommande fem åren. Därför lanserade IEEE en Ethernet -forskargrupp för att avgöra den tekniska genomförbarheten, marknadspotentialen och tidpunkten för nästa iteration av Ethernet. För närvarande övervägs 800GbE och 1.6TbE. Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco och Broadcom argumenterar om modulering (PAM4, 6, 8), antalet kanaler och maximal bandbredd, graden av felkorrigering som krävs och effekt/termisk hantering.
Prognoser visar att marknadsdatatrafik kommer att nå 51,2 Tb 2022, vilket kommer att kräva 800G optiska gränssnitt.
Den nya 800G optiska fiberpluggbara MSA fokuserar på 2 km datacenteranslutningar och använder PAM4-baserad signalering för att etablera 8X100Gb och 4X200Gb fiberkanaler med QSFP112-DD eller OSFP32.
Systemdesigners möter balansen mellan ökning av bandbredd, signalintegritet, effektminskning, termisk hantering, ökad input/output -paneltäthet, etc., och naturligtvis behovet av kostnadsminskning. Användningen av koherent och optisk tät våglängdsmultiplexering (DWDM) överföringsteknik kommer att göra denna revolution möjlig.
Vi räknar med att motsvarande kontakter kommer att växa snabbt på grund av kravet på högre bandbredd. Den explosiva tillväxten av mobila elektroniska produkter, det fortsatta antagandet av molntjänster, Internet of Things, Industry 4.0, artificiell intelligens och nya 5G -nätverk kommer att kräva ständiga uppgraderingar av datacenterinfrastruktur.
I framtiden kan framväxande teknik som kollaborativ förpackningsoptik bli mer avancerade lösningar för höghastighetsdataöverföring. OIF tillkännagav nyligen inrättandet av ett nytt projekt för att studera tillämpningen av gemensam sampackad optik i datacenter.
Den förbättrade versionen av den pluggbara I/O -kontakten uppfyller de nuvarande 40G/100Gb/s Ethernet -behoven och de framtida tekniska kraven på 800Gb och högre.
