光模块SFP+与SFP、XFP、QSFP、QSFP+的区别及参数_第1页
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文档简介

1、光模块SFP+与SFP、XFP、QSFP、QSFP+的区别 SFP收发器有多种不同的发送和接收类型,用户可以为每个链接选择合适的收发器,以提供基于可用的光纤类型(如多模光纤或单模光纤)能达到的光学性能。可用的光学SFP模块一般分为如下类别:850纳米波长/550米距离的 MMF (SX)、1310纳米波长/10公里距离的 SMF (LX)、1550 纳米波长/40公里距离的XD、80公里距离的ZX、120公里距离的EX或EZX,以及DWDM。SFP收发器也提供铜缆接口,使得主要为光纤通信设计的主机设备也能够通过UTP网络线缆通信。也存在波分复用(CWDM)以及单光纤双向(1310/1490纳米

2、波长上行/下行)的SFP。 商用SFP收发器能够提供速率达到4.25 G bps。10 Gbps 收发器的几种封装形式为XFP,以及与SFP封装基本一致的新的变种SFP+。GBIC(Gigabit Interface Converter的缩写),是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活,在市场上占有较大的市场份额。SFP (Small Form-factor Pluggable)可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP支持SONET、Gigabit Ethernet、光纤通道

3、(Fiber Channel)以及一些其他通信标准。此标准扩展到了SFP+,能支持10.0 Gbit/s传输速率,包括8 gigabit光纤通道和10GbE。引入了光纤和铜芯版本的SFP+模块版本,与模块的Xenpak、X2或XFP版本相比,SFP+模块将部分电路留在主板实现,而非模块内实现10G模块经历了从300Pin,XENPAK,X2,XFP的发展,最终实现了用和SFP一样的尺寸传输10G的信号,这就是SFP+。SFP凭借其小型化低成本等优势满足了设备对光模块高密度的需求,从2002年标准推出,到2010年已经取代XFP成为10G 市场主流。SFP+光模块优点: 1、SFP+具有比X2和

4、XFP封装更紧凑的外形尺寸(与SFP尺寸相同); 2、可以和同类型的XFP,X2,XENPAK直接连接; 3、成本比XFP,X2,XENPAK产品低。SFP+和SFP的区别: 1、SFP 和SFP+ 外观尺寸相同; 2、SFP协议规范:IEEE802.3、SFF-8472 ;SFP+ 和XFP 的区别: 1、 SFP+和XFP 都是10G 的光纤模块,且与其它类型的10G模块可以互通; 2、 SFP+比XFP 外观尺寸更小; 3、 因为体积更小SFP+将信号调制功能,串行/解串器、MAC、时钟和数据恢复(CDR),以及电子色散补偿(EDC)功能从模块移到主板卡上; 4、 XFP 遵从的协议:X

5、FP MSA协议; 5、SFP+遵从的协议:IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432; 6、SFP+是更主流的设计。 7、 SFP+ 协议规范:IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。QSFP:Quad Small Form-factor Pluggable四通道SPF接口(QSFP),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。这种4通道的可插拔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。由于可在XFP相同的端口体积下以每

6、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。具有4通道且密度比CX4高的QSFP接口已经被InfiniBand标准所采用。QSFP+:Quad Small Form-factor Pluggable Plus四小体积可插入(QSFP +)的解决方案是专为高密度的应用程序。系统组件的包括电磁干扰(EMI)屏蔽,活跃的光缆(AOC)、被动铜电缆组件,活跃的铜电缆组件,光学MTP电缆组件,光学回环,主机连接器,连接器和笼子层叠式集成。SFF - 8436的文档指定一个无线电收发机机械形式因素与闭锁机制,host-board elect

7、rical-edge连接器和接口。热插拔的收发器集成了4传送和接收通道4。莫仕的QSFP +收发器可以取代4标准SFP +收发器。结果是更大的端口密度和整个系统的成本节约超过传统SFP +产品。QSFP +线缆组件被设计提供叠起来连接器配置在极高密度的需求。这个系统将支持10 G以太网,光纤通道,InfiniBand *,SAS和SONET / SDH标准使用不同的数据率选项。包括InfiniBand *单独的数据率(SDR),双数据率(DDR)和四数据率(报告),以太网系统(10 40 gbp s),光纤通道(8、10 gbp s),SAS(12 gbp s)。光模块的作用:光模块是起到光电

8、转换作用的一种连接模块,其中发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分。光模块的叫法:常见的中文叫法有:光模块,光纤模块,光收发一体模块;常见的英文叫法:optic transceiver,Fiber Optic Transceiver,optical module, Transceiver Module(思科官网上的叫法)。另外,如SFP光模块,SFP Transceiver也是最常用的叫法。光模块品牌:目前市场上主流的光模块品牌有F-tone(北亿纤通),思科,华为,H3C,HP,中兴等,另

9、外,近年来国内更是出现了大量新兴品牌。光模块,英文原称是optical module。它包括光接受模块、光发送模块、光收发一体模块、光转发模块等。 Transponder(光转发器):除了具有光电变换功能外,还集成了很多的信号处理功能,如:MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及监控等功能。常见的Transponder 有:200/300pin MSA,XENPAK,以及X2/XPAK 等。 Transceiver(光收发一体模块):主要功能是实现光电/电光变换,常见的有:SFF、SFP、SFP+、GBIC、XFP 等。 1).SFF SFF是Small Form. Factor的简

10、称,英特尔将其称为小封装技术。SFF光模块是最早期光模块产品,主要业务速率在2.5Gbps及以下,其电接口有两种规格:10pin和20pin,两种版本的主要数据信号接口是一致的。20pin版本的模块提供额外的管脚用于数据信号之外的时钟信号恢复,激光器监视和告警监视功能。SFF的尺寸要比SFP小,并且是以插针的形式焊接到主板上的。 2).SFP SFP 是Small Form-factor Pluggables的简称,即小封装可插拔光模块。SFP可以看成是SFF的可插拔版本,它的电电接口是20pin金手指,数据信号接口与SFF模块基本相同。SFP模块还提供I2C控制接口,兼容SFP-8472标准

11、的光接口诊断。SFF和SFP都不包含SerDes部分,只提供一个串行的数据接口,将CDR和电色散补偿放在了模块外面,从而使小尺寸、小功耗称为可能。由于受散热限制,SFF/SFP只能用于2.5Gbps及以下速率的超短距离、短距离和中距离应用。 3).GBIC GBIC是Gigabit Interface Converter的缩写,即千兆接口转换器,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC个头比较大,差不多是SFP体积的两倍,是通过插针焊接在PCB板上使用。目前基本上被SFP取代。SFP模块在功能上与GBIC基本一致,也被有些交换机厂商称为小型化GBIC(Mini-GBIC)。 4).XF

12、P XFP是10 Gigabit Small Form. Factor Pluggable的简称,即10G 小封装可插拔光模块,电接口是30pin金手指。不同业务类型的模块可支持OC192/SMT-64 9.95Gbps,10Gigabit FC 10.5Gbps,G.709 10.7Gbps,10Gigabit Ethernet 10.3Gbps。主要用于需要小型化及低成本10G解决方案。 同SFF/SFP一样,XFP为了减小体积,将SerDes部分放在了光模块外部,XFP光收发器有一个串行10Gbps电接口,称为XFI,这个接口是用来连接外部SerDes器件的。XFP是在XENPAK、X2

13、、XPAK等4信道SerDes光收发模块的基础上发展而来的。XFP在XENPAK、X2、XPAK的基础上,完全去掉了SerDes,从而大大降低了功耗、体积和成本。 5).SFP+ SFP+跟SFP的外形一样,也是20pin金手指电接口,只是支持的最大速率比SFP高,达到与XFP同等的10Gbps。与XFP比较,SFP+内部没有CDR(时钟数据恢复)模块,所以SFP+的体积和功耗都比XFP小。SFP+一般只支持中短距离传输,暂时还没有支持ER(40km)和ZR(80km)的SFP+模块。SFP+与XFP对比如下图所示: 6).300pin MSA 300pin MSA是完备的光接口模块,其特点是

14、体积大,用散热器型金属外壳封装,以利于散热。该类型光模块支持10Gbps和40Gbps两种规格。这两种规格的光模块电接口都工作在16个并行信道上,10G规格模块的单信道电接口速率为622669MHz,符合OFI的SFI4和IEEE的XSBI规范。40G规格模块的单信道电接口速率为2.5G3.125G,符合SFI5规范。该类光模块支持SONET/SDH和10G XSBI。遵循ITU-T G.691和G.693标准,传输距离从600m到80km。 7).XENPAK XENPAK是4信道SerDes结构,通过70pin的SFP连接器与电路板连接,其数据通道是XAUI接口;Xenpak支持所有IEE

15、E 802.3ae定义的光接口,在线路端可以提供10.3Gbps、9.95Gbps或4*3.125Gbps的速率。 为了降低300pin MSA光模块的成本,光模块的电接口向两个方向发展:4信道并行接口和10Gbps单通道串行接口,它们的代表者就是XENPAK和XFP。 XENPAK是面向10G以太网的第一代光模块,采用4*3.125G接口。XENPAK是从16信道并行XSBI过渡到4信道的XAUI的。XENPAK选用XAUI是因为它的管脚少,不需要时钟,速率能达到3.125G,能立即用在标准CMOS电路中。而且通过XAUI的数据是自动排列的,也就是说SerDes器件自动平衡使用4个信道。 X

16、enpak光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽,实现较复杂,无法实现高密度应用。 8).XPAK/X2 虽然与300pin MSA相比,XENPAK的体积已经减小了很多,但是还是不够理想。目前小型化是10G光模块的一种趋势,XPAK是XENPAK的直接改进型,体积缩小一半,光接口、电接口与原来的保持一致。X2是安捷伦公司推出的一款跟XPAK很相似的产品,相比XPAK,它主要在导轨系统上做了改进。XPAK和X2都属于过渡型产品。 9). BIDI BiDi是Bidirectional的缩写,即单纤双向的意思。利用WDM技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号。一

17、般光模块有两个端口,TX为发射端口,RX为接收端口;而该光模块只有1个端口,通过光模块中的滤波器进行滤波,同时完成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收,或者相反。因此该模块必须成对使用,他最大的优势就是节省光纤资源。 BIDI 模块必须成对使用,例如若一端使用了GACS-Bi1312-10,另外一端就必须使用GACS-Bi1512-10。 10). CWDM CWDM 是Coarse Wavelength Division Multiplexing,稀疏波分复用器,也称粗波分复用器。与之对应的是DWDM,Dense Wavelength Division Multiplexing

18、 ,密集波分复用器,DWDM的价格比CWDM贵很多。 CWDM光模块采用CWDM 技术,可以通过外接波分复用器,将不同波长的光信号复合在一起,通过一根光纤进行传输,从而节约光纤资源。同时,接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。如下图所示: 相对于DWDM系统中0.2nm到1.2nm的波长间隔而言,CWDM具有更宽的波长间隔,业界通行的标准波长间隔为20nm。由于CWDM系统的波长间隔宽,对激光器的技术指标要求较低。由于波长间隔达到20nm,所以系统的最大波长偏移可达6.56.5,激光器的发射波长精度可放宽到3nm,而且在工作温度范围(570)内,温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内,

19、激光器无需温度控制机制,所以激光器的结构大大简化,成品率提高。 另外,较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化。例如,CWDM系统的滤波器镀膜层数可降为50层左右,而DWDM系统中的100GHz滤波器镀膜层数约为150层,这导致成品率提高,成本下降,而且滤波器的供应商大大增加有利于竞争。CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本要少50%以上,而且随着自动化生产技术和批量的增大会进一步降低。 术语简介: ITU-T: ITU是Telecommunication Standardization Sector的缩写,即国际电信联盟的意思,ITU-T是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信

20、相关国际标准的组织。该机构创建于1993年,前身是国际电报电话咨询委员会(CCITT 是法语Comit Consultatif International Tlphonique et Tlgraphique的缩写, 英文是International Telegraph and Telephone Consultative Committee),总部设在瑞士日内瓦。 OIF: OIF是Optical Internet Forum的缩写,即光网络论坛的意思,是由制造商、电信业务运营商发起的一个开放性论坛。主要目标是促使可互联和兼容的低成本光网络设备的开发。 MSA: MSA是Multi-Sourc

21、e Agreement的缩写,即多元协议的意思。是由业界光模块制造商建立的一个非赢利性组织。它为光收发器件规定了外形尺寸,并参考了OIF和ITU标准光模块参数对于硬件开发工程师而言,光模块有很多很重要的光电技术参数,但对于GBIC和SFP这两种热插拔光模块而言,只需要了解光模块的如下3种主要参数就可以顺利开展工作了: 第一、中心波长:单位纳米(nm),目前主要有3种: 1) 850nm(MM,多模,成本低但传输距离短,一般只能传输500M); 2) 1310nm (SM,单模,传输过程中损耗大但色散小,一般用于40KM以内的传输); 3) 1550nm (SM,单模,传输过程中损耗小但色散大,

22、一般用于40KM以上的长距离传输,最远可以无中继直接传输120KM); 第二、传输速率:指每秒钟传输数据的比特数(bit),单位bps,目前常用的有4种: 155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps等。传输速率一般向下兼容,因此155M光模块也称FE(百兆)光模块,1.25G光模块也称GE(千兆)光模块,这是目前光传输设备中应用最多的模块。此外,在光纤存储系统(SAN)中它的传输速率有2Gbps、4Gbps和8Gbps; 第三、传输距离:指光信号无需中继放大可以直接传输的距离,单位千米(也称公里,km),光模块一般有以下几种规格:多模550m,单模15km、40km、80km和120km等等,详见第一项说明。 光模块的其他概念: 除以上3种主要技术参数外,光模块还有如下几个基本概念,这些概念只需简单了解就行: 1) 激光器类别:

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