광학 모듈

Optical module

광모듈은 일반적으로 고대역폭 데이터 통신 애플리케이션에서 사용되는 핫 플러그 대응 광 트랜시버입니다.광모듈은 일반적으로 시스템 내부에 접속하는 측면에 전기 인터페이스가 있고 광케이블을 통해 외부에 접속하는 측면에 광인터페이스를 갖추고 있습니다.폼 팩터와 전기 인터페이스는 Multiple-Source Agreement(MSA; 다중 소스 계약)를 사용하여 관계 그룹에 의해 지정되는 경우가 많습니다.옵티컬(광학식) 모듈은 전면 패널 소켓 또는 온보드 소켓에 연결할 수 있습니다.경우에 따라 광학 모듈이 외부와의 액티브 또는 패시브 전기 연결을 구현하는 전기 인터페이스 모듈로 교체됩니다.광모듈의 제조와 사용을 지원하는 대규모 산업.

전기 인터페이스 타입

수년간 광모듈의 전기 인터페이스에는 여러 가지 변형이 사용되어 왔습니다.

아날로그 다이렉트

광모듈의 초기 형태는 아날로그 NRZ 전기 인터페이스를 가지고 있었다.송신 방향에서는, 전면 시스템 카드로부터 아날로그 신호가 송신되어 광모듈이 레이저 또는 LED를 직접 구동합니다.수신 방향에서 모듈은 아날로그 광-전기 수신기 회로의 출력으로 수신 전기 인터페이스를 직접 구동합니다.

디지털(소매)

속도가 증가함에 따라 전기 인터페이스는 리타이밍된 디지털 인터페이스로 변경되었습니다.OIF에 의해 정의된 Common Electrical Interface(CEI;[1] 공통 전기 인터페이스)는 이러한 인터페이스의 중앙 정의 문서로서 기능합니다.IEEE 802.3이더넷 워킹 그룹은 모듈인터페이스의 정의에도 영향을 주고 있습니다.

디지털(검출되지 않음)

모듈 내에서 전력을 절약하기 위해 디지털인터페이스 정의(CEI 등)를 사용하는 광모듈이 만들어졌지만 모듈 내에서 신호를 리타이밍하지 않았습니다.이 모듈들은 양끝 사이에 아날로그 접속을 제공했습니다.

아날로그 코히런트 옵티컬(ACO)

2016년 광인터넷 워킹 포럼은 CFP2-ACO 또는 CFP2 - 아날로그 코히런트 광모듈 상호운용성 계약(IA)을 발표했습니다.이 IA는 디지털 신호 프로세서(DSP)가 메인보드에 있고 아날로그 광학 컴포넌트가 모듈에 있는 구성을 지원합니다.이 IA는 DSP가 모듈의 전력 [2]엔벨로프를 초과하는 경우에 유용합니다.링크가 FlexE와 조합하는 등 시스템에 유연한 양의 대역폭을 제공하는 경우 ACO 인터페이스를 일관성 있는 광학 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다.초기 ACO IA는 CFP2 모듈용입니다.사용되는 일반적인 광변조에는 Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying(DP-QPSK)과 QAM-16이 있습니다.

디지털 코히런트 옵티컬(DCO)

이러한 모듈은 DSP를 모듈에 장착하고 기존의 리티밍 디지털인터페이스를 사용합니다.이들 모듈은 ACO 인터페이스와 같은 광변조 기술을 사용할 수 있습니다.

광변조 및 멀티플렉싱 타입

광모듈에는 다양한 형태의 광변조와 멀티플렉싱이 채택되어 있습니다.

NRZ 및 PAM-4 직접 변조

지금까지 가장 일반적인 변조 기법은 온오프 키잉(NRZ)이었습니다.펄스 진폭 변조(PAM-4)도 광범위하게 사용되어 왔다.

코히런트

2010년대에는 일관된 광변조가 사용되었습니다.기술에는 Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying(DP-QPSK)과 QAM-16이 있습니다.

조정 가능한 광주파수

조정 가능한 레이저는 모듈이 광메쉬 네트워크 또는 Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer(RODM; 재구성 가능한 광 Add-Drop 멀티플렉서)에 의해 필요한 다양한 형태의 네트워크 기반 광스위칭을 지원하기 위해 사용되는 경우가 있습니다.이들 경우 전송 레이저는 다른 광주파수/파장으로 조정될 수 있습니다.마찬가지로 수신기는 다른 광주파수를 수신할 수 있습니다.

람다 다중화

일부 광모듈에서는 파장분할다중(WDM)을 사용하여 다른 광파장(람다라고도 함)이 다중화됩니다.그 종류에는 Coarse WDM(CWDM), Dense WDM(DWDM)이 있습니다.

모듈 내 컴포넌트

광학 모듈에는 일련의 컴포넌트가 내장되어 있으며, 그 중 일부는 표준 개발 기관으로부터 주목을 받고 있습니다.

인모듈 기어박스

많은 경우 광인터페이스의 보레이트는 전기인터페이스의 보레이트와 동일하지 않습니다.이러한 경우 모듈 내에서 변속기를 사용하여 두 속도 사이를 변환합니다.예를 들어 모듈이 4 x 25Gb/s 전기 입력과 2 파장의 50Gb/s 광학 인터페이스를 지원하는 경우 변속 장치가 25 ~ 50GBaud 사이에서 변환해야 합니다.

모듈 내 전달 오류 수정

특히 장거리 모듈 시장에서는 인모듈 Forward Error Correction(FEC; 전송 오류 수정)이 포함되어 있습니다.이것은, 독자 사양과 표준 베이스의 양쪽 모두의 형태로 행해지고 있습니다.

모듈 내 광 트랜시버 구현 계약

OIF는 모듈 내 컴포넌트, 특히 일관성 있는 전송에 중점을 두고 멀티벤더의 상호운용성을 구축하기 위해 상호운용성 계약을 체결했습니다.이것들은 다음을 포함한다.

  • 고대역폭 통합 편파 다중 직교 변조기[3]
  • 편파 멀티플렉스 직교 변조[4] 송신기
  • 내장 듀얼 편광 마이크로 인트라다인 코히런트[5] 리시버

모듈 내 조정 가능한 레이저 구현 계약

OIF는 광모듈에서 사용되는 조정 가능한 레이저의 멀티벤더 상호운용성을 확립하기 위해 상호운용성 계약을 체결했습니다.이것들은 다음을 포함한다.

  • 통합형 조정식 레이저 어셈블리 멀티 소스[6] 계약
  • 마이크로 통합형 조정식 레이저 어셈블리 구현 계약

전송 광 서브 어셈블리

광모듈의 Transmit Optical Sub Assembly(TOSA)는 전기신호를 [8]광송신기용 광신호로 변환합니다.

전기 케이블 등가물

40 Gb QSFP+ 동선 Twinax 케이블

경우에 따라 광학 모듈이 외부와의 액티브 또는 패시브 전기 연결을 구현하는 전기 인터페이스 모듈로 교체됩니다.이는 링크가 짧을 때, 특히 랙 스위치 상부에 접속할 때 사용합니다.

전면 패널 옵티컬모듈 MSA

광모듈 업계에서는 오랜 세월에 걸쳐 많은 Multiple-Source Agreement(MSA; 멀티소스 어그리먼트)가 존재해 왔습니다.

SFP 및 QSFP 패밀리 전면 패널 모듈

SFP 보드 2

Small Form-Factor Pluggable Transceiver(SFP; 탈부착 가능 소형 폼 팩터) MSA는 오랜 세월 많은 광모듈 폼팩터를 지정해 왔습니다.

QSFP-40G-SR4 트랜시버
Mpo 커넥터 QSFP

CFP 패밀리 전면 패널 모듈

C 폼 팩터 플러그 가능(CFP)은 고속 디지털 신호 전송용 공통 폼 팩터용 경쟁 메이커 간의 MSA입니다.이름의 문자 "C"는 100 기가비트이더넷 [11]시스템용으로 표준이 주로 개발되었기 때문에 숫자 100(cmum)을 나타내기 위해 사용된 라틴 문자 C를 나타냅니다.

원래 CFP 사양은 10 Gbit/s 신호가 25 Gbit/s 신호보다 훨씬 더 달성 가능한 상황에서 제안되었습니다.따라서 100기가비트/초의 라인 레이트를 달성하기 위해 가장 저렴한 솔루션은 10기가비트/초의 10레인을 기반으로 했습니다.그러나 예상대로 테크놀로지의 향상으로 퍼포먼스와 밀도가 향상되었습니다.따라서 CFP2 및 CFP4 사양이 개발됩니다.전기적으로는 비슷하지만 원래 규격의 크기가 각각 1/2 및 1/4인 폼 팩터를 지정합니다.CFP, CFP2 및 CFP4 모듈은 교환할 수 없습니다(단, 적절한 커넥터를 사용하여 광인터페이스로 상호 운용할 수 있습니다.

XENPAK, XPAK 및 X2 프론트 패널 모듈

XENPAK MSA는 2001년 3월 12일에 공개 발표되었으며 문서의 첫 번째 리비전은 2001년 5월 7일에 공개되었으며 Agilent Technologies and Agere Systems에 의해 주도된 Multisource Agreement(MSA; 멀티소스 어그리먼트)로 표준 10기가비트이더넷(10GbE)에 준거한 광섬유 또는 유선 트랜시버 모듈을 정의합니다.IEEE 802.3 워킹 그룹.XENPAK는 동일한 기능을 제공하는 보다 콤팩트한 디바이스로 대체되었습니다.MSA의 가장 최근 개정판인 제3.0호는 2002년 9월 18일에 발행되었습니다.그 결과 802.3ae 10GbE에 [12]대해 당시 IEEE에 의해 정의된 모든 물리 미디어 의존형(PMD)이 포함되었습니다.2001년 표준이 도입된 직후 XPAK와 X2라는 두 가지 관련 표준이 등장했습니다.이들 2개의 규격은 XENPAK(XAUI)와 전기 인터페이스는 동일하지만 기계적 특성은 다릅니다.

XFP 패밀리 전면 패널 모듈

인텔 XFP 트랜시버 (멀티모드 광섬유)

XFP ( 10 Gigabit Small Form Factor Pluggable )는 광섬유를 사용하는 고속 컴퓨터 네트워크 및 통신 링크용 트랜시버의 표준입니다.XFP는 2002년에 업계 그룹에 의해 XFI라고 불리는 다른 전기 컴포넌트와의 인터페이스와 함께 정의되었습니다.XFP는 일반적인 소형 폼 팩터 플러그형 트랜시버인 SFP 및 SFP+보다 약간 큰 폼 팩터입니다.

100G 장거리 DWDM 전송 모듈용 OIF 멀티소스 계약

Optical Internetworking Forum은 장거리 광섬유용 모듈을 정의했습니다.다른 광MSA의 대부분은 데이터센터 시장에 초점을 맞추고 있습니다.

기타 전면 패널 모듈

  • CPAK - 시스코 고유의[13] 모듈

온보드 옵티컬모듈

최근 트렌드는 전면 패널이 아닌 프린트 회로 기판 위에 플러그형 모듈을 설치하는 것입니다.두 개의 MSA가 이 시장을 위한 구현 계약을 체결하고 있습니다.

COBO 패밀리 온보드 모듈

COBO(On-Board Optics)는 전면 [14]패널이 아닌 보드 중앙에 위치한 광학 인터페이스의 표준화를 위한 기반을 제공하기 위해 2014년에 설립되었습니다.

CFP 패밀리 온보드 모듈

광모듈 사용자

Supermicro AOC-UIBQ-M2 듀얼포트 InfiniBand HCA
파이버 채널 미디어 및 모듈

여러 표준에서 광학 모듈을 사용하고 있습니다.이러한 보다 중요한 표준 중 일부는 아래에서 설명합니다.

인피니밴드

InfiniBand(약칭 IB)는 고성능 컴퓨팅에 사용되는 컴퓨터 네트워킹 통신 표준으로 매우 높은 스루풋과 매우 낮은 레이텐시를 특징으로 합니다.시스템 간 및 시스템 내 데이터 상호 연결에 사용됩니다.InfiniBand는 서버와 스토리지 시스템 간의 직접 또는 스위치식 상호 연결 및 스토리지 시스템 간의 상호 연결로도 사용됩니다.인피니밴드는 [15]광모듈을 광범위하게 사용한다.

파이버 채널

파이버 채널(FC)은 주로 컴퓨터 데이터 스토리지를 서버에 접속하기 위해 사용되는 고속 네트워크 테크놀로지(1, 2, 4, 8, 16, 32 및 128기가비트/초 레이트로 동작)입니다.파이버 채널은 주로 상용 데이터 센터의 SAN(Storage Area Network)에서 사용됩니다.파이버 채널 네트워크는 하나의 큰 스위치로 동시에 동작하기 때문에 스위치드 패브릭을 형성합니다.파이버 채널은 일반적으로 데이터센터 내부 및 데이터센터 간에 광섬유케이블을 사용합니다.파이버 채널은 [16]광모듈을 광범위하게 사용합니다.

이더넷

이더넷은 LAN(Local Area Network), Metropolitan Area Network(MAN) 및 WAN(Wide Area Network)에서 일반적으로 사용되는 컴퓨터 네트워킹테크놀로지 패밀리입니다.이더넷은 높은 레이트의 인터페이스에서 광모듈을 광범위하게 사용합니다.광모듈에서 일반적으로 구현되는 대표적인 인터페이스에는 100GBASE-SR4, 100GBASE-LR4, 100GBASE-ER4가 있습니다.

옵티컬 모듈 중심의 트레이드 쇼

OFC 로고 블루 2014년 7월

광모듈 업계의 주요 무역 박람회는 캘리포니아 남부에서 매년 개최되는 광섬유 회의(OFC)입니다.그 밖에 유럽의 ECOC와 일본의 FOE가 업계의 주목을 받고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Common Electrical I/O (CEI) - Electrical and Jitter Interoperability agreements for 6G+ bps, 11G+ bps and 25G+ bps I/O" (PDF). OIF. 8 Feb 2014. Archived from the original (PDF) on 7 November 2017. Retrieved 20 July 2017.
  2. ^ "OIF-CFP2-ACO-01.0" (PDF). 2016-01-22. Archived from the original (PDF) on 2017-12-15. Retrieved 2017-05-08.
  3. ^ "Implementation Agreement for High Bandwidth Integrated Polarization Multiplexed Quadrature Modulators" (PDF). 2017-01-19. Retrieved 2017-07-20.
  4. ^ "Implementation Agreement for Integrated Polarization Multiplexed Quadrature Modulated Transmitters" (PDF). 2015-05-15. Archived from the original (PDF) on 2016-10-20. Retrieved 2017-07-20.
  5. ^ "Implementation Agreement for Integrated Dual Polarization Micro-Intradyne Coherent Receivers" (PDF). 2015-03-31. Archived from the original (PDF) on 2017-10-31. Retrieved 2017-07-20.
  6. ^ "Integrable Tunable Laser Assembly MultiSource Agreement" (PDF). 2015-07-13. Archived from the original (PDF) on 2017-11-07. Retrieved 2017-07-21.
  7. ^ "IMicro Integrable Tunable Laser Assembly Implementation Agreement 2015-07-13" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-08-04. Retrieved 2017-07-21.
  8. ^ "The Internal Components and Structure of The Optical Transceiver". Moore. Retrieved April 24, 2022.
  9. ^ SFF Committee. "QSFP Public Specification" (PDF). SFF Committee. p. 12. Retrieved 22 June 2016.
  10. ^ SFF Committee. "QSFP+ 28 Gb/s 4X Pluggable Transceiver Solution" (PDF). p. 5. Retrieved 22 June 2016.
  11. ^ "CFP MSA".
  12. ^ "Welcome to Welcome to XENPAK.org". Archived from the original on December 18, 2008. Retrieved May 7, 2011.
  13. ^ "Cisco CPAK 100GBASE Modules Data Sheet".
  14. ^ "Coalition for On-Board Optics". 2017-07-20. Retrieved 2017-07-20.
  15. ^ "HIGH DENSITY EMBEDDED STORAGE SFA14K DDN".
  16. ^ Preston, W. Curtis (2002). "Fibre Channel Architecture". Using SANs and NAS. Sebastopol, CA: O'Reilly Media. pp. 19–39. ISBN 978-0-596-00153-7. OCLC 472853124.

외부 링크