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Y10T50 【通信基础】几个常用的光模块外型

更新时间:2024-02-19 14:02:51 阅读量:932

光模块是由光纤通信产业发展到一定阶段衍生出来的一个细分领域。

1960年,发明激光器

1962年,半导体采用用于激光器,虽然电光转换效率极低极低,工作寿命极短极短,但有了半导体激光器的理论基础。

1966年,是光纤可用于通信的理论奠定的节点

1970-1980,是光纤制造工艺发展时期,是半导体激光器的理论与工艺发展时期

~1985年,光纤通信启动产业化

~1995年,用于光纤通信的光电信号转换器,开始产业化

光信号转为电信号,电信号转为光信号,就是光模块的使命

1995年是个什么年代,互联网进入千家万户的时代,win95开始了,个人电脑开始了,网上发邮件,看图片,个人社交聊天,社区聊八卦,网络购物.....,通信流量开始暴增

光电信号的转换接口,从百兆向千兆(也就是1G)发展。这就是GBIC的名字的来源

Giga bit,1Gbps

Converter,转换器,光和电的转换

Interface,接口,行业标准化的接口,把光接口、电的接口、信号的接口、外型的接口....,形成一个行业标准,成为行业标准结构的螺丝钉。


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随着产业发展,希望在同样的空间可支持更多的模块连接,2000年左右就有了SFP,小封装,比GBIC更小的封装。同样可以实现1Gbps的信号转换,可模块更小了。


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自打SFP进入产业,这个结构呈现了巨大的生命力,最早是为了实现Gbps的转换,在那个年代是很大的速率了。

后来就在模块外型尺寸基本不变的前提上,开始提速到2.5G,10G,28G,SFP28在2019年开始部署的5G(第五代)移动基站前传光模块的主要外形结构。近两年开始向56Gbps,112Gbps发展。

SFP的特点,1x,1个通道的发射,1个通道的接收。


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再回到二十年前,有了1G的以太网光模块,产业也在布局10G光模块的标准。

2000年的SFP标准是用于1Gbps

2001年的Xenpak,就是10G EN(以太网)模块封装,看一下对比,非常大。那是不得已的选择,需要很多很多的辅助设计,多个通道尤其是电学信号的设计,才能勉强把10G转换能力的元器件们装入这个大壳子。

X,是罗马字母数字10


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之后就想把10G模块持续小型化,X2是Xenpak的小型化设计,XFP是比X2还要小的外型结构。


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这三个的对比。


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Xenpak,X2,XFP这条线在持续发展

原来的GBIC、SFP也在持续发展

到了2009年,SFP的升级版本,SFP+可以用于10Gbps的容量,而且比XFP更小一些,在产业里慢慢的取代一部分XFP的市场。


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接着,100G时代的发展。

2009年,一个是10G从很大的Xenpak,到X2,XFP,SFP+,尺寸越来越小。

另一方面,基于10个通道的100G的光模块开始定义标准化,起了个名字叫做100G热插拔封装。C就是罗马字母100

对比一下当年的CFP硕大的体型


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随着产业的发展,2013、2014分别定义第二代第三代小型化的CFP,也就是咱们常说的CFP2和CFP4,


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2012-2014年,这个时代迸发了数据中心光模块的市场爆发期,在短暂的40G光模块之后,开始切换到100G的数据中心光模块。

当时,CFP4的外型尺寸略大,本身就是为了100G来做的标准,连接器的性能也好一些。可但是,QSFP+的4x SFP系列在发展过程中,QSFP28的100G模块以简单,低成本的外型占据了市场主位。


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2014年后,QSFP系列一骑绝尘,在100G、200G、400G的数据中心光模块外型基本不变的前提下,优化带宽,提升比特转换容量。产业里后来的人们就很少听到CFP4这个模块类型了。


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2017年后,产业开始考虑400G模块,当时产业有几个选择,一个是CFP系列的衍生CFP8,一个是新的定义OSFP,一个是QSFP系列的衍生QSFP-DD


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CFP系列早期是为了100G做的定义,要实现400G的话,行业的传统,扩大尺寸,所以CFP8再次回到CFP2大小接近的外型


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OSFP在当时是一个新结构,O就是8x的意思。还有另一个是在QSFP的系列里实现双倍密度DD


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目前而言,400G选择OSFP和QSFP-DD的比较多,CFP8逐渐失去了产业份额。

在800G时代,QSFP-DD尺寸太小,热密度很大,用的也少了些。基于800G的OSFP或者OSFP-XD拓展尺寸系列是主要外形选择。

1.6T的热插拔系列,以OSFP-XD为主。


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在2021、2022年,用于更大密度交换的3.2Tbps的CPO光模块,开始标准化工作。

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CPO的尺寸小,一个是采用硅光技术,另一个是很多厂家选择集成激光器和探测器,或激光器外置(移到光模块外),整个CPO实现了更大的容量体积比


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2011-2012年是相干模块的产业启动年份,早期的相干模块是板卡式的,300pin的5吋x7吋的超大体积才能勉强布局相干通信的调制器、光源、混频器、平衡探测器、DSP等等内容。100G的相干模块功率达到80W

之后就5吋x7吋降低为4"x5", 再之后随着半导体调制器和半导体ICR的小型化结构,DSP的制造工艺的小型化,逐步向热插拔的CFP、CFP2发展。

2022年,400GZR的相干模块,可采用QSFP-DD的超小型封装。


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春节放假,闲聊几句行业的基础


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